大气颗粒物和臭氧污染来源解析、重污染过程成因分析、扬尘天气颗粒物污染成因分析等，是大气环境综合观测研究站的基础功能。与城市常规环境空气质量监测站不同，大气环境综合观测研究站的配置以自动化设备为主，观测参数多样，探测空间更加立体化，可实现多参数、多维度、多污染物的综合观测。因此，大气环境综合观测研究站也被称为大气超级站。
近年来，基于生态环境部京津冀及周边大气环境综合观测研究站开展建设，逐步形成了“1+6+3”模式观测网（即“1”：中国环境科学研究院主站；“6”：廊坊、天津武清、天津、保定、石家庄、邢台；“3”：太原、济南、郑州），所得的大量环境观测数据和研究成果，为不少城市大气环境污染特征评估及成因溯源提供重要了技术支撑。大气超级站如何运行？“1+6+3”模式观测网是怎么建成的？记者近日采访了中国环境科学研究院大气研究所副所长、大气超级站负责人高健。
观测研究8个领域 积累大量原始数据
2007年启动建站，2011年实现自动化运行，十几年来，大气超级站重点针对颗粒物、臭氧、气象等多个观测领域的颗粒物化学成分、物理特征等十余项指标开展长期连续观测，形成各类观测研究数据超10亿条……
在中国环境科学研究院大气所科研楼三层楼顶，记者见到了大气超级站的“真容”。站房面积约200平方米，7个观测室呈纵向一字排列，包括颗粒物质量浓度及气体污染物观测室、在线颗粒物化学成分监测室、颗粒物光学观测室等。
此外，近年来中国环境科学研究院的研究团队还为大气超级站配备了恒温恒湿天平称量室、智能电镜分析室、黑炭光学实验室、传感器研发实验室等，很大程度上提升了超级站的研究能力。
高健告诉记者，团队的观测、研究内容分为8个领域，并细分为10个观测细分方向。例如重污染过程成因、颗粒物来源精细化解析、臭氧生成机制与来源等。
记者走进大气成分分析实验室，看到不少仪器正在工作着。这里配有高效液相离子色谱分析仪、总有机碳分析仪、EC/OC分析仪、电感耦合等设施，为了保证大气环境综合观测及样品分析的顺利进行和质量保证，还建成了来恒温恒湿天平称量室，可进行稳定的温度和湿度控制，并消除震动、湍流等影响。
“京津冀大气颗粒物动态源解析关键影响因子评估与综合验证、华北地区大气氮氧化物非均相化学及其对大气氧化性和区域空气污染的影响、京津冀及周边地区重污染过程颗粒物动态源解析……”
大气超级站的主站于2021年正式通过生态环境部验收，建设期间，高健团队承担和参与了多项国家及部委重大科研项目。高健说，“这些包括了生态环境部公益行业专项、国家基金委重点项目、科技部重点研究专项等，研究成果为精细化开展重污染过程中颗粒物污染溯源提供了重要支撑。”
同时，自大气超级站主站建设以来，充分发挥了科研成果和站点设施资源优势，加强推广专利应用，开展科普知识宣传，进行实习生培训，取得显著经济、环境和社会效益，主站自我发展能力显著提高。
“1+6+3”为重点地区大气污染防治提供高质量支撑
从中国环境科学研究院大气所科研楼三层楼顶，向西南方向眺望，位于中原地区的河南省郑州市有一座大气超级站子站，它也是生态环境部京津冀及周边大气环境综合观测研究站“1+6+3”模式观测网的最远端。
“1+6+3”模式是高健团队在2014年通过与京津冀及周边典型城市合作建立的观测网，包括北京、天津及河北的多个核心城市，及山东、河南、河北三省省会。除大气超级站的主站外，天津、济南、石家庄、郑州、太原、廊坊、保定等子站也具有可观的观测硬件设施。其中，以上各站点均已建设完成或着手开展当地的大气超级站建设。
谈及它们之间的联系，高健表示：“主站由中国环科院投入建设，子站由各省市进行建设，主站与子站是协同合作关系。”
正是依托这样“科研+业务”的合作关系，“1+6+3”模式观测网的定位基本成型，既针对大气污染防治重点地区（京津冀及周边），立足典型超大城市，建立区域大气环境科学综合观测研究平台。本着“立足首都，辐射京津冀”的区域定位，形成点—线—面多尺度综合观测网，服务于国家大气科学研究、重点地区大气污染控制、国家生态环境部技术支撑。
“同时，我们将管理支撑目标分为短期和长期两个方向，短期目标是针对京津冀及周边区域大气重污染过程开展应急溯源，长期目标是对国家重点大气污染成因及防治政策落实效果进行评估，十三五、十四五观测的重点是PM2.5，十五五将聚焦PM2.5和臭氧复合污染。”高健说。
此外，作为中国环境科学研究院科普教育基地建设试点站点，主站开展了科普基础设施（楼梯玻璃幕墙）改造、科普展品（主题展板及宣传手册）制作等，共接待参观人员（社区居民、中小学生、国外留学生）达500人次。
为了更好地为重点地区PM2.5和臭氧协同控制提供更加高质量的支撑，今年，中国环境科学研究院将对大气超级站主站进行升级改造，包括实验楼改造、主站扩建、配套升级等，也将与山东、河南、河北等省级环境监测站开展更大范围的联网合作观测。
“下一步，我们将聚焦于业务需求和学术前沿的实验方向设计，继续开展长期、稳定、持续、开放的大气综合观测，为开展区域或城市大气科学研究做好原始数据积累。”高健表示。
国内大气超级站遍地开花，高质量发展是必行之路
大气超级站自动化程度高、观测参数多，具有较高的研究属性，在数据质量控制及海量数据的分析挖掘工作上面临很大挑战。其作为大气环境观测研究的重要组成部分，近20年来随着我国大气污染防治需求和治理力度的加大，各地大气超级站建设得到快速发展。
2016年初，在生态环境部监测司委托下，高健团队利用调查问卷方式调研了国内的60余个大气超级站，发现这些大气超级站一多半集中建设在我国华北和华东地区。
随着2016-2017年生态环境部颗粒物组分网的建立，近年来国内省级大气环境综合观测站（等同于大气超级站）或组分站（简化版本的大气超级站）也得到大发展，例如山东省数量超过15个，河南省数量超过10个。河南、安徽、广东等省均已建设完成一批包括省级超级站在内的综合观测网（或组分网），多数站点具备超级站规模和能力。
在调研中发现，目前我国各地大气超级站建设和运维费用一般来自于省市财政经费，其主要功能是用于开展城市或省内大气污染溯源及成因分析。近年来大气超级站建设发展加快，在一些省内也逐渐形成了超级站网，在联网观测分析上逐渐具备优势。
高健表示，建议大气超级站在建设和应用过程中，进一步完善数据质控和质量管理制度，相关部门应加强对监测和数据分析人员的培养，规范数据分析流程和方法，逐步建成完善的业务化监测和管理体系。同时加大与高校、研究院所等科研单位合作力度，共同深入挖掘数据价值，让超级站在我国大气污染防治乃至降碳减污领域发挥更大的作用。
