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大气复合污染(灰霾)立体监测系统建设简介
2017-07-26 17:53
 一、 方案背景

1.1 灰霾监测体系建设背景 

灰霾对环境及人体身心及健康的影响已十分严重,其监测及治理迫在眉睫,对于灰霾监测研究我国尚处于起步阶段,2003年底,以广州市为代表的珠三角地区较早开始对灰霾进行探索研究,已经建成灰霾监测系统并投入运行。2008年起,国家环境监测总站在全国组织开展了灰霾天气试点监测工作,上海、南京、深圳等8个试点单位先后开展灰霾试点监测工作。

随着灰霾污染问题的日益突出,长三角地区各城市均陆续开展了灰霾监测研究工作。上海在浦东建设了灰霾监测系统,重点对细颗粒物化学组分进行分析研究,积累了大量的基础数据,并选取了四个站点进行灰霾日报工作。

国内环境监测领域从2010 年才开始着手建立开展灰霾监测超级站建设,目前只有天津、重庆、上海、南京、广州、深圳、宁波7 个城市灰霾天气进行试点监测,合肥、济南、石家庄、成都、辽宁、福建等多个省市也建成或正在建设灰霾监测站,整体来讲,我国现在对于灰霾监测的管理相对落后。

银川市2015年全年首要污染物最多为PM10PM2.5SO2以及臭氧,分别为195天、63天、57天与30天。这四种污染物占首要污染物天数的95%以上。从趋势上判断,较14年,SO2与臭氧所占的首要污染物天数有明显上升趋势。由于银川市现有的环境空气质量监测体系代表性不全面、监测指标较少、监测设备和手段单一等原因,现行的环境空气评价指标和评价结果已不能很好的反映和解释银川当前的污染成因,同时由于监测手段以近地面污染监测为主,不能很好的反应城市或区域大气符合污染变化的规律和特征。

1.2 银川灰霾超级站建设的意义

灰霾超级站建设,对颗粒物的来源进行解析可以找到罪魁祸首,为颗粒物污染防治指明方向,使我们明白该对哪种源采取措施。而针对不同地区的不同颗粒物构成,这些措施也有所区别。值得注意的是,除了本地污染源之外,污染源还有很大一部分来自区域传输。区域传输是一种相互影响,由于大气是流动的,一个地区在遭受别人污染的同时也在造成其他地方的污染。2013年以来,雾霾的影响范围已波及中国大部分省市,银川作为西北部重要城市,对沙尘的防治业已成为迫在眉睫的需求。如何有效治理雾霾成为百姓和政府都非常关心的事。今年年初,环保部下发了《关于开展第一阶段大气颗粒物来源解析研究工作的通知》。据业内人士介绍,除拉萨外的其余30个直辖市和省会城市,以及5个计划单列市的解析工作也将于年底前完成。因此,银川市的大气污染联防联控工作,已成为银川人民的迫切要求和必然选择,具有十分重要的意义。

有效了解空气质量现状、改善人居大气环境在现阶段显得极为重要。建立灰霾超级站,通过灰霾站的监测数据实现九号赌城注册监控目标,是银川灰霾超级站建设的意义所在。

1.3 银川灰霾超级站建设的目标

Ø 建成国内领先的灰霾污染立体监测系统,实现灰霾污染的等级判定、空气质量的常规评价;

Ø 说清楚污染物的时空分布规律,污染物的主要来源,实现监测业务的常规分析;

Ø 说清楚银川市及周边省市大气一次/二次污染物输送及二次污染物形成机理;

Ø 建立银川市主要的输送通道,计算区域污染物输送对省内空气质量的影响,评价主要污染物的输送机制;

Ø 建立银川市及其周边工业园区大气污染排放评估体系,为科学执法提供依据;

Ø 分析输送和转化的重要物理化学过程,掌握预警信号发布的第一手基础监测数据,说清楚污染演变趋势;

Ø 建立大气灰霾污染成因科研分析能力,具有灰霾污染天气快速进行溯源解析能力,对灰霾污染发生的来源进行追踪分析;

Ø 建设并完善灰霾实时监控、预测预警、应急联动决策等业务应用系统;

Ø 结合系统建设,建立人才梯队,培养熟练的技术骨干和环境监测高端人才。

二、 方案简介

2.1 灰霾超级站的概念

鉴于我国各大城市存在的大气复合型污染问题,是一个集颗粒物污染、煤烟型污染和光化学污染集中出现互相影响的态势,结合全国环境保护系统的政策导向,建立一个拥有更加全面的监测项目、更加先进的监测技术且能达到更加深刻的监测目标的监测站势在必行,故提出灰霾超级监测站的概念。它是针对某个特定区域和特定问题进行全面监测的站点,它是对现有的城市和区域功能监测子站的监测能力的加强,通过优选站点,可以实现对复合污染(颗粒物、气态污染物、VOCs、气象参数等)的全面监测。

2.2 灰霾超级站的组成

根据大气复合污染所表现出的三个显著的特征1环境空气中存在高浓度的细颗粒物,致使大气能见度显著下降;2大气氧化能力强,表现为大气臭氧浓度升高;3空气污染呈现区域性环境影响。同时依据银川市的地理位置、环境污染特点,本灰霾站建设采用“1+X+1”的建设方案进行,其基本组成包括如下模块:

(1) 1”:气溶胶物化特性分析,具体监测项目如下。

气溶胶物理特性:颗粒物(PM1PM2.5PM10、粒径谱仪、颗粒物采样器);

大气化学组成:气态污染物(常规污染物分析仪、VOCs在线监测系统);

气溶胶化学组份:

元素(EC/OC分析仪、重金属分析仪)

离子(在线离子色谱仪即硫酸盐、硝酸盐、铵盐等);

颗粒物时空分布及气象监测:

气溶胶激光雷达、气象黑炭仪、浊度仪、太阳光度计、紫外辐射传感器、太阳光度计、能见度仪

(2) X” :通过气溶胶激光雷达组网(多台激光雷达区域布局)结合风廓线雷达

等所测气象条件,并结合卫星遥感数据,实现区域污染特征立体监测,分析区域气溶胶污染时空分布信息、输送影响,实现区域污染的整体分析和评价;

(3) 1”:车载移动监测系统(包括车载激光雷达、相干式移动测风激光雷达、SOF-FTIRMAX-DOAS),

2.3 银川灰霾超级站建设可解决问题:

通过采用“1+X+1”的应用模式,构建银川市大气复合污染(灰霾)立体监测系统,建立灰霾立体监测基础数据库,包括颗粒物PM10PM2.5PM1、粒径谱分布,气态污染物(COO3SO2NO2有机污染物VOC),元素(重金属)、EC/OC、离子以及大气层垂直分布信息与边界层、气溶胶时空特性信息、空间扩散条件、气象六参数等探测构建了颗粒物时空分布探测数据库,同时气溶胶激光雷达组网系统与车载走航观测系统进一步分析灰霾天气下污染的主要形成机制和来源,研究银川市灰霾变化规律和多类特征,进而提出有针对性的控制灰霾的措施及建议。1+X+1”具体分别解决如下问题:1. 通过对灰霾表征监测、光化学烟雾监测以及颗粒物生消过程监测,综合评价和记录银川市大气环境空气质量;同时对颗粒物来源进行解析,对灰霾形成机理进行观测和研究;2. 应用雷达组网区域污染物进行溯源分析,研究区域污染物分布以及区域间污染物输送的影响,计算重点污染区域污染物的输送通量;获得污染气体和颗粒物的时空分布与时空演变更丰富的信息,地空天一体化说清区域污染生消过程、污染分布特征、污染形成原因、污染变化趋势3. 利用车载移动监测系统,可银川城市内部工业园区(如银川经济技术开发区西区)排放进行监测,可以判断其排放通量和输送方向,弄清城市内部工业园区对城市空气质量的影响;在城市的边界处以及城市之间进行走航监测,查找污染物可能的输送通道与来源情况,弄清城市(如石嘴山与银川)之间区域输送的影响,计算污染物的输送通量,对雷达组网监测数据进行作证;在突发性污染事故发生时,监测车可迅速进入污染现场,监测人员在防护装置的保护下迅速进行遥感监测,在第一时间查明污染物的种类、污染程度等,同时结合污染事故应急响应系统确定污染范围以及污染扩散趋势,准确地为决策部门提供数据支撑

2.4 本方案的先进性

    相比与传统的灰霾超级站,本方案更具特点和先进性,体现在以下方面:(1)“地空天”一体化监测系统,更完善的空间立体监测能力;(2)实时反映城市之间和区域之间的污染物输送影响;(3)对突发污染事件的快速响应能力;(4)为大气灰霾预警预报提供更准确、有效、全面的数据支撑。 

三、 设备清单

 

业务模块

类别

监测参数

仪器

价格(万元)

气溶胶物化特性分析

 

 

颗粒物

 

PM1

PM1颗粒物浓度监测仪

15

PM10

PM10颗粒物浓度监测仪

15

PM2.5

PM2.5颗粒物浓度监测仪

15

粒径谱分布

粒径谱仪

55

颗粒物采样

大气颗粒物连续采样器

23

污染气体

CO

开放式长光程CO在线监测仪

18

SO2、NO2、O3

长光程DOAS分析仪

40

元素

碳元素

EC/OC分析仪

95

金属元素

重金属分析仪

200

有机物

VOC

VOC监测系统

180

离子

硫酸盐、硝酸盐、铵盐

在线离子色谱仪

285

      

 

 

 

 

颗粒物时空分布探测

大气层垂直分布信息与边界层,气溶胶特性信息

气溶胶在大气中的垂直分布及边界层高度

三波长四通道气溶胶激光雷达

170

紫外辐射

紫外辐射传感器

15

近地面的气溶胶消光系数(光吸收系数

黑碳仪

40

近地面的气溶胶消光系数(光散射系数)

浊度仪

60

测量太阳和天空在可见光和近红外的不同波段、不同方向、不同时间的辐射亮度,来推算大气气溶胶、水汽、臭氧等成分的特性。

太阳光度计

55

近地面的水平能见度

能见度仪

10

空间扩散条件

不同高度处的三维风场信息,以及边界层风廓线信息

微波辐射计

220

气象参数探测

近地面温度、湿度、风速、风向、大气压、降水

气象六参数监测仪

6

区域污染立体监测

气溶胶激光雷达组网系统

区域不同地区气溶胶污染时空分布信息

三波长四通道气溶胶激光雷达

180

车载移动监测观测系统

走航观测灰霾输送通道、颗粒物输送通量,区域污染物时空分布信息

三波长四通道移动车载式气溶胶激光雷达

170

区域风场信息

相干式移动测风激光雷达

80

区域VOCs排放通量测

SOF-FTIR

120

区域SO2排放监测

MAX-DOAS

80

其他

 

移动监测系统配套设备

移动监测车保障系统

50

数据集成、网络化质控与数据分析

城市环境摄影系统

6

超级站综合观测系统平台

80

数据分析

超级站系统数据分析(在各设备数据分析基础上,进行综合分析,提供数据报告)

30/年

合计

2203+100(中心站建设)+80(系统平台)+30(一年数据分析服务)=2413

注:中心站建设

原则上要求在选定好的空旷地区建设不小于120M2的砖石结构的站房,包含供暖等温度保障系统以及防盗等监控系统

序号

内容

数量

单位

1

数据库服务器

2

2

应用服务器

1

3

发布服务器

1

4

服务器操作系统

1

5

数据库软件

1

6

双机热备软件

1

7

网络防病毒软件

1

8

台式计算机

3

9

交换机

2

10

防火墙 

1

11

磁盘阵列

1

12

入侵防御系统

1

13

存储备份软件

1

14

KVM切换器

1

15

UPS

1

16

机柜

1

17

网闸

1

18

数据显示系统(显示器墙)

1

19

防雷接地

1