PM2.5 現形記: 1000個小盒子完成不可能的任務

環境資訊中心 2017年4月7日台北訊,陳文姿報導

鋒面移動可以從衛星雲圖上看到,細懸浮微粒PM2.5擴散路徑也可以看見嗎?答案是肯定的。藉著全台一千多個手掌大小的微型空氣品質監測器,24小時不斷偵測並傳回PM2.5的濃度變化,PM2.5在台灣幾乎可說是無所遁形。

台灣擁有全球第一密集的微型空品監測點,這並非是虛榮的頭銜。因為夠密集,才能完整抓得住PM2.5移動跟擴散的軌跡【註1】。而成就這項計畫的,不是靠一個單位,或是一筆資金。這是政府、企業、民間、研究單位主動投入,有錢出錢、有力出力的成果。從儀器研發、設置、資料公開、收集、監測與分析,處處可見這樣獨一無二的合作模式,這是件更值得自豪的事。

2017.1.30 日境外霧霾來襲時全台的PM2.5變化。上圖(左) 9:15AM (中) 10:35AM (右) 11:55AM 下圖(左) 1:15PM (中) 2:35PM (右) 4:35PM 資料來源:中研院(原始資料為動畫

民間企業政府齊努力 完成台灣上千台微型監測器佈點

引入微型空氣品質監測器的想法起於2015年。當時立法委員強力抨擊國內交通空品測站不足,環保署即回應國外已發展出小型空品監測設備,國內正著手採購。同年8月,民間社群LASS(Location Aware Sensing System,開源公益環境感測網路)的創辦人之一許武龍(哈爸)也以手作的方式組裝微型監測器,並將硬軟體資料全部公開,鼓勵更多人加入。

哈爸立志要完成全台設置一千台的目標,但擁有自組儀器專業的人有限,原本以為只能緩步前進的速度,這時出現意外的助力:企業夥伴「訊舟科技」的加入。

成立於1986年的訊舟科技(Edimax)主要產品是網路通訊設備。訊舟科技品牌事業處經理廖炎秋表示,2016年適逢公司創立30週年,公司決定以企業社會責任結合公益活動做為社慶活動核心,為品牌立下一個重要里程碑。經討論過後,決定將旗下的1300多台微型空品監測器-訊舟空氣盒子(airbox)捐贈給協助佈點與推廣環境教育的五都市政府。

從台北市開始、高雄、新北、台中、台南等地方政府陸續加入計畫,將空氣盒子安裝至縣市內的各公立小學。在各界通力合作下,台灣在一年之內完成全球最大的PM2.5環境感測平台。

一台為別人而生的儀器 分享監測資料全民共享

如果微型空品監測器只是一台放在室內監測空氣、並顯示數據的儀器,那它或許不會受到如此注目,也不具備公益性。台灣微型空品監測計畫在建構之初就定下一個長遠的方向:資料公開。亦即監測器放在室外,並且數據完全公開上網,讓每個微型監測器化身為一個為眾人服務的小測站。

幾種常見具資料公開並上傳功能的微型空品檢測器:左上,左下:LASS。 右上:中研院MAPS。 右下:訊舟空氣盒子。攝影:陳文姿

LASS創辦人之一,也是微型空品監測計畫重要核心成員,中研院資訊科學研究所副研究員陳伶志說明,「因為資料都是公開的,所以,當我在南港裝一台監測器,那任何人都可以知道南港的空品;當你在台中裝一台監測器,我要去台中前,也可知道當地的空品。換句話說,就是大家各自貢獻資料,互相幫忙。」

看上這計畫強大的可能性與公益性,民間力量迫不及待加入,台中原鄉文化協會總幹事江慶洲就是其中之一。當政府還在質疑微型空器監測器的穩定性與正確度時,他已經找上訊舟科技談團購,一次就買一百台。他成立臉書社群「自己的空氣自己測-台中原點!台中空氣盒子認養計劃」,號召台中民眾一起購買空氣盒子,一百台盒子迅速認養一空。

江慶洲的計畫是認養而不是團購,他說,因為每個空氣盒子都是一個珍貴的公共財,肩負讓台中人看到台中空氣品質的任務。所以他一一向認養人解釋,並再三要求認養人必須把儀器裝在室外,並在臉書社群分享使用或觀察的心得,確保每台監測器發揮最大效益。

2016年7月LASS使用者與開發者大會。圖片提供:陳伶志。

1000個盒子24小時監測 PM2.5動態現形

儀器設備逐漸上路的同時,數據收集、分析、監測等工作也伴隨展開。民眾最需要的數據呈現由民間團體g0v(零時政府)的網路專家們主動完成,只要連上g0v零時空污觀測網,就可看到最即時的全台空品資訊【註2】

左:全台微型測站偵測值 右:高雄地區監測值放大圖。疑似放置於室內或靠近污然源的監測器以特殊符號顯示。 截圖自g0v零時空污觀測網。

民眾的熱情是計畫的活力來源。有些民眾養成習慣出門前先看一下附近微型測站的測值,有些則會不時的監看各地的異常數據,是廟會活動還是工廠深夜排放污染?是儀器故障還是安裝地點有誤?這些都是網路社群「PM2.5 開放資料:社群協同分析平台」上相互討論與解惑的熱門話題。

想進一步研究的人也可輕易取得原始監測數據。陳伶志就曾以此分析廟會、風向、雨勢與空污的關係。他以1000多個微型測站為基礎,往外擴張推估出附近十公里範圍,加上測站每五分鐘傳回的新資料。監測資料從點擴展到面,再延伸時間軸。於是,PM2.5的濃度變化、影響時間、擴散路徑楚呈現。

過去大眾只能模糊理解的「大陸霧霾襲台 全台空品惡化」,現在透過動態圖上,變成是紅色、紫色範圍一路往南移動的軌跡。陳伶志分析後發現,大陸霧霾並不會造成全天紫爆。許多地方在霧霾離開後PM2.5值持續偏高,其實是本地霧霾的影響。

「境外霧霾的影響是會隨時間遞減,影響高峰可能是一個小時20%,之後剩下5%,但沒有人曾這麼說過,因為過去數據不足。」

目前微型空品測站佈點尚未完整。新竹、苗栗、屏東一代以及屏東都因測站不足而資料空白。東部與中央山脈則因空品狀況佳,沒有緊急需求。另外,許多使用者可能不了解空氣盒子背後的真正用途而裝設在室內,「請大家務必裝在室外」,陳伶志再三強調。

反映地區性即時狀況 微型測站與官方測站相輔相成

微型空品測站雖廣受支持,長久以來也伴隨許多批評。跟動輒四、五百萬的交通空品測站相比,三、四千元的小盒子準確嗎?沒有嚴謹的品管及校正、設置環境標準不一,測值具參考性嗎?這些陰影揮之不去。但是,台中空氣盒子認養計劃認養人,主婦聯盟台中分會副會長許心欣並不這麼想。

許心欣比較幾個常用網站,她指出,環保署的即時空氣品質指標AQI提供的是長時間的平均值【註3】,在數值飆高時無法即時反應;網站PM2.5全台即時概況引用官方提供的PM2.5每小時數值,優點是每小時即時顯示,限制在於官方僅有76個測站,對距離遠的民眾參考價值不高。微型空品測站屬在地型,優點在反映地區性、臨時性的問題。對面的廟一燒金紙,空氣盒子數值馬上飆高,民眾就可以立即關窗並打開空氣清淨機。

「官方說這只是地區性現象,不代表空品的普遍狀況,但對我們來講,它就很有參考價值啊!」許心欣說。

2017年2月4日夜晚至5日凌晨「天公生」台中的PM2.5變化。左:2/4 PM11:20,中:2/5 AM12:20,右:2/5 AM2:00,大約兩點過後影響逐漸減少。資料來源:中研院(原始資料為動畫)

官方測站作為裁罰與管制的標準,在精準度上的要求比民間微型測站高很多,但許心欣認為兩者並不衝突,而是相輔相成。以今年1月3日環保署以儀器故障為由而將崙背測站異常飆高PM10測值刪除的事件為例,如果周遭有民間測站資料相佐證【註4】,就能發揮平行監測的作用,環保署也不致百口莫辯,被質疑是蓄意掩蓋空品不佳證據。

記取失敗經驗 台灣空品監測成功吸引產、官、學與民眾投入

一年多來,在沒有政府經費大量挹注的情況下,民間微型空品監測站迅速崛起。學術界、教育界、網路社群、政府、企業、民眾自發性的投入與參與,要用遍佈台灣的小測站找出空品惡化的原因。

廖炎秋說,台灣不是第一個發起空品監測計畫的國家,但類似計畫常因缺乏追蹤、觀察與數據開放,最後乏人問津而收場。記取這些經驗,台灣在產官學界合作與民眾參與上都形成很正面的生態,企業也從中了解民眾需求並提升研發能力。

民間自行安裝在戶外的空氣盒子(本報資料照)

江慶洲謙虛的說,民間只是善盡小螺絲的責任,努力的維持微型測站上線運作,後續還是要仰賴環境工程師與研究人員的分析。他也感謝企業不計商業考量,大方把民間LASS資料納入APP。

看到計畫深入民眾的日常習慣,陳伶志對計畫的未來樂觀看待,「大家已經習慣它,它成為一個生態系。全世界只有台灣做到這一點。」

※註1: 全台及台北、台中、台南內插圖動畫可見PM2.5開放資料入口網站
※註2: 除g0v外,其他網站、APP也開始陸續提供不同類型的資料呈現。請參見FAQ – PM2.5 開放資料:社群協同分析
註3: AQI共參考六項污染物。以PM2.5為例,計算公式為前12小時平均 + 0.5 × 前4小時平均
註4: 部分舊版空氣盒子未監測PM10,但新版空氣盒子跟部分微型監測器機型都能監測PM10

參考資料

FAQ – PM2.5 開放資料:社群協同分析
PM2.5開放資料入口網站
g0v 零時空污觀測網
Edimax 空氣盒子入口網站

本文為環境資訊中心授權轉載,原文網址


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