大气、海洋与空气质量研究——服务大湾区环境

香港与珠江三角洲是全球人口最密集、经济最活跃的区域之一，也因此承受着严峻的空气污染与水质压力。科大依托其地球科学、大气科学与海洋科学的积累，成为香港与大湾区环境研究的重要力量。本文聚焦其在空气质量、区域臭氧与珠江口污染研究上的角色，与 重点实验室与研究院（上）^※（含滨海城市气候韧性）、深度档·理学院^※（含海洋科学系）互补。

一句话概括：科大的环境科研并非象牙塔里的空转，而是从地面的监测超级站、街道级的手机 App，到珠江口的水质浮标、海陆空立体的臭氧观测，实质性地嵌入了香港与大湾区的环境治理体系。

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# 一、空气质量研究「超级站」(Supersite)

科大在空气质量研究上的一项标志性设施，是其空气质量研究超级站（Air Quality Research Supersite）。据科大公告，科大 设立了香港首个空气质量研究超级站，以加强空气质量研究、应对香港与珠江三角洲的空气污染问题^※。

「超级站」（Supersite）是国际通用术语，据科大 指高度专业化、装备精良的空气监测设施，以最先进的仪器进行整合性、综合性的空气质量测量^※。这一超级站 在大学教育资助委员会（UGC）与环境及自然保育基金的资助下设立，能实时表征空气中的颗粒物（PM），以加深对细颗粒物性质与来源的理解^※。

「实时表征细颗粒物」的能力至关重要——空气污染治理的前提，是搞清楚污染物「是什么、从哪来」。超级站让研究者得以实时解析 PM2.5 等细颗粒物的化学成分与来源，为精准治污提供科学依据。传统的空气监测多是「测浓度」，只告诉你污染有多重；超级站则是「测成分」，进一步回答污染由硫酸盐、硝酸盐、有机碳、元素碳还是海盐主导，从而把治理矛头对准真正的排放源——是本地车辆尾气，是发电厂燃煤，还是从上风向珠三角输送而来的区域污染。对一个跨境、多源、成分复杂的空气污染问题而言，这种「解析来源」的能力，正是把「治标」升级为「治本」的科学门槛。

值得一提的是，这类超级站在国际上通常由国家级环保机构或大型研究计划主导；由一所大学建成并运营香港首个此类设施，本身就说明科大在大气化学测量上的仪器与人才储备已达到相当高的层级。它不只是一台设备，更是一个能持续产出高质量成分数据、支撑长期趋势分析与政策评估的科研平台——这也为后文科大能长期为环保署提供 PM2.5 分析数据埋下伏笔。

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# 二、环境研究院与「环境及可持续发展学部」：科大环境科研的建制

科大的环境研究之所以能形成规模，背后有一套稳定的学术建制在支撑。其中枢是环境研究院（Institute for the Environment，IENV）与环境及可持续发展学部（Division of Environment and Sustainability，ENVR）——前者是跨学院的研究平台，后者承担环境相关的教研与学位培养。二者互为表里，把散落在理学院、工学院的大气、海洋、土木与环境工程力量整合到一面旗帜之下。

这套建制的代表人物之一是刘启汉教授（Prof. Alexis Lau）。据科大 人物介绍页^※，他兼任环境及可持续发展学部主任与讲座教授、土木及环境工程学系讲座教授，以及环境研究院院长，并出任「唐君远环境科学教授」（Tang Junyuan Professor of Environmental Science）。他 在美国普林斯顿大学取得大气与海洋科学博士学位，发表逾 200 篇期刊论文，以首席研究员身份主持逾 100 个研究项目，累计争取逾 2.3 亿港元研究经费^※。一个细节耐人寻味：他的博士母校普林斯顿，正是科大 赛马会高等研究院^※所仿效的「高等研究院」祖庭——科大的环境科学，从人才谱系上就与国际顶尖学术传统相连。

环境研究院的定位，是把「测量—分析—建模—政策」串成一条完整链条。它既做基础的大气化学与海洋生物地球化学研究，也做贴近政策的暴露科学与健康风险评估；既服务学术发表，也直接对接香港特区政府的治理需求。下文的 PM2.5 供数、AQHI 健康指数、PRAISE-HK 手机 App、区域臭氧研究，几乎都在这一建制的框架下展开。可以说，超级站是科大环境科研的「硬件旗舰」，而环境研究院与环境及可持续发展学部则是让这台旗舰持续运转的「操作系统」。

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# 三、为环保署 PM2.5 监测网提供数据（自 2011）

科大环境研究的影响力，不止于学术，更直接嵌入了香港的环境治理体系。据科大研究影响案例，香港特区政府 环境保护署自 2011 年起，一直依赖科大为其 PM2.5 监测网络提供分析数据^※。

这一点意义重大：它意味着科大不只是「研究」空气污染，而是成为香港官方 PM2.5 监测体系的数据分析支柱之一。据科大，其 拥有香港与珠江三角洲区域内最全面的能力来推进相关知识，涵盖测量、化学与物理分析、建模、控制方法、影响与政策研究^※。从「测量」到「政策研究」的全链条能力，使科大在区域空气治理中扮演了「科研智库」的角色。

从「一段合约」到「一位学者」。 这条供数链背后是一位在科大深耕多年的大气化学家俞建镇教授（Prof. Jianzhen Yu）。据科大研究影响页，他 于 1999 年加入科大^※，其团队在 PM 成分的大气测量上积累了国际公认的方法学专长。俞的贡献不只是「跑样品」，而是发展出一批被同行沿用的分析技术：据科大所述，他在 热光透射法碳分析中的热解效应、以及一套用于非极性有机化合物的进样口内热脱附气相色谱—质谱（GC-MS）方法^※上均有开创性工作，后者省去了冗长的样品前处理步骤，还建立起可在不同测量协议之间相互比对的换算关系——这对跨城市、跨年份的数据可比性至关重要。

数字会说话。 这套长期监测把香港空气改善的轨迹量化了下来。据科大，在六个监测点上，PM2.5 年均浓度 从 2011 年的每立方米 31.3 至 43.1 微克，下降到 2017 年的每立方米 18.7 至 27.2 微克^※——五六年间约降三至四成。这不是抽象的「空气变好了」，而是可核验的数据曲线。

科研如何变成政策。 环保署曾明言，俞团队的研究 为其在环境保护议题上的决策提供了科学依据^※。据科大，这一科学支撑与香港 柴油商业车辆更新计划（2014—2019）挂钩，该计划针对约 8.2 万辆车辆^※。换言之，「哪种污染源该优先管」这类政策判断，背后有科大提供的成分解析在支撑。俞的团队还把能力外溢到区域：据科大，其 为澳门完成了首次全面的 PM2.5 成分调查（2015），并主持粤港澳区域合作项目^※，累计政府与机构经费逾 1,680 万港元。

这条「自 2011 年起」的供数链，本身就是「研究型大学服务社会」的一个教科书式样本——不是一次性的咨询报告，而是十余年不间断地做官方监测体系的分析后台。俞团队的能力还外溢到长三角：据科大，其曾 与上海市环境科学研究院合作，研究长江三角洲的空气质量^※，把在珠三角磨砺出的成分解析方法带到了另一大城市群。

镶嵌在一张跨境监测网里。 科大的分析能力，并非孤立运作，而是嵌在一个更大的区域联合治理框架内。早在 2005 年 11 月，粤港两地政府便建立了 珠江三角洲区域空气质量监测网络（PRD RAQMN），这是华南这一快速发展、污染沉重区域内的首个联合区域空气污染监测与通报机制^※。据香港政府新闻公报，这一粤港澳网络 由 23 个空气监测子站组成，2014 年 9 月起加入一氧化碳（CO）与微细悬浮粒子（FSP）的监测^※。以 2021 年对比 2006 年的长期趋势看，成效与新挑战并存：

这张表也解释了为什么科大近年把研究火力从颗粒物转向臭氧（见下节第五节）：当传统污染物普遍下降、唯独臭氧逆势上升，区域治污的「主战场」正在悄然转移。

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# 四、空气质量健康指数（AQHI）与 PRAISE-HK：把科研送到街头

科大环境科研的另一条脉络，是把「实验室里的空气数据」翻译成「普通人用得上的健康信息」。这背后是一个从政策工具到消费级 App 的演进。

2013 年：AQHI 的引入。 据科大人物页，刘启汉教授 协助推动了空气质量健康指数（Air Quality Health Index，AQHI）于 2013 年的引入，使香港成为以健康为本管理空气质量的先行者^※。AQHI 的关键转变，在于它不再单纯报「污染物浓度是多少」，而是回答一个更贴近生活的问题：「今天的空气，会让我住院或呼吸道不适的风险增加多少？」这把空气监测从「环境指标」拉到了「个人健康」的尺度。

2015—2018 年：泛珠三角 PM2.5 研究。 据科大，刘 主持了首个泛珠三角 PM2.5 研究（2015—2018），这是由香港、广东、澳门三地政府联合发起的项目^※。跨境联合研究，正是应对「污染不认边界」这一现实的必然选择。

2019 年起：PRAISE-HK 把 AQHI 精确到街角。 如果说 AQHI 是「全城一个数」，那么 PRAISE-HK 则是「每条街一个数」。据科大公告，这款 名为 PRAISE-HK 的智慧城市手机应用，于 2019 年 6 月 21 日推出，提供实时及未来最多 48 小时的街道级空气质量与健康风险信息，空间分辨率细至 2 至 20 米^※。它由刘启汉带领，是一个 自 2016 年 11 月启动、为期五年的项目，获汇丰银行 150 周年慈善计划资助^※。

App 显示的不只是 AQHI，还有「新增短期健康风险百分比」（%AR）——即当日因二氧化氮、臭氧、可吸入悬浮粒子（PM10 与 PM2.5）、二氧化硫等污染物而增加的入院风险。它把空气质量建模、交通分析、传感器技术、大数据、暴露科学与移动技术揉在一起，让用户能据此规划一条「少吸一点污染」的通勤路线。刘启汉的一句话点破了这款 App 的立意： 「许多人以为自己对减少污染暴露无能为力。这已经不再成立！」^※

从「一张地图」到「一份暴露预算」。 PRAISE-HK 并非一次成型，而是分阶段迭代。第一阶段（2019 年 6 月）提供的是街道级的「室外空气质量地图」；第二阶段（2021 年 11 月）则进一步给出用户「全天累积的空气污染暴露风险预算」——把「此刻这条街有多脏」升级为「你今天一整天到底吸进了多少污染」。这款 App 的社会认可度也有据可查：据科大跨学科学院，PRAISE-HK 获颁「亚洲智能应用大奖 2022/23」金奖^※。

刘启汉本人的角色，也远不止于「做一个 App」。据科大，他 创办了「环境管理及科技」（EVMT）与「可持续及绿色金融」（SGFN）两个本科课程^※，把环境科研的关切延伸到人才培养；他还担任香港特区政府环境咨询委员会成员、世界气象组织（WMO）专家，并自 2015 年起出任香港合资格环境专业人员学会（HKIQEP）主席。他获委任「唐君远环境科学教授」，据科大是 自 2025 年 1 月 1 日起生效^※。这些身份叠加起来，勾勒出科大环境科研「学术—政策—产业—教育」多栖的典型样态。

从 2013 年的 AQHI，到 2019 年精确到街角、2021 年加入「全天暴露预算」的 PRAISE-HK，这条线索展示了科大环境科研罕见的「下沉」路径——最前沿的暴露科学，最终变成了普通市民口袋里的一个图标。这与科大在 THE 影响力排名中的 SDG 优势^※（尤其是「可持续城市」与「良好健康」目标）在精神上高度契合。

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# 五、大湾区区域臭氧：海陆空立体监测（2021 起）

随着香港 PM2.5 逐年下降，另一个更棘手的对手浮出水面——臭氧（O₃）。与颗粒物不同，近地面臭氧不是被直接排放的，而是由氮氧化物（NOx）与挥发性有机物（VOCs）在阳光下发生光化学反应「二次生成」的，且极易随气流跨境输送。这使得「一城之力」难以奏效，必须区域联手、立体观测。

据科大公告，2021 年 8 月，科大与香港特区政府展开一项 为期三年的开创性跨境研究，在陆地、海上与空中同步监测空气质量，以研究香港及大湾区的臭氧生成与输送^※。这是粤港澳三地政府联合发起的「大湾区光化学臭氧生成、区域及超区域输送特征研究」的一部分。

这项研究最抓人眼球之处，是它的「海陆空」立体阵。据科大，团队 动用远洋船只与直升机搭载先进传感器，测量从地面到海拔 600 米高度之间的污染物^※——把过去只能在地面站点获取的二维数据，拓展成了能追踪污染物垂直分布与跨境输送的三维图景。研究由环境保护署牵头，政府飞行服务队提供空中平台，科大环境及可持续发展学部的宁治、顾大坂（Dasa Gu）、王喆等学者担纲；据科大，这项 大规模跨境研究是本区域臭氧研究的一座重要里程碑^※。

臭氧研究的意义，在于它把科大的角色从「监测既有污染」推进到「破解下一个污染难题」。PM2.5 的治理已见成效，而臭氧正成为大湾区空气质量的新瓶颈；谁能率先把臭氧的生成机理与跨境输送路径搞清楚，谁就掌握了下一阶段区域治污的科学主动权。用于环境与灾害监测的 HKUST-FYBB#1 卫星^※，在遥感层面与这类地面—海面—空中的立体观测互为补充，共同勾勒出科大「从近地轨道到街道」的观测能力谱系。

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# 六、珠江口污染研究：赛马会的 1,800 万港元

在水环境方面，科大亦有重要贡献。珠江三角洲地区经历了巨大的经济社会发展，随之而来的是水质的严重恶化。据科大环境中央设施资料，香港赛马会曾资助科大一项 1,800 万港元的研究，对珠江口（Pearl River Estuary）的污染进行科学调查^※。

珠江口是连接广州、深圳、香港、澳门等大湾区核心城市的关键水域，其水质直接关系到区域生态与数千万人口的环境健康。科大对珠江口污染的系统性调查，是其把海洋科学（参见 深度档·理学院^※ 海洋科学系部分）能力，对接区域环境治理需求的一例。这一渊源，也再次体现了赛马会对科大科研的长期支持（参见 建校前史^※）。

赛马会对珠江口研究的资助，与它对科大其他科研建制的长期投入一脉相承——从 1987 年捐资兴建清水湾校园，到冠名 赛马会高等研究院^※，赛马会几乎参与了科大科研版图的每一个关键节点（渊源详见 捐赠与命名^※）。就珠江口而言，把慈善资金投向一片跨境水域的污染调查，本身也折射出这一课题的公共分量：珠江口的水，是四座大湾区核心城市共享的命脉。

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# 七、海洋科学：富营养化、缺氧与「红潮」（OCEAN-HK）

珠江口污染只是科大海洋环境研究的一个切面。近年，科大海洋科学系把研究重心指向一个更隐蔽、也更凶险的问题——海水缺氧（hypoxia），俗称「死区」（dead zones）。

从「红潮」说起。 对香港市民而言，海洋富营养化最直观的后果就是「红潮」——即有害藻华（harmful algal bloom）。当海水中的氮、磷营养盐过量，藻类会在短时间内爆发式繁殖，把海面染成红褐色；藻华不仅可能带有毒素、危害养殖鱼类，还会在死亡分解时大量耗氧，给近海渔业造成经济损失。珠江口一带正是红潮的高发区，这背后是一个绵延数十年的富营养化过程。

问题的严峻性。 珠江每年携带大量氮、磷营养盐入海，叠加城市污水排放，使得香港与珠江口水域长期处于富营养化状态。营养过剩会催生藻类暴发（即「红潮」/有害藻华），藻类死亡分解又大量耗氧，最终形成溶解氧极低的水层。据科大理学院，缺氧被定义为 溶解氧一般低于每升 2 毫克的水域，是持续且不断加剧的富营养化的后果，可能抵消过去十年间耗资巨大的「净化海港计划」（Harbour Area Treatment Scheme）所取得的环境改善^※。换言之，香港花大钱治理了海港的直接污水，却可能被上游珠江带来的富营养化悄悄「反噬」。

OCEAN-HK 项目。 为系统性回答这一问题，科大牵头了一项名为 OCEAN-HK（Ocean Circulation, Ecosystem and HypoxiA arouNd Hong Kong waters）的大型研究，由海洋科学系主任甘剑平教授（Prof. Jianping Gan）领衔，获大学教育资助委员会「主题研究计划」（Theme-based Research Scheme）资助。据科大理学院，项目旨在 识别驱动富营养化与缺氧加剧的因素，并提供分析工具与以科学为本的策略，以稳定甚至逆转富营养化与缺氧^※。研究分为四大任务：营养盐的源与汇及其生物地球化学调控、生态系统动力学与生物调控、污染物与生态系统影响，以及物理调控与「河—口—陆架」水域的未来趋势综合。

方法的创新。 据科大理学院，团队将 通过跨学科的空间制图与时间序列测量，建立一套新颖的、最先进的海洋监测系统^※——把定点浮标的长期观测与走航式的区域制图结合，为珠江口—香港水域的水文、富营养化与缺氧建立起一个前所未有的数据库。这套数据与模型，直接服务于香港环保署、天文台与渔农自然护理署等部门的海洋环境管理。项目的价值不止于「诊断」，更在于「开药方」——它明确以提供「可稳定甚至逆转富营养化与缺氧」的科学策略为目标，让基础研究能落到实际的海洋治理上。

「诊断—预后」的思路。 OCEAN-HK 项目的正式名称里含有「Diagnosis and Prognosis」（诊断与预后）两个医学味十足的词，这并非偶然：它把海洋当作一个「病人」，先诊断病因（营养盐从哪来、如何在河—口—陆架间输运）、评估病情（缺氧如何随季节与年际演变），再预测走势、开出干预方案。这种「机理先行、对症下药」的研究哲学，与空气领域超级站的「成分解析」、臭氧研究的「生成机理追踪」如出一辙——都是科大环境科研的方法论底色。海洋科学系本身的建制与更多研究方向，可参见 深度档·理学院^※ 海洋科学系部分。

从空气到海水，科大环境研究的逻辑其实一以贯之：先把「污染是什么、从哪来、如何演变」这些机理问题用数据和模型搞清楚，再把结论交给治理者。缺氧研究之于海洋，正如超级站的成分解析之于空气——都是把「治标」升级为「治本」的那道科学门槛。

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# 八、放进「服务大湾区」的叙事

把科大的环境研究放进其整体叙事看，它的意义在于「科研的在地性」：

1. 问题来自本地。 空气污染、区域臭氧、珠江口水质、海水缺氧——这些都是香港与大湾区最切身的环境问题。科大的环境研究，不是抽象的学术演练，而是针对脚下这片土地与身旁这片海域的真实问题。
2. 能力嵌入治理。 从为环保署提供 PM2.5 分析数据、把 AQHI 送进市民手机，到主持跨境臭氧研究、调查珠江口污染与海水缺氧，科大的环境科研能力已实质性嵌入区域环境治理体系——这是「研究型大学服务社会」的具体体现。
3. 全链条与跨尺度。 科大的强项不在单点，而在「测量—分析—建模—控制—政策」的全链条，以及从「街道 2 米分辨率」到「海拔 600 米立体监测」再到「近地轨道遥感」的跨尺度覆盖。
4. 与气候韧性的衔接。 科大的环境研究，与其 滨海城市气候韧性国家重点实验室^※、THE 影响力排名中的 SDG 优势^※、乃至用于环境监测的 HKUST-FYBB#1 卫星^※ 相互衔接，共同构成科大「以科技应对环境挑战」的研究集群。

从地面的空气监测超级站，到街道级的 PRAISE-HK，从海陆空立体的臭氧观测，到珠江口的水质浮标与海水缺氧调查，再到近地轨道的环境监测卫星——科大的环境研究，正以「天—地—海」立体的方式，服务于大湾区这片它所扎根的土地。

注：本文所述设施（超级站）、合作（环保署 PM2.5、赛马会珠江口研究、大湾区臭氧研究、OCEAN-HK）、金额（1,800 万港元、2.3 亿港元累计经费、1,680 万港元）、数值（PM2.5 浓度、2 至 20 米分辨率、600 米高度、8.2 万辆车）均以来源页面所载为准，具时效性；项目、经费与合作会持续更新，引用前请以科大官方最新公布为准。

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• 重点实验室与研究院（上）——三所国家重点实验室与赛马会高等研究院^※（含滨海城市气候韧性国家重点实验室）
• 深度档·理学院^※（含海洋科学系）
• 卫星与航天计划——HKUST-FYBB#1 与星座野心^※
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