0408重点城市大气复合型污染物机理研究监测站建设初步设计方案.docx
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0408重点城市大气复合型污染物机理研究监测站建设初步设计方案
广西环境保护科学研究院
重点城市大气复合型污染物机理研究监测站建设初步方案
一、项目背景
近年来，随着社会经济的高速发展，城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，机动车尾气污染也愈加严重，城市群开始出现总悬浮颗粒、二氧化硫与机动车尾气污染并存的特殊的复合型污染。
大气复合污染物又称灰霾，就是浮于空中的众多有害于人体的物质，主要包括：
常规的二氧化硫SO2、氮氧化物NOX和可吸入颗粒物PM10进行监测外，还有可入肺颗粒物PM2.5和臭氧O3等。
可入肺颗粒物PM2.5指空气动力学直径小于2.5微米的细小颗粒物，又称为细粒子。
与可吸入颗粒物PM10不同，可吸入颗粒物中空气动力学直径大于2.5微米小于10微米部分的颗粒物只能进入人类的主气管，而可入肺颗粒物可以直接进入人类支气管甚至直达肺泡，并且，这些颗粒物将长期附着在支气管和肺部，无法再人类自身的新陈代谢中被排出体外。
由此，可入肺颗粒物PM2.5给人类造成的健康影响将远大于可吸入颗粒物。
光化学烟雾已经严重影响到人类的生产和生活。
光化学烟雾的笼罩，直接影响植物和作物无法正常进行光合作用，使作物生长周期加长甚至停止。
光化学烟雾已经成为农牧业生产的天敌之一，其主要组成部分是臭氧O3。
测定空气中臭氧含量以及生成其的前驱物之一的氮氧化物，对分析和判断光化学烟雾的形成以及所能造成的危害有着很强的实际意义。
“十二五”时期要继续加强二氧化硫和一次颗粒物排放控制，有步骤地开展氮氧化物排放控制，适时启动对挥发性有机物、臭氧和细粒子的污染控制。
建设重点城市复合型大气污染物监测系统势在必行。
二、建设方向
（一）设计目标
1、建立长时间序列的近地层大气化学成分数据库，结合激光雷达、卫星遥感资料，建设大气化学资料同化分析系统，为进一步开展区域大气化学成分预测预报、气候预测预估和大气污染控制提供基础资料和数据，为全市人民身体健康安全和政府大气环境政策需求提供直接服务。
2、结合本地区城市特点，发展城市高分辨率、细网格和多重嵌套的空气污染预报模式系统，提高现有空气质量预报准确率，逐步实现向政府或社会发布大气化学公报。
3、建设由地基与空基相结合、固定观测与能见度仪点面有机结合的大气成分观测系统；通过地面定标系统的建设，实现卫星定量遥感观测大气成分变化。
初步形成一个布局较为合理、自动化程度较高、持续稳定运行的大气成分观测体系，为大气成分观测、预测预报，为气候预测、预估以及区域大气污染控制等提供科学依据，并直接服务于大气成分特别是我市灰霾雾害的预报、预警、评估和服务。
4、开展气溶胶光学特性、物理化学特性的在线和采样观测，包括气溶胶光学吸收特性、散射特性、整层大气气溶胶光学厚度及关键辐射传输参数、气溶胶质量浓度，同时在部分站点开展气溶胶垂直廓线观测；完成气溶胶样品和各种监测数据的采集、处理、质量控制及传送，获得城市中心区和远郊区气溶胶光学和物理化学特性长期变化的基础信息资料。
5、选择性地开展包括臭氧、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氨、挥发性有机物、甲醛、过氧乙酰硝酸酯、过氧化氢和总氮氧化物在内的反应性气体观测，取得它们的本底浓度值和相应变化趋势，为地面O3预报和区域空气质量预报、大气光化学模式、气溶胶模式、酸沉降模式的研究和业务应用，以及大气物理化学过程的研究、生态和健康影响评估提供基础数据。
6、结合风向、风速、温度、湿度、气压和能见度等气象学监测指标，使系统可以真实、客观、准确的反应，大气中各种污染物的浓度。
（二）总体功能和结构
重点城市大气复合型监测站超级站系统主要包括各类大气成分观测、分析、研究与服务。
建立区域大气成分观测网，增强对各类环境大气的观测能力；建立质量保证、数据质量控制体系；完善城市灰霾和环境大气数据传输、数据库及数据共享服务平台建设；开展相关环境大气的观测分析，形成多样化产品和服务能力。
重点城市大气复合型监测站超级站主要内容是“观测－信息传输－研究－服务”几位一体联动运行。
开展准确的各类环境大气观测、分析、科技支撑和人员教育培训，以及有效的资料采集、传输、存储、加工、质量控制与应用；开展城市灰霾和环境大气再分析资料的研发与应用，并通过相应的渠道发布或提供决策性和专项性服务，减缓与环境大气有关的各种污染与灾害的影响，为政府颁布相应政策提供支持。
（三）站点布局
1、根据南宁市城市发展现状、规划主要的环境问题，南宁市大气成分和灰霾观测站网由两个站点组成，中心站1个，背景站1个。
中心站设在南宁市中心，背景站设在周边县份。
随着城市灰霾和大气成分观测网络的发展，可以在全区十四个地市拓展建设城市组团站点。
2、能见度观测依托城区、郊区、大气环境的差异以及道路交通观测系统分布建设，细分为城区、城乡结合部、等布点观测，将可以综合发挥设备利用的最大效率。
3、选址要求
a）根据不同功能区（人类活动影响较大的主要经济区域，或具有典型气候带特点的地区）的观测需求，选择具有一定空间尺度代表性的地区。
b）选择位于当地海拔高度相对较高的高地（相对高差最好能大于50米）。
在大范围较平坦地表设立的观测站，应选择高大建筑物或架高观测平台，使观测结果尽可能多地代表较大范围或区域大气的平均状况。
c）应设在能较好地反映本地较大范围的大气成分变化特点的地方，应位于主要污染源或居民点盛行风的上风向或侧风向，并要避开易造成不利天气现象（如静风、贴地逆温、雾等）的地形（如洼地）。
d）观测平台四周应尽量空旷平坦，避免陡坡、洼地或邻近有铁路、公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方，尽量避免因复杂地形而引起的局地环流或易于形成稳定逆温层的区域，以便获得具有代表性的区域平均状况的资料（全年获得具有区域代表性资料的时间不少于60%）。
e）如果站点将要建设在已有的大气站观测区域内时，应布设在大气站观测区域的盛行风的上风方，以避免其他项目的观测活动影响超级站观测的可靠性。
三、建设内容
重点城市城市复合型污染物监测站的业务流程是“观测－研究－服务”，采用国际通用的超级站的观测方法和观测设备，有效整合各种资源，逐步构建和优化环境大气网络化观测体系。
1、数据流程
图城市灰霾和超级站的数据流程图
2、产品制作流程
图产品制作流程
3、设备选型
序号
项目名称
选用品牌型号
数量
用途
1
能见度仪
Belfort6000/美国
1台
测量大气能见度
2
NOx监测仪
EC9841B/澳大利亚
1台
测量NOx气态污染物
3
NOy监测仪
EC9841-NOy/澳大利亚
1台
测量NOy气态污染物
4
SO2监测仪
EC9850B/澳大利亚
1台
测量SO2气态污染物
5
03分析仪
EC9810/澳大利亚
1台
测量O3气态污染物
6
CO监测仪
EC9830/澳大利亚
1台
测量CO气态污染物
7
CO2监测仪
EC9820/澳大利亚
1台
测量CO2气态污染物
8
颗粒物监测仪
PM10/PM2.5/PM1
TEOM1405系列/美国
Grimm180/德国
1台
1台
测量PM10/PM2.5或PM1气溶胶颗粒物物理特性
测量PM10/PM2.5/PM1气溶胶颗粒物物理特性
9
浊度计
Aurora1000Nephelometer/澳大利亚
1台
测量气溶胶吸收系数（黑碳浓度）
10
黑碳仪
AE31Aethalometer/美国
1台
测量气溶胶吸收系数（黑碳浓度）
11
自动跟踪太阳光度计
CE318/法国
1台
气溶胶光学厚度,9个观测波段，一个定标波段
12.1
微脉冲偏振激光雷达
MPL-TP/中国
1台
测量气溶胶垂直结构
12.2
微脉冲偏振激光雷达
MPL-4P/美国
1台
测量气溶胶垂直结构
13
大气微波辐射仪
MP-3000A
1台
测量大气温湿垂直结构
14
VOC臭氧前提物在线监测系统（C2-C12）
GC5000/德国
1台
VOC连续监测，涵盖56种有毒有害挥发性有机气体
15
全天空成像仪
Yankee/美国
1台
日间彩色天空状况影像
16
水溶性气溶胶阴阳离子成分分析
MAGE/瑞士
1台
水溶性气溶胶阴、阳离子监测
17
有机碳/元素碳分析仪
DRI-2001A/美国
1台
测量有机碳、元素碳、总碳和碳酸盐
18
气溶胶采样器（标准流量16.7L/min）
PQ200/美国
1台
气溶胶采样（PM10/PM2.5）
19
大气稳定度仪
OPSIS/瑞典
1台
用于大气稳定度的监测
20
气体监测仪器的校准仪器
零点空气发生器
Sabio/美国
1台
用于系统标定和校准
21
监测仪器系统的采样、标准气体和安装连接辅助设备
数据采集器和采集软件
BMET/中国
1台
系统集成及数据采集、分析和处理
4、辅助工程及设备安装
（1）室内及供电
大气成分超级站的工作室面积应不小于30m2，工作室内装修应采用防静电的材料，应采取防漏水措施。
空调机的室内部分要离数据记录器1.5米以上，以免影响工作。
工作室配置微机工作台两个，可移动式靠背椅十张。
交流电源应从配电盘接专线供电，不得与其它用电混用。
工作室的峰值功耗应能满足业务需要。
电压波动要求：
220V+10％-15％。
工作室内线路安装应符合供电部门的设计要求，即出口电线应固定在墙上，插座都要固定在离工作台最近的墙上，并有利于用电操作。
辅助设备包括空调机、非自动站设备的电源及照明等，其功率负荷应满足工作需要，且留有余量。
各种电力电源的插座应当固定在墙面上，并靠近各个工作台；活动插座应当坚固。
电力、电话、信号等缆线的布设应当隐蔽、无暴露、美观和检修方便。
室内线路的安装应符合供电部门的要求。
2、大气成分超级站防雷接地
1）室外设备的防雷要求：
对大气成分超级站场地防雷接地的建设与一般大气自动站的要求并无差异。
2）室内设备的防雷要求：
大气成分超级站室内设备主要有数据采集器、微机、打印机、接口及保护电路组成。
对室内部分防雷作出以下要求：
工作室本身应具备有效的直击雷防护措施；
工作室需要有良好的接地体，工频接地电阻应小于3Ω；
钢架平台上的探测器到室内的引线的感应雷防护，由厂家提供的接口防雷保护器担任。
四、进度安排
2010年编制完成重点城市大气复合型监测站建设实施方案，2011~2015年完善重点城市大气复合型监测站的建设。
五、解决问题
建立大气污染区域调控决策支持平台，促进区域大气质量动态控制目标制定和协同控制战略实施，有效改善重点城市群大气环境质量。
开发重污染过程预警及突发事件预报预警决策技术，实现突发事件过程中污染物浓度分布的实时预报和可视化信息发布机制。
为重点城市空气质量的治理提供决策依据。
六、投资估算
重点城市复合型大气污染物机理研究监测站建设初步预算表
序号
项目名称
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
一
基本建设
100
1
监测站房（含内部设施）
项
1
90
90
2
设备防雷工程
项
1
10
10
二
设备购置
1390.5
1
能见度仪（含调校包）
台
1
12
12
2
NOx分析仪
台
1
10
9
3
NOy分析仪
台
1
16
16
4
SO2分析仪
台
1
10
10
5
O3分析仪
台
1
7
7
6
CO分析仪
台
1
9.5
9.5
7
CO2分析仪
台
1
9.5
9.5
8.1
颗粒物质量浓度监测仪
套
1
65
65
1套两台仪器可测量PM10/PM2.5/PM1
8.2
颗粒物监测仪（粒径谱）
台
1
45
90
可同时在线测量PM10/PM2.5/PM1的数浓度
9
浊度仪
台
1
16.5
16.5
10
黑碳仪
台
1
32
32
11
自动跟踪太阳光度计
台
1
55
55
12.1
微脉冲偏振激光雷达MPL-TP
台
1
100
100
国产
12.2
微脉冲偏振激光雷达MPL-4
台
1
176
176
进口
13
大气微波辐射仪
台
1
230
230
14
VOCs臭氧前体物在线监测仪
台
1
175
175
测量C2-C12的VOCs有机物
15
全天空成像仪
台
1
35
35
16
水溶性气溶胶阴阳离子成分分析
台
1
180
180
17
有机碳/元素碳分析仪
台
1
78
78
18
气溶胶采样器
台
1
12
12
19
大气稳定度仪
台
1
48
48
20
质量控制保证设备（动态稀释校准仪、零气发生器、臭氧校准仪）
台
1
25
25
三
系统集成
80
1
监测仪器系统采样、标准气体和安装连接辅助设备、采集软件
套
1
40
40
2
中心站软件开发、及资料分析
项
1
30
30
3
数据库
项
1
10
10
总计
1570.5
升级会员 