導讀

實現碳達峰、碳中和是我國的重大戰略決策，而且隨著我國碳市場的逐步擴容，碳監測在支撐服務方面的重要作用日益凸顯。然而，二氧化碳自動監測、固定污染源碳排放監測、減污降碳協同效應監測技術……對很多生態環境監測業內人士來說依然是嶄新的命題。

第十四次全國生態環境監測學術交流會上，與會專家深度解讀碳監測的實踐經驗和前沿技術，推動固定污染源自動與現場監測技術的發展和創新。

核算方法和自動監測方法各有優勢

環境及污染源排放二氧化碳的直接測量是核算和評估等工作的基礎和數據支撐，目前廣泛使用的污染源溫室氣體排放量化方法主要有兩種：即基于核算的方法（以下簡稱核算方法）和基于自動監測的方法（以下簡稱自動監測方法）。那么，核算方法和自動監測方法有什么不同？目前的應用情況如何？

“我國部分碳市場試點地區核算和報告指南是允許使用煙氣自動監控系統（CEMS）方法來確定溫室氣體排放量的，但由于缺乏詳細的技術要求，自動監測方法在我國還沒有應用到碳交易過程中，但是不管是自動監測管理方面還是監測相關標準方面，我國都有比較好的基礎，已經有了比較適應我國工業源污染物排放實際情況的標準體系。”中國環境監測總站正高級工程師夏青說。

據夏青介紹，自動監測方法每個排放源只需一套監測設備，原始數據分析量少；可在排放設施直接獲取排放量；數據采集、評估、質量控制和數據記錄方面都有標準規范；在評估排放數據方面，可實現高度自動化；不管在任何時間，自動監測方法都可以獲得原始數據，且數據可自動傳輸到管理部門；當多種燃料混合燃燒時，其有更好的適用性且不用付出額外成本。但其也存在一些缺點，比如說不適用于分散的排放源。

“2015年的時候，美國已經有70%以上的火電機組應用自動監測的方法進行碳排放監測。在質量控制方面，也有一些規定提出火電機組要完成自動監測系統的安裝、認證、校準校驗等質量控制的要求。”夏青說，歐盟也是通過規定各類數據應該滿足的數據層級要求來確保核算和監測兩種方法具有可比的數據質量，在2019年歐盟有155個設施應用了自動監測方法。“這個比例相對于美國來說要低，大概占總設施數的1.5%。”

對于核算方法的特點，夏青也進行了進一步介紹。核算方法有多年實施經驗，企業、主管機構及核查單位大都了解；有各種物質的組分及特性（如熱值、排放因子等），可基于此綜合評估排放量；如果測量設備相對獨立，系統誤差一般較小；可采用多源數據交叉方式保證質量；核算監測方法較適用于分散的排放源。

“但是核算方法需要大量的人工處理步驟，當多種燃料混合燃燒時，有較高的取樣和分析成本。”提到核算方法的局限性，夏青這樣說。

在碳監測的質量控制方面，總的來說分為建設條件、運維管理、數據報送三部分。“監測點位是不是規范設置，是不是有規范的校準校驗和維護，數據審核處理和動態管控是否規范都會影響碳監測數據質量。”夏青舉例進行說明，“比如說大家熟知的監測點位設置，監測斷面的設置應該滿足‘前4后2’（采樣點應設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于4倍煙道直徑以及距上述部件上游方向不小于2倍煙道直徑的位置）。如果不能滿足‘前4后2’的話，也最好采取相應的措施來保證監測斷面氣流分布相對均勻。”

監測人員手持YSI便攜式多參數測量儀對水溫、溶解氧等監測項目進行現場監測。雷英杰/攝

此外，流速監測對質量控制方面至關重要。夏青說，流速監測的準確與否，對碳排放量統計來說是個非常大的制約因素。目前市面上對于流速監測有很多方法，比如矩陣式流量計、三維皮托管、超聲波流量計等。對此，夏青建議試點單位根據監測斷面前后直管段長度、監測斷面流速分布均勻程度等科學選取。

核算方法和自動監測方法各自在不同的監測需求和應用場景中發揮作用，兩者并非毫無關系。“核算方法和自動監測方法是互為交融的，是你中有我、我中有你的關系。它們可以互為驗證手段，從而獲得更為精準的碳排放數據。”上海市環境監測中心高級工程師裴冰說。

碳監測評估試點行穩步健

地方試點工作不僅為解決特定問題提供了可行性驗證，同時也為其他地區提供了可復制的成功范本。2021年9月，生態環境部啟動碳監測評估試點工作，濟南是全國16個試點城市之一，也是山東省唯一開展城市碳監測評估試點工作的城市。2023年，生態環境部又啟動了深化碳監測評估試點工作。

山東省濟南生態環境監測中心研究員潘光介紹道，深化碳監測評估試點總體目標是，到2024年底，通過開展重點行業、省市和區域深化試點工作，初步建立較為完善的碳監測評估技術方法體系，探索建立個別重點行業、領域的碳監測評估業務化運行模式，推動碳監測評估試點成果創新應用，更好地發揮示范效應，為降碳減污和國際履約提供監測支撐。

潘光表示，近年來，濟南的碳監測評估試點工作取得成效。“首先是初步建成了‘天空地’一體化監測網絡，包括天基衛星遙感監測，可以了解全域溫室氣體柱濃度分布情況。還有以無人機為主的空基監測，用于掌握溫室氣體垂直的分布規律。除此之外還有以高精度為核心的地面監測體系，綜合運用高精度、中精度監測技術手段，再與衛星遙感、地基遙感、無人機、移動走航車等多種方式相配合，實現了溫室氣體實時、動態、立體的監測。”

“在工作機制方面，我們建立了碳監測工作專班，各技術小組分工負責、協同配合的工作機制有效推進了工作進展。”潘光補充道，在清單編制方面，濟南依托現有大氣污染源排放清單編制工作機制，首次協同開展高空間分辨率溫室氣體清單編制工作，獲得濟南市高空間分辨率溫室氣體清單，明確溫室氣體排放源構成。

此外，濟南還與中國科學院大氣物理所合作，完成城市碳同化反演系統的本地化構建，具備城市尺度1km逐小時的碳同化能力；探索建立了覆蓋“系統構建—體系驗證—結果驗證”全過程的碳同化反演技術路線；獲得了城市尺度“自上而下”碳排放量的核算結果，探索利用同化反演結果校驗碳排放清單。

通過探索和實踐，濟南初步建立了一套系統性、科學化的評估框架，為城市的碳減排工作提供了堅實的數據基礎，同時也為其他城市提供了寶貴的經驗。

減污降碳協同監測成趨勢 

“2020年12月，中央財政工作會議中提出要繼續打好污染防治攻堅戰，實現減污降碳協同效應。2021全國生態環境保護工作會議中也明確提出，生態環境保護工作在新發展階段面臨的最大機遇，就是把實現減污降碳協同效應作為深入打好污染防治攻堅戰的目標要求，推動減污降碳協同治理成為促進經濟社會發展全面綠色低碳轉型的重要抓手。這也是我們做天津市減污降碳協同效應監測分析研究的大背景。”天津市生態環境監測中心高級工程師劉茂輝說。

2022年6月，生態環境部等七部門印發的《減污降碳協同增效實施方案》中，明確指出要開展重點城市、產業園區、重點企業減污降碳協同度評價研究，引導各地區優化協同管理機制。于是，針對當時的這一熱點，天津市生態環境監測中心開展了一系列研究。

劉茂輝介紹，2013年至今，天津市生態環境監測中心就承擔了天津市大氣污染源排放清單的編制，將大氣排放源分為固定燃燒源、工藝過程源、溶劑使用源、移動源、揚塵源、農業源、儲存運輸、生物質燃燒源、廢棄物處理源以及其他排放源等十大類，并逐年更新。

2019年至今，開展了大氣污染源排放清單與溫室氣體排放清單的協同編制，將排放源分為能源活動、工業生產過程、農業、土地利用變化和林業、廢棄物處理等五大類，研究依據環境統計，將排放源分為工業源、交通源、建筑源、農業源、生活源和集中式等六大類。

2020年至今，開展天津市雙碳目標研究，構建了適合天津市本地的LMDI模型、Tapio脫鉤模型和可拓展的環境影響評估模型，利用這三大模型分析了天津市碳達峰碳中和的路徑，提出了天津市完成雙碳目標的對策和建議。

“2013年，我們首先在污染源的末端開始發力，所以大氣污染當量開始減排，但這個時候溫室氣體還是增排的。”對于近年來天津市減污降碳協同增效的成果歷程，劉茂輝進一步介紹道，“從2015年開始，我們在源頭開始治理，尤其重視煤炭總量的控制，因此溫室氣體也開始減排。2015～2017年，大氣污染當量和溫室氣體是同時減排的，實現了協同效應。”

據了解，2018年開始，《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》接力“大氣十條”繼續推動大氣污染當量的減排。但是受國際形勢變化和新冠疫情影響，尤其是中美貿易戰的影響，天津市為減緩經濟增長的乏力，能源、資源的消耗略有增加，從而導致溫室氣體排放增加，2018～2023年大氣污染當量減排、溫室氣體增排，減污降碳不具有協同效應。

對此，劉茂輝表示，通過“十四五”規劃綱要中采取的措施進行預測，2024年天津市溫室氣體開始減排，具備在2025年之前實現碳達峰的條件，預計2024～2060年天津市可實現減污降碳協同增效。

展望未來，劉茂輝說，下一步將會持續開展不同區域、不同部門、不同產業園區、不同重點企業的減污降碳協同效應建設分析。此外，要突破單一模型工具的局限，將多種模型的優點相結合，加強減污降碳協同效應模型體系的構建和應用。最后要加強減污降碳與環境效益、經濟效益、健康效益的協同度建設分析，進一步豐富協同效應的技術體系。

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