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

摘要：作為城市這樣一個(gè)大型區(qū)域，在空氣質(zhì)量改善的過(guò)程中迫切需要一些先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段，本文提供了一種網(wǎng)格化空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)疊加氣溶膠激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

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

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

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

氣溶膠激光雷達(dá)：可進(jìn)行水平掃描掃測(cè)、垂直觀測(cè)、錐形掃描觀測(cè)?？偏@取氣溶膠粒子在大氣中的時(shí)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(guò)程分析、污染快速溯源、事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)、評(píng)估污染擴(kuò)散趨勢(shì)等。

1、網(wǎng)格化空氣站簡(jiǎn)介：

H6型微型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一款用于提供室外空氣污染物實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)的經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。雖然其性能已經(jīng)接近自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(cè)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(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其具有最佳的可追溯性，是一款性價(jià)比超高的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。

主要特點(diǎn)：

無(wú)需更換采樣切割器，可同時(shí)測(cè)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(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)

選配零氣校準(zhǔn)模塊;

選用四電極高精度進(jìn)口傳感器;

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

電路采用工業(yè)級(jí)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(dòng)態(tài)加熱控制。去除水霧對(duì)測(cè)量的影響;

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

可遠(yuǎn)程讀取系統(tǒng)狀態(tài)信息，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷;

終端設(shè)備可遠(yuǎn)程升級(jí)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(dòng)抓拍。

2、氣溶膠監(jiān)測(cè)激光雷達(dá)簡(jiǎn)介：

HPL大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)激光雷達(dá)（高能掃描激光雷達(dá)）以激光為探測(cè)光源，通過(guò)激光與大氣相互作用對(duì)大氣進(jìn)行探測(cè)。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(hào)，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(dá)采用波長(zhǎng)532nm激光對(duì)大氣氣溶膠進(jìn)行遙感探測(cè)。雷達(dá)通過(guò)對(duì)532nm垂直和水平偏振信號(hào)的探測(cè)，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(jìn)而可獲取大氣氣溶膠時(shí)空分布特征、污染層時(shí)空變化、氣溶膠輸送和沉降等信息。

3、應(yīng)用實(shí)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(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，布局了15個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，在長(zhǎng)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(yùn)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(jì)14個(gè)點(diǎn)位處每個(gè)點(diǎn)位安裝了一套網(wǎng)格化微型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在金融大廈點(diǎn)位安裝了一套大氣氣溶膠監(jiān)測(cè)激光雷達(dá)，15套系統(tǒng)分別通過(guò)4G卡組網(wǎng)，直傳城市市環(huán)境空氣綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)。

安裝調(diào)試后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性測(cè)試：

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行不少于14天。

試運(yùn)行結(jié)束時(shí)，計(jì)算監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)捕獲率，達(dá)到90%以上為符合。

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

系統(tǒng)正常運(yùn)行小時(shí)數(shù)=試運(yùn)行總小時(shí)數(shù)-系統(tǒng)故障小時(shí)數(shù)

試運(yùn)行階段微型空氣站運(yùn)行情況：

試運(yùn)行時(shí)間連續(xù)14天，數(shù)據(jù)捕獲率分別為：長(zhǎng)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(yùn)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(yùn)行階段雷達(dá)設(shè)備運(yùn)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?yàn)椋汗芎蟾浇?、冒險(xiǎn)島水世界附近，氣象條件：風(fēng)場(chǎng)（東北風(fēng)二級(jí)）、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?yàn)椋壕爬锎迥蟼?cè)，氣象條件：風(fēng)場(chǎng)（東北風(fēng)二級(jí)）、溫度（11℃）、濕度（68%）。

總結(jié)與體會(huì)：

系統(tǒng)建成后，可實(shí)時(shí)展示城市區(qū)域各功能站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)并分析站點(diǎn)數(shù)據(jù)排名，利用精細(xì)網(wǎng)格化區(qū)域監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)多尺度溯源分析，達(dá)到監(jiān)測(cè)、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(diǎn)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(shí)效性，切實(shí)推動(dòng)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)