环境空气质量在线监测方案

　　重点区域空气质量在线监测系统由空气质量监测微型站和软件平台组成，系统通过对重点区域建立空气质量在线监测网络，实时监测重点区域内空气质量数据并传输到监控中心。根据空气质量在线监测数据，分析污染物传输扩散规律，并结合气象数据建立基于自学习神经网络的实时多尺度溯源解析模型，定量分析邻近区域对重点区域的污染贡献以及区域内污染源的污染贡献比，从而在监测空气质量的同时，实时快速锁定污染物来源，为评定区域环境空气质量状况提供技术支撑，同时为实现科学有效的空气污染调控与空气质量减排方案提供决策支持。

　　系统由感知层、网络传输层、应用服务层、决策层组成，总体架构如下图所示。

 图 1 系统总体框架

　　感知层的主要任务：对环境空气质量和气象状况进行连续自动监测;采集、处理和存储监测数据;按中心计算机指令定时或随时向中心计算机传输监测数据和设备工作状态信息。由大气环境网格化监测探头组成，对环境参数CO/O3/SO2/NO2/PM2.5/PM10/噪音/温度/湿度/风速/风向/气压等特征污染因子实现在线自动监测。

　　网络传输层和应用服务层的主要任务：通过有线或无线通讯设备收集各子站的监测数据和设备工作状态信息，并对所收取得监测数据进行判别、检查和存储;对采集的监测数据进行统计处理、分析。由中心站计算机、服务器、打印机、绘图仪、通讯适配器、供电稳压系统、环境控制系统等硬件设施以及运行于计算机、服务器的数据库系统、监控中心软件系统组成。

　　决策层的主要任务：为改善空气质量，做出行之有效的对策。

　　一、监测站点布设原则及要求

　　(1)站点布设原则

　　在空气质量监测站布设过程中，先要开展一系列的布设工作，需结合整个区域实际状况着手实施。通常情况下，还需考虑到结合地域条件、风向进行设置。另外，在设计布点时，应选择最佳的设置地带，特别是地域范围的宽广性，但也要防止在监测点周围内出现成片、大范围的草地及森林，以免影响监测结果的准确性。具体布设原则如下：

　　★代表性

　　具有较好的代表性，能客观反映一定空间范围内的环境空气质量水平和变化规律，客观评价城市、区域环境空气状况，污染源对环境空气质量影响，满足为公众提供环境空气状况健康指引的需求。

　　★可比性

　　同类型监测点设置条件尽可能一致，使各个监测点获取的数据具有可比性。

　　★整体性

　　环境空气质量评价城市点应考虑城市自然地理、气象等综合环境因素，以及工业布局、人口分布等社会经济特点，在布局上应反映城市主要功能区和主要大气污染源的空气质量现状及变化趋势，从整体出发合理布局，监测点之间相互协调。

　　★前瞻性

　　应结合城乡建设规划考虑监测点的布设，使确定的监测点能兼顾未来城乡空间格局变化趋势。

　　★稳定性

　　监测点位置一经确定，原则上不应变更，以保证监测资料的连续性和可比性。

　　(2)站点布设要求

　　站点布设要在对当地现场情况进行详细调研的基础上，按照空气质量监测点位布设原则，进行站点布设。具体布设要注意以下几点：

　　1、反映本地区大气环境污染水平、污染变化规律和污染变化趋势，并体现本地区特色和突出本地区大气污染的特点;

　　2、点位的布设要尽量考虑适当的功能区分布，尽可能在布局上比较均匀，并符合本地区规划的要求;

　　3、点位应避免公路直接影响。距离公路边20米以上，距附近房屋、建筑物的距离在其高度的2.5倍以上;

　　4、采样口水平线与周围建筑物夹角不大于30度，采样口周围(水平面)有270度以上的自由空间，采样口高度3~15米;

　　5、要求点位能保持相对稳定性，有良好的供电条件、管理方便、安全、易于接近。

　　二、空气质量监测指标

　　本次项目中建设的监测因子汇总见下表。

　　表1 空气质量在线监测拟监测因子

　　三、空气质量监测布点方案

　　本项目以某地区河流流域为重点区域，建设空气质量在线监测网络。依据《环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)》等相关规定，同时根据河流所在地现场实际情况以及河流附近污染源情况，结合当地气象条件，在河流的上风向和下风向处同时布设空气质量监测点位，以更好的评价监测区域的污染源情况以及监测区域对周围空气质量的影响情况。以沈阳市浑河部分流域为例，在河流两侧布设空气质量在线监测点位，监测点位的间距为2-3km，以河流监测区域为50km，2.5km间距布点为例，预计共布设空气质量监测微型站50个，具体如下图所示。

　　考虑到监测设备的可移动性，可结合现场实际情况选择现有路杆进行空气质量监测微型站的安装，如：电线杆、路灯杆、路标杆以及低矮房顶等，如现场不满足安装条件，可采取自建监控杆的方式进行。

　　图1 空气质量在线监测点位布设示例

　　四、空气质量监测微型站

　　空气质量在线监测设备采用先进的传感器检测阵列，实现包括颗粒物、常规污染物的监测。设备内置神经网络、物联网应用算法，具有智能化程度高、运营维护成本低的优势。系统的主要监测污染物包括CO/O3/SO2/NO2/PM2.5/PM10/噪音/温度/湿度/风速/风向/气压等特征污染物等。选用监测设备可有效解决当前监测系统建设成本高、运营维护成本高的问题。

　　图2 空气质量监测微型站

　　五、空气质量监测站技术参数

　　表1 技术参数表