武夷山大氣背景值監(jiān)測站房建設(shè)經(jīng)驗探討

林少茜

武夷山大氣背景值監(jiān)測站房建設(shè)經(jīng)驗探討

林少茜

福建省武夷山大氣背景值監(jiān)測站

介紹了武夷山大氣背景值監(jiān)測站站房建設(shè)情況,闡明了建設(shè)科學(xué)低碳、節(jié)能減排的背景值監(jiān)測平臺能夠進一步提高大氣背景值監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、科學(xué)性和代表性。

大氣背景值監(jiān)測站 站房建設(shè) 科學(xué)性

1 引言

隨著環(huán)境保護工作的日益發(fā)展，城市大氣環(huán)境監(jiān)測已不能滿足人類了解地球大氣環(huán)境的變化狀況，大氣背景值監(jiān)測在近幾年來受到了國家環(huán)保部門的重視。為了反映環(huán)境空氣污染物的自然背景變化趨勢，在遠離污染源、不受局地環(huán)境影響的地區(qū)設(shè)置環(huán)境空氣背景監(jiān)測點，推進環(huán)境空氣背景監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。目前，中國環(huán)境保護部將在大陸31個省(直轄市、自治區(qū))各建立一個國家背景站，爭取在未來五年內(nèi)先完成第一批14個現(xiàn)代化國家背景站的建設(shè)。福建省武夷山大氣背景值監(jiān)測站作為全國首批國家級站點之一，肩負的責(zé)任是為東部陸地乃至全國大氣環(huán)境質(zhì)量標準的制定和大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究提供準確的背景參考[1]。因此，大氣背景值監(jiān)測站的站房建設(shè)比普通監(jiān)測站房建設(shè)有更高的要求。

2 背景區(qū)域及背景點位選擇原則

2.1 背景區(qū)域選擇原則

2.1.1 本底代表性。背景區(qū)域需設(shè)置在低密度人口地帶、具備自然生態(tài)或森林系統(tǒng)、遠離城市和工業(yè)帶的清潔地區(qū)。

2.1.2 尺度代表性。在以監(jiān)測點為中心半徑50公里范圍內(nèi)沒有大的人為污染源如城市和熱電廠等。

2.1.3 區(qū)域代表性。預(yù)選區(qū)域盡可能反映我國周邊及內(nèi)地的地理分布代表性。

2.1.4 穩(wěn)定代表性。根據(jù)發(fā)展趨勢預(yù)留緩沖空間,保持背景站的長期穩(wěn)定。

2.1.5 生態(tài)代表性?？紤]到區(qū)域背景站應(yīng)具備的典型生態(tài)系統(tǒng)和自然資源的代表性以及長期的運行穩(wěn)定性(國家級自然保護區(qū)、世界生物圈保護區(qū)和范圍較大條件適合的省市級自然保護區(qū)或森林草原地區(qū))。

2.2 背景點位選擇原則

2.2.1 點位代表性標準。空間清潔條件：需設(shè)置于較少人為污染地區(qū)或周圍污染總量控制區(qū)的盛行風(fēng)路徑的上風(fēng)方；空間垂直條件：高于大氣混合層高度（通常為1～1.5km），避免受到局地空氣污染物的干擾和近地面逆溫層等局地氣象條件的影響。同時避免位于太高的山峰而過多受到高空強氣流帶來的污染傳輸?shù)挠绊憽?/p>

2.2.2 后勤支持標準。維護可行條件：需考慮站位條件，包括地域特征、道路交通基礎(chǔ)、電力和通訊等后勤支持基礎(chǔ)等實施長期穩(wěn)定監(jiān)測的可行性等。

2.2.3 點位外部標準?？臻g水平條件：監(jiān)測點位周邊向外的大視野需360度開闊，1～10公里方圓距離內(nèi)應(yīng)沒有明顯的視野阻斷。

2.2.4 場地通暢條件。監(jiān)測點具體設(shè)立位置附近應(yīng)較為開闊，沒有影響風(fēng)場的障礙物；采樣點周圍應(yīng)無遮擋雨、雪的障礙物。

3 武夷山大氣背景值監(jiān)測站建設(shè)情況

為進一步提高大氣背景值及溫室氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和科學(xué)性，按照中國環(huán)境保護部和中國環(huán)境監(jiān)測總站部署和相關(guān)文件精神，遵照背景區(qū)域、點位選擇原則，借鑒國內(nèi)外有關(guān)背景站、野外監(jiān)測項目等多方經(jīng)驗，綜合分析、模擬比較、征求專家意見，最終選定武夷山摩天嶺為監(jiān)測點，進行新監(jiān)測平臺的建設(shè)。新監(jiān)測平臺的建成能夠更好地反映華東大尺度、寬區(qū)域的大氣背景和溫室氣體質(zhì)量狀況，為大氣背景值及溫室氣體監(jiān)測工作的開展提供更高的平臺。

建設(shè)過程中，武夷山大氣背景值監(jiān)測站做到了“五化”并認真規(guī)劃，精心設(shè)計了“十個附屬系統(tǒng)”，以保障新監(jiān)測平臺的可靠運行。

3.1 “五化”

3.1.1點位選址及站房設(shè)計科學(xué)化

3.1.1.1 點位選址科學(xué)化。按照標準規(guī)范選址，結(jié)合實際條件優(yōu)化，使背景監(jiān)測點位更有代表性，更有科學(xué)性，更有長遠生命力。

3.1.1.2 站房設(shè)計科學(xué)化。站房園林風(fēng)格，融入自然，映入林景，與周邊環(huán)境和諧一致。大小適用，預(yù)留空間，既能滿足當(dāng)前需要，又著眼于未來，為今后的發(fā)展留有空間。武夷山摩天嶺地面站在自然保護區(qū)內(nèi)，遠離污染源、避開干擾源(移動電信發(fā)射塔、變壓器等)，具有長久生存和發(fā)展空間。自制配套專用法蘭接口系列，在屋頂設(shè)立儀器安裝基架，方便各種儀器安裝。儀器房外圍修建了環(huán)形走廊，集消防逃生、觀景、儀器維護功能為一體，避免陽光直曬到儀器房，減少儀器房內(nèi)外溫差，達到節(jié)省能耗的目的。站點海拔較高，周邊通視，氣流活躍，樓頂無阻礙設(shè)計不影響空氣采集。

3.1.2站房控制智能化

智能控制，遠程監(jiān)控，機房儀器、供電、空調(diào)、傳輸、安保等實現(xiàn)智能化，辦公區(qū)和機房能夠進行人機對話，山上機房和山下站部一體化，實現(xiàn)對地面站的實時監(jiān)控。

3.1.2.1 在機房與走道間設(shè)有緩沖間，集人員更衣、無菌防塵、儀器零配件及消防器材儲備、氣流阻隔為一體，有效保證儀器運行環(huán)境的穩(wěn)定和安全。

3.1.2.2 溫控、濕控智能化。4臺精密智能空調(diào)能自動根據(jù)機房內(nèi)的溫濕度循環(huán)開機。在站部辦公室能對空調(diào)實行遠程智能控制。

3.1.2.3 供電穩(wěn)壓數(shù)控智能化。采用數(shù)控穩(wěn)壓供電系統(tǒng)，通過控制軟件能在站部遠程控制機房各儀器電源。

3.1.2.4 儀器控制智能化。在站部辦公室建立大屏幕控制平臺，與地面站光纖聯(lián)接，可隨時遠程控制地面站的情況，并可實時向中國環(huán)境監(jiān)測總站及省環(huán)保廳上報監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.1.3質(zhì)控系統(tǒng)軟件化

研發(fā)質(zhì)控軟件，減少人為影響。

3.1.3.1 研發(fā)質(zhì)控軟件，對儀器、數(shù)據(jù)實行“病歷”化管理。

3.1.3.2 建立質(zhì)控管理程序，規(guī)范操作監(jiān)測流程。

3.1.3.3 建立數(shù)據(jù)監(jiān)測和儀器維護機制，建好質(zhì)量保證室和系統(tǒng)支持實驗室，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)準確、連續(xù)、有效。

3.1.4操作程序規(guī)范化

3.1.4.1 責(zé)職分工明確，工作按軌運行。明確工作責(zé)任制，實行 “各負其職，定軌運行”，把責(zé)任分解到人，有效提高工作效率。

3.1.4.2 制定操作程序，按規(guī)范進行操作。對所有儀器的操作、維護均制定了工作程序，實行軟件化管理和程序化操作，使得技術(shù)人員操作規(guī)范，提高了巡檢人員和監(jiān)測人員的工作效率。

3.1.5設(shè)備管理制度化

制定機房管理制度，嚴格按照背景站管理制度和技術(shù)規(guī)范運行，保證儀器正常運行狀態(tài)，形成了有效、規(guī)范、科學(xué)的運行機制，做到既要監(jiān)測好，又要管理好。

3.2 “十個附屬系統(tǒng)”

3.2.1生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)

恢復(fù)建設(shè)過程中破壞的植被、美化站房周邊的環(huán)境。

3.2.2低碳減排系統(tǒng)

太陽能發(fā)電，智能數(shù)字貯電、數(shù)字智能穩(wěn)壓，多功能高精度穩(wěn)壓分級供電輸出，降低能耗、節(jié)能減排。

3.2.3雨水回貯消防系統(tǒng)

建設(shè)雨水回貯池，回收雨水，配備高壓水泵消防裝置，既能及時撲滅可能發(fā)生的火災(zāi)，又能達到循環(huán)利用雨水的效果。

3.2.4安防監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

掌握運行，了解情況，智能傳輸，實時監(jiān)控。通過現(xiàn)代科技手段，既能看清楚山上情況，又能進行遠程控制。

3.2.4.1 建立電視墻，在站部控制室更直觀了解監(jiān)則平臺運行的情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時排除隱患，能連續(xù)有效向國家提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.2.4.2 采用光纖傳輸，更加快捷穩(wěn)定。數(shù)字圖像和監(jiān)測數(shù)據(jù)都能通過光纖傳輸?shù)轿艺荆賯魉椭林袊h(huán)境監(jiān)測總站和省環(huán)保廳。

3.2.4.3 全球眼。隨時都能在手機上看到站點運行狀況，并能與中國環(huán)境監(jiān)測總站和福建省環(huán)保廳信息中心對接，使福建省環(huán)保廳也能隨時調(diào)看我站運行狀態(tài)。

3.2.5防雷系統(tǒng)

塔針結(jié)合，區(qū)域防雷，確保機房安全。山頂屬于落雷區(qū)，建設(shè)防雷系統(tǒng)是人身安全和儀器安全的重要保障措施。目前已建立3個防雷塔，2個建筑屋頂避雷針，接地電阻小于4歐姆。形成了儀器、電器、建筑物、區(qū)域的綜合防雷系統(tǒng)。

3.2.6交通道路系統(tǒng)

快速通道，方便巡檢，消防隔離，保障安全。交通道路是確保人員進出站點方便快捷和安全工作的主要通路，也是應(yīng)付地面站突發(fā)情況的快速通道。由于監(jiān)測地面站是建設(shè)在摩天嶺頂峰，山勢陡峭，相對高度有200多m，且灌木叢生。施工隊采用騾馬運輸各種建筑材料的方式修建好長度570m共1000級通往新監(jiān)測平臺臺階。并計劃修建通往山頂?shù)孛嬲舅嗟缆?，道路建成既是監(jiān)測通道，又可以作為森林防火隔離帶。

3.2.7儀器安裝配套系統(tǒng)

標識明確，規(guī)格統(tǒng)一。為了確保儀器運行環(huán)境和正確識別，摩天嶺地面站配置了不銹鋼制式儀器柜、零配件柜、消防器材貯放柜，自制法蘭接口和風(fēng)口、各種字、牌、徽、照片、標志等儀器安裝配套設(shè)備。

3.2.8生活保障系統(tǒng)

改造舊房，保障監(jiān)測。新購一批必備的家具和生活用具，并對舊站點進行改造，使新監(jiān)測平臺具備保障專家和巡檢人員在工作中休息生活的基本功能。

3.2.9供電系統(tǒng)

穩(wěn)定供電，保障運行。電力是決定儀器運行的關(guān)鍵，沒有電力就無法進行儀器運轉(zhuǎn)。為了保證摩天嶺新監(jiān)測地面站建成后能夠有穩(wěn)定的供電電源，經(jīng)多方協(xié)調(diào)，與武夷山景區(qū)管委會等有關(guān)部門進行了多次協(xié)商解決。同時，由于市電需長途輸電，受自然條件影響，電流電壓難以確保相對穩(wěn)定。作為補充供電的措施，4kW太陽能發(fā)電系統(tǒng)的建成既提高了供電的穩(wěn)定性，又達到了節(jié)能減排的效果。

3.2.10人員培訓(xùn)系統(tǒng)

技術(shù)培訓(xùn)，業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，掌握技能，達到要求。良好的人員素質(zhì)是保證儀器設(shè)備正常運行的關(guān)鍵。武夷山站多次送技術(shù)干部到中國環(huán)境監(jiān)測總站及環(huán)科院跟班學(xué)習(xí)，提升業(yè)務(wù)水平。同時還建立了業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)制度，組織技術(shù)干部開技術(shù)分析會議，通過剖析、交流，不斷總結(jié)提高。

4 結(jié)束語

建設(shè)科學(xué)低碳、節(jié)能減排的新背景值監(jiān)測平臺能夠進一步提高大氣背景值監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、科學(xué)性和代表性，更好地反映華東大尺度、寬區(qū)域的大氣背景和溫室氣體質(zhì)量狀況。摩天嶺地面站的建成，為東部陸地開展大氣背景值及溫室氣體監(jiān)測工作提供更高的平臺。新技術(shù)，新體系的應(yīng)用，促成武夷山大氣背景站由過去承擔(dān) “大氣背景值監(jiān)測工作” 的單一任務(wù)，發(fā)展到現(xiàn)在的“以大氣背景值監(jiān)測和溫室氣體監(jiān)測為主，同時開展大氣降水監(jiān)測、地表水監(jiān)測和生態(tài)觀測”等多個職能。今后還計劃充分利用摩天嶺新監(jiān)測平臺，增加宇宙射線、核輻射等監(jiān)測項目，為大氣背景監(jiān)測事業(yè)做出更大的貢獻。

[1] 陳貽泰. 武夷山全國大氣背景值監(jiān)測站建設(shè)和運行探討[C]. 第十一屆全國大氣環(huán)境學(xué)術(shù)會議, 2004.