法國CNRS的科學(xué)家Tjarda Roberts在其主持的一個研究項目中，采用Praxis空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在阿拉斯加的費爾班克斯研究北極冬季環(huán)境條件下的空氣污染。Roberts博士在歐洲地球科學(xué)聯(lián)盟2021年年會上介紹了此項目的研究發(fā)現(xiàn)。

Praxis監(jiān)測單元部署于 阿拉斯加的費爾班克斯

在寒冷的北極冬季，當(dāng)?shù)氐臍怏w及顆粒物排放物(如交通、家庭供暖產(chǎn)生的排放物)可能被困在遙遠(yuǎn)的北極城市，例如阿拉斯加的費爾班克斯。這導(dǎo)致這些地區(qū)的空氣污染水平非常高，超過了空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為了更好地量化空氣污染，Tjarda Roberts及其科研團(tuán)隊于2019年北極冬季，在費爾班克斯安裝部署了Praxis空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，來測量氣體(CO、NO、NO2、O3)和細(xì)小顆粒物(PM2.5)的濃度。

與參考儀器的比較

Praxis所得數(shù)據(jù)與參考空氣質(zhì)量監(jiān)測儀（BAM AQ Monitor）進(jìn)行了2周的交叉比較，顯示出良好的一致性。

然后，將Praxis安裝部署在環(huán)境溫度低至-30℃的寒冷北極環(huán)境下自動運行。此后，Praxis在費爾班克斯的北極冬季運行了兩個季節(jié)，持續(xù)在-40℃的環(huán)境溫度下運行，并生成了一個關(guān)于北極空氣污染的龐大且具有很高價值的數(shù)據(jù)集，對此的分析是此目前項目研究的主要工作。

該圖表顯示了費爾班克斯的冬季污染水平是如何在12月初升高的，當(dāng)時隨著地面空氣壓力的增加，環(huán)境溫度下降到近-30℃。顆粒物(PM2.5)和氣體(CO、NO、NO2)濃度增加，由于NO的影響， O3遭到嚴(yán)重破壞。

在12月中旬，環(huán)境溫度升高。令人驚訝的是，高水平的空氣污染再次來襲，特別是高濃度的氣體。目前正在對數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析，以便更好地描述此類污染事件，并了解它們產(chǎn)生的潛在原因。

Praxis空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在PM、NO和CO測量過程中的發(fā)現(xiàn)

1）Praxis測得的PM2.5數(shù)據(jù)(紫線)與參考的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)(黑線)之間非常接近。

2）Praxis所測PM2.5數(shù)據(jù)(2分鐘平均值)與參考的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀 (每小時)顯示很好的一致性，并且Praxis能夠識別PM2.5隨時間的快速變化，這是BAM AQ監(jiān)測儀無法看到的。

3）與其他空氣監(jiān)測儀器不同，Praxis的PM2.5顆粒物傳感器可以在低溫下正常運行，無需進(jìn)行溫度校正。所提供的PM2.5數(shù)據(jù)包括對直徑小于0.35µm的粒子質(zhì)量的估計（光學(xué)粒子計數(shù)器的檢測閾值）。

4）Praxis測量的四種氣體(CO、NO、NO2、O3)(彩色線)與BAM AQ監(jiān)測儀(黑線) 5min平均值顯示的數(shù)據(jù)也非常吻合。

5）與參考的空氣質(zhì)量監(jiān)測儀相比，Praxis采用的小型氣體傳感器對溫度(和濕度)表現(xiàn)出的依賴性具有明顯特征，并使用分析算法進(jìn)行修正，其結(jié)果與R2 > 0.9有較強的一致性。

為了更好地研究北極冬季不同地區(qū)的排放和污染情況，已在費爾班克斯的多個地區(qū)部署了Praxis。 

參考資料:

Roberts et al. “In-situ characterization of layered pollution in the wintertime Arctic atmosphere by small sensors" Presentation EGU21-15351 at the European General Assembly, April 2021.