“隨著二氧化碳等溫室氣體在大氣中的濃度逐年攀升，導致全球范圍內的氣候變暖，對人類的生產和生活造成了很大影響，掌握溫室氣體濃度水平及其變化趨勢很有必要。另一方面，為應對氣候變化，包括我國在內的多國政府制定了溫室氣體減排政策和目標。為評估政策有效性，國際上構建了溫室氣體排放量的核算體系，而碳監(jiān)測是輔助核算體系的重要支撐。”工作組負責環(huán)境濃度監(jiān)測的成員孫康告訴記者。

碳監(jiān)測是指通過綜合觀測、數值模擬、統(tǒng)計分析等手段，獲取溫室氣體排放強度、環(huán)境中濃度、生態(tài)系統(tǒng)碳匯以及對生態(tài)系統(tǒng)影響等碳源匯狀況及其變化趨勢信息，以服務于應對氣候變化研究和管理工作的過程。主要監(jiān)測對象為《京都議定書》和《多哈修正案》中規(guī)定控制的7種人為活動排放的溫室氣體，包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N₂O）、氫氟化碳（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF₆）和三氟化氮（NF₃）。

從源匯角度看，碳監(jiān)測獲取的基礎信息包括溫室氣體排放強度、環(huán)境中濃度和碳匯狀況等三個方面的數據。“排放是源頭，是‘加’的過程，碳匯是消解，是‘減’的過程，而環(huán)境中濃度可以理解為加減后的存量。”孫康向記者解釋。

通過碳監(jiān)測，服務國內減排控制，支持督促各層級落實減污降碳、源頭治理要求；服務國際履約，支持國家溫室氣體清單編制和國際談判；主動適應氣候變化需求，加強氣候變暖對我國承受力脆弱地區(qū)影響的觀測和評估等。

國際通用指南是采用“自下而上”的核算方法報告國家溫室氣體排放和吸收量，那怎樣理解碳核算和碳監(jiān)測之間的關系？孫康介紹，“簡單來說，前者主要是基于活動水平和排放因子的乘積計算溫室氣體排放量，后者是結合大氣中溫室氣體濃度監(jiān)測數據和同化反演模式計算溫室氣體排放量。監(jiān)測可以推動完善核算體系，支撐排放因子本地化更新，也可以對核算結果進行校核。”

生態(tài)環(huán)境部在碳監(jiān)測方面已具備一定工作基礎。工作組目前從排放源監(jiān)測、環(huán)境濃度監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測，及技術方法和質量控制等四個方面著手開展工作。 

環(huán)境濃度監(jiān)測方面，我國自2008年起陸續(xù)建成16個國家背景監(jiān)測站，其中11個站點能實時監(jiān)測CO₂和CH₄，部分背景站還開展了N₂O監(jiān)測。在具備條件的福建武夷山、四川海螺溝、青海門源、山東長島、內蒙古呼倫貝爾等5個站點完成了溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)升級改造，改造后CO₂、CH₄監(jiān)測精度達到世界氣象組織全球大氣監(jiān)測計劃（WMO/GAW）針對全球本底觀測提出的要求。此外，2011-2015年在31個省會城市開展了城市尺度溫室氣體試點監(jiān)測。

長島背景站

“環(huán)境濃度監(jiān)測數據轉化為溫室氣體排放量數據需要借助數值模擬手段。下一步，中國環(huán)境監(jiān)測總站擬聯合中國科學院等科研院所，基于嵌套式高分辨率碳同化反演模式，綜合利用地面和衛(wèi)星等多源觀測數據，開展我國不同尺度的CO₂排放量動態(tài)變化反演研究，加強數據應用。”孫康介紹。

生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測方面，依靠現有生態(tài)監(jiān)測業(yè)務體系，一是建立了土地生態(tài)類型及變化監(jiān)測業(yè)務，基于衛(wèi)星遙感輔助地面校驗技術手段，每年完成我國陸域范圍內土地利用現狀及動態(tài)監(jiān)測。二是探索開展生態(tài)地面監(jiān)測，在典型生態(tài)系統(tǒng)布設監(jiān)測樣地，開展生物量、植物群落物種組成、結構與功能監(jiān)測。工作組負責生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測的成員劉海江指出，“研究表明森林生態(tài)系統(tǒng)是全球陸地植被最大的碳庫，儲存了超過一半的碳，因此碳匯監(jiān)測優(yōu)先重點關注森林生態(tài)系統(tǒng)，同時也兼顧草原、濕地等其他生態(tài)系統(tǒng)。監(jiān)測的重點區(qū)域在重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)保護紅線區(qū)、自然保護地、生物多樣性優(yōu)先保護區(qū)，以及兩屏三帶國家生態(tài)安全屏障區(qū)。”

在排放源監(jiān)測方面，政府層面發(fā)布了CO₂、CH₄、煙氣流量等指標的國家標準監(jiān)測方法，持續(xù)推動現場監(jiān)測和自動監(jiān)測技術研發(fā)和標準化，統(tǒng)一監(jiān)測評價；企業(yè)層面，電力生產、石油天然氣開采等重點行業(yè)骨干企業(yè)依托廢氣自動監(jiān)測、揮發(fā)性有機物泄漏檢測等相關工作基礎，開展了溫室氣體排放監(jiān)測前期研究工作并積累了一定經驗。“綜合考慮，首期試點工作選取對火電行業(yè)、鋼鐵行業(yè)重點開展CO₂排放監(jiān)測試點，對石油天然氣開采、煤炭開采行業(yè)重點開展CH₄排放監(jiān)測試點，對廢棄物處理行業(yè)統(tǒng)籌開展CO₂、CH₄和N₂O排放監(jiān)測試點。” 工作組負責排放源監(jiān)測的成員劉通浩介紹道。

相對于常規(guī)污染物監(jiān)測，碳監(jiān)測技術難點主要在于對監(jiān)測數據的準確度要求非常高。工作組負責監(jiān)測技術和質量控制的成員師耀龍進一步解釋，“環(huán)境濃度監(jiān)測方面，以WMO組建的GAW監(jiān)測網為例，其對背景空氣CO₂在線監(jiān)測的可比性要求為0.1ppm，而一般情況下CO₂在環(huán)境中的實際濃度是400ppm左右，這就要求兩套監(jiān)測系統(tǒng)間結果差異要低于萬分之2.5，可以說是目前所有環(huán)境監(jiān)測項目中對監(jiān)測數據準確度要求最高的一類項目。”

拿排放監(jiān)測來說，溫室氣體排放形式更加復雜，既包括點源排放，又包括逸散排放，既包括生產工藝排放，又包括治理設施排放；排放濃度范圍更大，由于多數現場沒有針對溫室氣體的治理設施，溫室氣體排放水平與原輔料密切相關；對廢氣流量監(jiān)測準確性需求也更高。“我們對常規(guī)污染物主要關注其排放濃度是否超標，對溫室氣體主要關注其排放總量，這就要求我們能夠準確測定氣體流量。而多數廢氣現場直管段長度不足，流速不均，且流速監(jiān)測設備難以實現現場校準和溯源，這些因素都會影響流量監(jiān)測準確性。”劉通浩補充道。

此外，部分溫室氣體監(jiān)測存在較大技術難度。師耀龍分析指出，“如碳14同位素為指示CO₂來源的重要同位素，但由于其不是穩(wěn)定同位素，濃度極低，需要采用加速器質譜等大型儀器開展監(jiān)測，并配套相應的采樣方法，需要大量的經費、人員和場地保障。”

為保障監(jiān)測準確，需要從量值溯源和標準化兩方面著手。一是要建立國際等效可比、國內高精度傳遞的量值溯源/傳遞技術體系，即統(tǒng)一溫室氣體監(jiān)測的“度量衡”，特別是要跟國際公認的溫室氣體監(jiān)測“度量衡”等效可比。二是要在儀器、點位布置、自動監(jiān)測等方面加強標準化工作。

工作組介紹，我國研制的CO₂、CH₄和N₂O超高精度標準氣體在相關國際比對中，已與WMO所屬GAW監(jiān)測網三種“標尺”氣體量值等效可比，為下一步建立我國溫室氣體“標尺”并開展各類溫室氣體監(jiān)測質量控制和標校工作奠定了技術基礎。