氣溶膠+網(wǎng)格空氣站系統(tǒng)在城市環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

摘要：作為城市這樣一個大型區(qū)域，在空氣質(zhì)量改善的過程中迫切需要一些先進的監(jiān)測手段，本文提供了一種網(wǎng)格化空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)疊加氣溶膠激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用實例。

關(guān)鍵詞：氣溶膠、網(wǎng)格空氣站、環(huán)境質(zhì)量

隨著時代的不斷進步，公眾的環(huán)境意識在逐漸增強，環(huán)境監(jiān)測的手段也越來越多。特別是城市整體區(qū)域，為了督促各類企業(yè)改進生產(chǎn)工藝和治理設(shè)備，并減少排放，需通過建立網(wǎng)格化監(jiān)控體系 ，提高環(huán)境監(jiān)測的效果和效率。

網(wǎng)格化空氣站監(jiān)測因子：PM10、PM2.5、NO2、SO2、CO、O3和氣象五參數(shù)

氣溶膠激光雷達：可進行水平掃描掃測、垂直觀測、錐形掃描觀測。科獲取氣溶膠粒子在大氣中的時空分布，還可以獲取大氣氣溶膠消光系數(shù)、退偏振比、顆粒物濃度、邊界層高度、云信息等，可應(yīng)用于重污染過程分析、污染快速溯源、事故應(yīng)急監(jiān)測、評估污染擴散趨勢等。

1、網(wǎng)格化空氣站簡介：

H6型微型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是一款用于提供室外空氣污染物實時、準(zhǔn)確檢測的經(jīng)濟型產(chǎn)品。雖然其性能已經(jīng)接近自動監(jiān)測系統(tǒng)水準(zhǔn)，與市面上便宜的備選產(chǎn)品相比，H6所提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以媲美標(biāo)準(zhǔn)站。而且能根據(jù)經(jīng)認(rèn)證的參考標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場進行校準(zhǔn)，確保其具有最佳的可追溯性，是一款性價比超高的空氣質(zhì)量監(jiān)測產(chǎn)品。

主要特點：

無需更換采樣切割器，可同時測量PM10、PM2.5質(zhì)量濃度;

根據(jù)經(jīng)可追溯的參考標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場進行校準(zhǔn)

選配零氣校準(zhǔn)模塊;

選用四電極高精度進口傳感器;

模塊化設(shè)計，配置任意組合，便于按需設(shè)定不同監(jiān)測因子，適合大規(guī)模網(wǎng)格化布點;

電路采用工業(yè)級嵌入式處理器，可適合嚴(yán)苛室外環(huán)境;

顆粒物采樣采用動態(tài)加熱控制。去除水霧對測量的影響;

系統(tǒng)采用雙通道通信方式，在極端情況下實現(xiàn)通信，保證數(shù)據(jù)連續(xù)性;

可遠程讀取系統(tǒng)狀態(tài)信息，并可實現(xiàn)遠程控制、遠程診斷;

終端設(shè)備可遠程升級軟件，保證用戶可以使用最新的應(yīng)用程序;

可選配各種參數(shù)IP攝像頭，保證夜間和視距拍攝要求，可自動抓拍。

2、氣溶膠監(jiān)測激光雷達簡介：

HPL大氣氣溶膠監(jiān)測激光雷達（高能掃描激光雷達）以激光為探測光源，通過激光與大氣相互作用對大氣進行探測。光波與大氣中介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生包含氣體分子和氣溶膠粒子有關(guān)信息的輻射信號，利用反演方法就可以從中得到關(guān)于氣溶膠和氣體分子的信息。激光雷達采用波長532nm激光對大氣氣溶膠進行遙感探測。雷達通過對532nm垂直和水平偏振信號的探測，解析大氣消光系數(shù)、退偏振比廓線、邊界層高度、光學(xué)厚度等參數(shù)，進而可獲取大氣氣溶膠時空分布特征、污染層時空變化、氣溶膠輸送和沉降等信息。

3、應(yīng)用實例

根據(jù)城市布局及工業(yè)園區(qū)有毒、有害氣體分布情況、環(huán)境敏感區(qū)劃分、主導(dǎo)風(fēng)向等因素，再結(jié)合勘點的實際情況，對區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，布局了15個監(jiān)測點位，在長途電信傳輸局站、二中站、工業(yè)區(qū)站、農(nóng)業(yè)局站、郵政大樓站、經(jīng)信委站、客運東站站、夏河商城站、慈愛醫(yī)院站、海潮大廈站、劉祠堂站、處州府城站、壽元湖公園站、三聯(lián)文體站共計14個點位處每個點位安裝了一套網(wǎng)格化微型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，在金融大廈點位安裝了一套大氣氣溶膠監(jiān)測激光雷達，15套系統(tǒng)分別通過4G卡組網(wǎng)，直傳城市市環(huán)境空氣綜合數(shù)據(jù)平臺。

安裝調(diào)試后對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性測試：

監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行不少于14天。

試運行結(jié)束時，計算監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)捕獲率，達到90%以上為符合。

數(shù)據(jù)捕獲率（%）=（系統(tǒng)正常運行小時數(shù)/試運行總小時數(shù)）*100%

系統(tǒng)正常運行小時數(shù)=試運行總小時數(shù)-系統(tǒng)故障小時數(shù)

試運行階段微型空氣站運行情況：

試運行時間連續(xù)14天，數(shù)據(jù)捕獲率分別為：長途電信傳輸局站98.8%、二中站94.3%、工業(yè)區(qū)站96.1%、農(nóng)業(yè)局站95.8%、郵政大樓站94.3%、經(jīng)信委站94.6%、客運東站站94.3%、夏河商城站95.8%、慈愛醫(yī)院站94.3%、海潮大廈站94.3%、劉祠堂站94.3%、處州府城站92.9%、壽元湖公園站94.3%、三聯(lián)文體站94.6%。

試運行階段雷達設(shè)備運行情況：

污染物濃度較高區(qū)域捕捉的示意圖：

11月25日17：38-11月25日18：04，污染物濃度較高區(qū)域為：管后附近、冒險島水世界附近，氣象條件：風(fēng)場（東北風(fēng)二級）、溫度（11℃）、濕度（70%）。

11月26日10：58-11月26日11：24，污染物濃度較高區(qū)域為：九里村南側(cè)，氣象條件：風(fēng)場（東北風(fēng)二級）、溫度（11℃）、濕度（68%）。

總結(jié)與體會：

系統(tǒng)建成后，可實時展示城市區(qū)域各功能站點的實時數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并分析站點數(shù)據(jù)排名，利用精細網(wǎng)格化區(qū)域監(jiān)測和實時多尺度溯源分析，達到監(jiān)測、預(yù)警、溯源等目的，協(xié)助城市主管部門快速準(zhǔn)確定位重點污染源，未城市空氣質(zhì)量改善措施提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，保障治理工作的時效性，切實推動城市空氣質(zhì)量改善。

姓名：錢文偉，出生年：1966年3月22日，性別：男，民族：漢族，籍貫：浙江杭州，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：環(huán)境科學(xué)