当出租车变成“PM2.5移动监测站”

大气网讯:去年年末，各地纷纷立霾，人民深受其扰。而新年伊始，雾霾又卷土重来。

根据英国兰卡斯特大学Maher及其团队发表在《美国国家科学院院刊》上的最新研究：“雾霾等空气污染，损伤的不仅是我们的肺，还会损害我们的大脑。”

一般来说，PM2.5监测数据来源于政府设立的环境质量监测站。这些监测站有着固定的位置，且数量较少。以上海为例，6340平方公里的土地上只有10个国控站、16个市控区级监测站。

在这种情况下，“加密监测点覆盖街区和社区，快速监测提高实时性”的需求激发了同济大学谭洪卫教授团队的创新思考，在三年前提出构建包括无人机载、车载、固定点三位一体的城市空气环境空间监测网络，并得到山东大学司书春副教授团队的响应和支持。

目前，车载空气质量监测器已经自主研发成功，并在济南、上海的部分出租车上投入运行。

数据团通过和谭教授团队的合作，我们获得了上海市部分出租车的环境监测数据，下面就请大家看看出租车是怎么变成“PM2.5移动监测站”的。

与政府设立的“环境监测站”比起来，这种移动监测站有什么优势呢？

监测环境更接近市民生活环境

为了表征较大区域内空气质量的平均状况，需要相对空旷的大气环境，所以传统监测站通常装在离地面大约15-20米高的楼顶。

然而，我们并不生活在上述环境中。所以谭教授课题组选择把设备装在出租车顶灯里，这样监测高度与行人呼吸范围相近，到处跑的出租车也能将探测仪带进大街小巷、带到市民身边。

新手段可能带来新认知

我们通常认为早晚高峰时的空气质量最差、郊区的空气质量比市区好、小区的空气质量比道路好。

但从数据来看，上海的情况与“常识”并不完全相符，有时甚至相反。

从时间上看：

只有冬季的PM2.5浓度具有早9晚6两个高峰，春夏秋均无此特征。

此外，四个季节都呈现出夜间和清晨PM2.5浓度较高、下午最低的趋势。所以若要进行室外活动，“晨不如夜、夜不如午”。

细看的话，会发现国控站的PM2.5浓度变化趋势大约滞后于移动监测站2~3小时，数值上也互有高低，这可能与二者监测高度和扩散条件的不同有关。

从空间上看：

上海的PM2.5分布特点可以大致概括为“城郊一体，东优于西”。

由上图可知，上海的PM2.5浓度并没有呈现出像人口密度、企业密度那样显著的“从市中心向郊外递减”的趋势。

在夏秋两季，上海达“优”天数较多；冬季时空气质量有所下降，全市则呈现出“东西分化”现象。

以今年1月上海空气质量最差的几天为例，绘制出下图：

我们发现，冬天的浦东似乎是个躲避雾霾的好去处。因为：

普陀、静安、徐汇、闵行的大片区域达到“重度污染”；

黄浦、虹口、杨浦、浦东北部属于“中度污染”；

浦东东南部属于“轻度污染”。

从这张图还能发现其他有趣的现象。比如桃浦、康桥、外高桥、宝山南部等工业密集区的PM2.5浓度比周围连片程度高一些；又比如平日里“堵成狗”的那几条主干路，其PM2.5浓度并不比周边区域高。

而这些细节，是很难从传统的“固定点检测+空间插值模拟”监测结果中看到的。

（图片来源：上海发布[微信公众号]. 刚刚！沪启动空气重污染蓝色预警，采取一系列相应措施. 2018-11-28.）

助力室内外空气质量的联动研究

中国的室内空气污染情况可能并不比室外好上许多：中国每年死于室内空气污染和室外空气污染的人数同为100万人。

虽然我们大多数时间待在室内，但室外的PM2.5可以通过门窗、空调等进入室内；而室内装修材料的化学物质挥发、取暖和做饭时燃料的燃烧等也会产生新的污染，并扩散到室外。

空气是流通的，但目前国内关于室内外空气质量的联动研究却很少，原因之一便是受监测手段所限。“出租车”的出现无疑是一种有价值的尝试手段。

（图片来源：马洪波.谭洪卫,室外PM2.5分布特性对建筑通风的影响研究[D].上海:同济大学,2016:53.）

然而，这跟我们普通人有什么关系呢？

虽然“出租车监测站”目前仅在济南和上海有试点，但我们希望能在全国范围内进一步推广它，从而推动城市空气质量的精细化研究和管理。

欢迎感兴趣的政府部门或智能家居企业与我们联系：

hw_tan@tongji.edu.cn

如果您个人愿意加入空气质量研究实验，欢迎给本文留言，我们将选取部分读者，为其免费安装室内空气监测仪。监测数据将通过app实时发送到你的手机上，而你家，也将成为科学研究的一部分。

补充说明：

“出租车移动监测”合理吗？

也许有人会问：

道路的空气质量能代表区域的环境质量吗？机动车尾气作为污染源之一，把探测器装在“污染源”上，真的没问题吗？

谭教授如是说：

随着机动车尾气排放标准的提升，尾气直接产生的PM2.5的量并不多，更多的是PM2.5的“催化剂”和“原材料”（氮氧化物气体和挥发性有机气体）。

PM2.5是这些排放废气在扩散过程中的二次生成物，所以载有探测装置的出租车并不会对采样当时产生较大影响，能够较好反映小区域污染情况。

“移动”是否会对监测的精准度产生影响？

谭老师课题组使用的监测仪器在上线前对取样口设计进行了反复试验，最终选取了能够最大程度消除移动气流影响的方案，并将整个监测组件植入出租车灯箱，规避了许多外部风吹雨淋日晒环境影响的风险。该设计已申报了专利技术。这类监测器在绝对精度上无法与官方采用的昂贵的科学仪器直接相比，但在时间应答速度（秒级VS小时级）和成本（千元级VS十万元级）上具有绝对优势，具有大规模部署的可能性。此外，出租车监测数据还会定期与国控站数据进行比对，可以互为补充，拓展更广阔的应用。

中国的空气污染有多严重？

根据世界卫生组织《空气污染报告(2018年)》，全球每年800万人死于空气污染，中国每年近200万人死于空气污染。200万人中，死于室外空气污染和室内空气污染的人数几乎各占一半。其中，儿童和孕妇尤其容易受到空气污染的损害。

文章中的结论可靠吗？

鉴于目前“移动监测站”的数量和采样时长有限，上述结果的可靠性也有待验证。但无论如何，这种监测手段为我们更好地了解自己所生活的城市打开了一扇新的窗户。

其他

谭教授课题组除了利用出租车对室外空气质量进行监测以外，也长年进行室内空气质量的研究，发现临街、建筑形态、楼层、朝向、遮挡、通风方式等，均会影响室内污染物的沉积和扩散。而室内开关窗习惯、生活习惯、建筑门窗性能等均与室内空气品质相关。

原标题:当出租车变成“PM2.5移动监测站”