日期:[2022年06月15日]
-- 智慧生活报 --
版次:[A8]
摸清二氧化碳“家底”让减碳更有针对性
“双碳”，指碳达峰和碳中和，这里的碳主要是指我们熟悉的温室气体——二氧化碳。中国承诺，力争于2030 年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。实现碳中和，就是二氧化碳排放和吸收达到平衡。世界气象组织（WMO）公布的最新数据显示，2020年平均地表二氧化碳浓度达到新高，为413.2ppm（ppm指每百万个干燥空气分子中的气体分子数），是工业化前（1750年前）的149%。对于二氧化碳这种无色无味的气体，我们看不到，也摸不着，那该如何知道它的含量是增多了，还是减少了？何时会达到峰值？有没有达到排放和吸收的平衡呢？本栏目特请山西省气象科学研究所副所长朱凌云，在“全国低碳日”给大家讲解，他们是如何通过监测，来摸二氧化碳“家底”的。
1 先进技术为二氧化碳“量体”
说起二氧化碳监测，你会想到什么？是实验室里透过显微镜放大几十、几百倍后观察细菌的场景？还是高楼上架起望远镜观察星星的场景？抑或是手持甲醛测量仪在密闭空间内踱步的场景？其实，这几种方法对于二氧化碳监测都不适用，毕竟气体是无色无味的，再加上二氧化碳在空气中的含量极少，用常规仪器难以精密监测。
一般来讲，二氧化碳监测，主要是通过收集一定量的气体并运用一定的方法对其中所包含的二氧化碳的浓度进行测量的过程。“在太原市小店国家气象观测站院内，就设有一个温室气体观测站，可以监测空气中的二氧化碳含量。”山西省气象科学研究所工作人员张逢生介绍，站点设有一座约30米的高塔，塔上装有气体采集口，塔下是一座房舱，里面是大气监测的各种机器，二氧化碳浓度分析仪就在这里。当采集口将从高空采集到的空气通过管道传输到二氧化碳浓度分析仪中后，仪器就会测量出这一部分空气中所含的二氧化碳的浓度，并直接显示在屏幕上。“我们这里采用的二氧化碳浓度分析仪是目前世界上最先进的仪器，精准度非常高，5分钟内漂移量在50ppb（10-9）之内。由于早晚高峰引起的大气中二氧化碳浓度的升高都可以准确及时捕捉到。”张逢生介绍。
为什么非要从30米的高空中采样？张逢生介绍，因为这里的空气呈混合均匀的状态，如果在地面采集，会导致测量结果的不准确。
2 监测助力，“裁衣”才能更“合身”
人类活动排放的二氧化碳对气候的影响已经不言而喻，近年来越来越受到重视，“双碳”目标的提出就是一个重要信号。监测二氧化碳在空气中的浓度，对“双碳”任务的分配比例、“双碳”目标的达成与否都有重要指导意义。
我省是全国气象部门首家开展温室气体监测的省份。早在2012年，山西省气象局就开展了温室气体观测站网的布局，并在大同、朔州、太原、临汾、晋城以及五台山建立了6个温室气体观测站点。“这6个站点均被纳入‘国家温室气体观测站网首批台站名录’，第一批国家级站点有44个，我省占到了13.6%。”朱凌云介绍，这6个站点，基本覆盖了全省，但密度还远远不够。未来，我省还将在忻州、阳泉、吕梁、晋中、长治、运城等地建设新的站点。监测空气中的二氧化碳浓度仅仅是第一步。“我们已经建立了集运行保障、数据标校、数据质控和应用分析等为一体的‘监测-评估-研究-服务’全链条温室气体综合监测评估业务体系。”朱凌云解释道，就是不光要监测，还要据此进行分析、研究，探索其规律，找出哪里是源（人为排放的温室气体）、哪里是汇（植被吸收的温室气体），并提供决策建议。其实，在6个站点建成的同时，我省还设立了一个中心站，主要功能是进行6个站点观测数据的质量控制和质量保证，建立山西省温室气体数据库，对数据进行处理分析，最终形成各类服务产品。
基于站点的监测数据，中国气象科学研究院碳中和及温室气体监测评估中心开展的自然、人为碳通量分析中，优先分析制作了山西省3km×3km的碳通量精细数据集。“我们仍旧处于领先地位，这将为‘碳中和山西行动’提供极大的助力。”朱凌云说。“监测温室气体，实际上是摸清家底的过程。”朱凌云表示，基于此，相关部门才能制定更有针对性的减碳排措施，真正做到量体裁衣。
3 “去伪存真”，精确数据的取得还需专业“眼睛”
“五台山的监测数据不对，赶紧通知房舱检查，看是哪里出了问题。”山西省气象科学研究所，平台上显示出一段有断层的曲线引起了值班人员王淑敏的警觉。这是各地监测站同步发回的温室气体监测数据。数据每5分钟更新一次，在平台上形成一段有起有伏的波浪线。“这种起伏波动是正常的，但如果突然波动幅度增大或出现断层，我们就会判别为异常值。”王淑敏介绍，异常情况出现的原因有很多，比如更换冷阱酒精、标定仪器等系统维护抑或是采样口的堵塞，甚至是大量人员的参观都会引起上述异常。
其中，冷阱是空气从采集口到达监测仪器的一个必经之路。“因为二氧化碳可溶于水，所以在空气到达分析仪之前，必须经过冷阱这样一个装置。冷阱中储存的是-50℃的酒精，当空气经过时，气态的水就会凝结，留在冷阱中。这时到达仪器的空气就变成了干空气，测出来的二氧化碳浓度才具有科研性、普适性。”王淑敏介绍。
在排除了各种因素影响后得出的数据，就反映了当地空气中二氧化碳的准确浓度。“我们的仪器，每2个小时就会对标国际标准进行一次‘校准’。”所以，这个数据也是符合国际标准的。
据介绍，根据多年监测结果，我省6站二氧化碳浓度都呈上升趋势，与全球大气二氧化碳浓度年际变化趋势一致。从地域而言，其浓度呈北部低，中南部高的特点。5个城市观测站的平均浓度由高到低依次为临汾、晋城、太原、朔州和大同。五台山站海拔较高，受人为排放影响较小，是我省的清洁对照站点，平均浓度最低；从时间上看，一年中，冬春季浓度高，夏秋季浓度低。一天之中，除了五台山站外，6—9时浓度最高，16时为最低值。此外，根据全省碳通量初步分析结果得出，临汾地区表现为强碳源排放区，而忻州地区为碳汇吸收区。 记者 杨晓艳
1 先进技术为二氧化碳“量体”
说起二氧化碳监测，你会想到什么？是实验室里透过显微镜放大几十、几百倍后观察细菌的场景？还是高楼上架起望远镜观察星星的场景？抑或是手持甲醛测量仪在密闭空间内踱步的场景？其实，这几种方法对于二氧化碳监测都不适用，毕竟气体是无色无味的，再加上二氧化碳在空气中的含量极少，用常规仪器难以精密监测。
一般来讲，二氧化碳监测，主要是通过收集一定量的气体并运用一定的方法对其中所包含的二氧化碳的浓度进行测量的过程。“在太原市小店国家气象观测站院内，就设有一个温室气体观测站，可以监测空气中的二氧化碳含量。”山西省气象科学研究所工作人员张逢生介绍，站点设有一座约30米的高塔，塔上装有气体采集口，塔下是一座房舱，里面是大气监测的各种机器，二氧化碳浓度分析仪就在这里。当采集口将从高空采集到的空气通过管道传输到二氧化碳浓度分析仪中后，仪器就会测量出这一部分空气中所含的二氧化碳的浓度，并直接显示在屏幕上。“我们这里采用的二氧化碳浓度分析仪是目前世界上最先进的仪器，精准度非常高，5分钟内漂移量在50ppb（10-9）之内。由于早晚高峰引起的大气中二氧化碳浓度的升高都可以准确及时捕捉到。”张逢生介绍。
为什么非要从30米的高空中采样？张逢生介绍，因为这里的空气呈混合均匀的状态，如果在地面采集，会导致测量结果的不准确。
2 监测助力，“裁衣”才能更“合身”
人类活动排放的二氧化碳对气候的影响已经不言而喻，近年来越来越受到重视，“双碳”目标的提出就是一个重要信号。监测二氧化碳在空气中的浓度，对“双碳”任务的分配比例、“双碳”目标的达成与否都有重要指导意义。
我省是全国气象部门首家开展温室气体监测的省份。早在2012年，山西省气象局就开展了温室气体观测站网的布局，并在大同、朔州、太原、临汾、晋城以及五台山建立了6个温室气体观测站点。“这6个站点均被纳入‘国家温室气体观测站网首批台站名录’，第一批国家级站点有44个，我省占到了13.6%。”朱凌云介绍，这6个站点，基本覆盖了全省，但密度还远远不够。未来，我省还将在忻州、阳泉、吕梁、晋中、长治、运城等地建设新的站点。监测空气中的二氧化碳浓度仅仅是第一步。“我们已经建立了集运行保障、数据标校、数据质控和应用分析等为一体的‘监测-评估-研究-服务’全链条温室气体综合监测评估业务体系。”朱凌云解释道，就是不光要监测，还要据此进行分析、研究，探索其规律，找出哪里是源（人为排放的温室气体）、哪里是汇（植被吸收的温室气体），并提供决策建议。其实，在6个站点建成的同时，我省还设立了一个中心站，主要功能是进行6个站点观测数据的质量控制和质量保证，建立山西省温室气体数据库，对数据进行处理分析，最终形成各类服务产品。
基于站点的监测数据，中国气象科学研究院碳中和及温室气体监测评估中心开展的自然、人为碳通量分析中，优先分析制作了山西省3km×3km的碳通量精细数据集。“我们仍旧处于领先地位，这将为‘碳中和山西行动’提供极大的助力。”朱凌云说。“监测温室气体，实际上是摸清家底的过程。”朱凌云表示，基于此，相关部门才能制定更有针对性的减碳排措施，真正做到量体裁衣。
3 “去伪存真”，精确数据的取得还需专业“眼睛”
“五台山的监测数据不对，赶紧通知房舱检查，看是哪里出了问题。”山西省气象科学研究所，平台上显示出一段有断层的曲线引起了值班人员王淑敏的警觉。这是各地监测站同步发回的温室气体监测数据。数据每5分钟更新一次，在平台上形成一段有起有伏的波浪线。“这种起伏波动是正常的，但如果突然波动幅度增大或出现断层，我们就会判别为异常值。”王淑敏介绍，异常情况出现的原因有很多，比如更换冷阱酒精、标定仪器等系统维护抑或是采样口的堵塞，甚至是大量人员的参观都会引起上述异常。
其中，冷阱是空气从采集口到达监测仪器的一个必经之路。“因为二氧化碳可溶于水，所以在空气到达分析仪之前，必须经过冷阱这样一个装置。冷阱中储存的是-50℃的酒精，当空气经过时，气态的水就会凝结，留在冷阱中。这时到达仪器的空气就变成了干空气，测出来的二氧化碳浓度才具有科研性、普适性。”王淑敏介绍。
在排除了各种因素影响后得出的数据，就反映了当地空气中二氧化碳的准确浓度。“我们的仪器，每2个小时就会对标国际标准进行一次‘校准’。”所以，这个数据也是符合国际标准的。
据介绍，根据多年监测结果，我省6站二氧化碳浓度都呈上升趋势，与全球大气二氧化碳浓度年际变化趋势一致。从地域而言，其浓度呈北部低，中南部高的特点。5个城市观测站的平均浓度由高到低依次为临汾、晋城、太原、朔州和大同。五台山站海拔较高，受人为排放影响较小，是我省的清洁对照站点，平均浓度最低；从时间上看，一年中，冬春季浓度高，夏秋季浓度低。一天之中，除了五台山站外，6—9时浓度最高，16时为最低值。此外，根据全省碳通量初步分析结果得出，临汾地区表现为强碳源排放区，而忻州地区为碳汇吸收区。 记者 杨晓艳
