PM2.5 現形記:1,000 個小盒子完成不可能的任務

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 06 日 0:00 | 分類 app , 環境科學 , 生態保育 follow us in feedly

鋒面移動可從衛星雲圖看到,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 1 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 年 1 月 30 日境外霧霾來襲時全台的 PM2.5 變化。上圖左為 9:15am,中為 10:35am,右為 11:55am;下圖左為 1:15pm,中為 2:35pm,右為 4:35pm。(Source: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 1 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 1,300 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。

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氣品質;當你在台中裝一台監測器,我要去台中前,也可知道當地的空氣品質。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 Facebook 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,100 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 Facebook 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。

1 千個盒子 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)。

▲ 左為全台微型測站偵測值,右為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。(Source:g0v 零時空污觀測網截圖)

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」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 1 千多個微型測站為基礎,往外擴張推估出附近 10 公里範圍,加上測站每 5 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「中國霧霾襲台,全台空品惡化」,現在透過動態圖上,變成紅色、紫色範圍一路往南移動的軌跡。陳伶志分析後發現,中國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 400 萬、500 萬的交通空品測站相比,3 千、4 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。左為 4 日 11:20pm,中為 5 日 12:20am,右為 5 日 2:00am,大約凌晨 2 點過後影響逐漸減少。(Source:中研院,原始資料為動畫)

官方測站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。

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 6 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。