林少茜

武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)站房建設(shè)經(jīng)驗(yàn)探討

林少茜

福建省武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)站

介紹了武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)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(cè)平臺(tái)能夠進(jìn)一步提高大氣背景值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和代表性。

大氣背景值監(jiān)測(cè)站 站房建設(shè) 科學(xué)性

1 引言

隨著環(huán)境保護(hù)工作的日益發(fā)展，城市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)在近幾年來(lái)受到了國(guó)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(shì)，在遠(yuǎn)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(cè)點(diǎn)，推進(jìn)環(huán)境空氣背景監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。目前，中國(guó)環(huán)境保護(hù)部將在大陸31個(gè)省(直轄市、自治區(qū))各建立一個(gè)國(guó)家背景站，爭(zhēng)取在未來(lái)五年內(nèi)先完成第一批14個(gè)現(xiàn)代化國(guó)家背景站的建設(shè)。福建省武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)站作為全國(guó)首批國(guó)家級(jí)站點(diǎn)之一，肩負(fù)的責(zé)任是為東部陸地乃至全國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和大氣污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究提供準(zhǔn)確的背景參考[1]。因此，大氣背景值監(jiān)測(cè)站的站房建設(shè)比普通監(jiān)測(cè)站房建設(shè)有更高的要求。

2 背景區(qū)域及背景點(diǎn)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(yuǎn)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(cè)點(diǎn)為中心半徑50公里范圍內(nèi)沒(méi)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(guó)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(shì)預(yù)留緩沖空間,保持背景站的長(zhǎng)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(zhǎng)期的運(yùn)行穩(wěn)定性(國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、世界生物圈保護(hù)區(qū)和范圍較大條件適合的省市級(jí)自然保護(hù)區(qū)或森林草原地區(qū))。

2.2 背景點(diǎn)位選擇原則

2.2.1 點(diǎn)位代表性標(biāo)準(zhǔn)?？臻g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(shí)避免位于太高的山峰而過(guò)多受到高空強(qiáng)氣流帶來(lái)的污染傳輸?shù)挠绊憽?/p>

2.2.2 后勤支持標(biāo)準(zhǔn)。維護(hù)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(shí)施長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)的可行性等。

2.2.3 點(diǎn)位外部標(biāo)準(zhǔn)?？臻g水平條件：監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(méi)有明顯的視野阻斷。

2.2.4 場(chǎng)地通暢條件。監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體設(shè)立位置附近應(yīng)較為開闊，沒(méi)有影響風(fēng)場(chǎng)的障礙物；采樣點(diǎn)周圍應(yīng)無(wú)遮擋雨、雪的障礙物。

3 武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)站建設(shè)情況

為進(jìn)一步提高大氣背景值及溫室氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，按照中國(guó)環(huán)境保護(hù)部和中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站部署和相關(guān)文件精神，遵照背景區(qū)域、點(diǎn)位選擇原則，借鑒國(guó)內(nèi)外有關(guān)背景站、野外監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等多方經(jīng)驗(yàn)，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(cè)點(diǎn)，進(jìn)行新監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)。新監(jiān)測(cè)平臺(tái)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(cè)工作的開展提供更高的平臺(tái)。

建設(shè)過(guò)程中，武夷山大氣背景值監(jiān)測(cè)站做到了“五化”并認(rèn)真規(guī)劃，精心設(shè)計(jì)了“十個(gè)附屬系統(tǒng)”，以保障新監(jiān)測(cè)平臺(tái)的可靠運(yùn)行。

3.1 “五化”

3.1.1點(diǎn)位選址及站房設(shè)計(jì)科學(xué)化

3.1.1.1 點(diǎn)位選址科學(xué)化。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選址，結(jié)合實(shí)際條件優(yōu)化，使背景監(jiān)測(cè)點(diǎn)位更有代表性，更有科學(xué)性，更有長(zhǎng)遠(yuǎn)生命力。

3.1.1.2 站房設(shè)計(jì)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(lái)，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(hù)區(qū)內(nèi)，遠(yuǎn)離污染源、避開干擾源(移動(dòng)電信發(fā)射塔、變壓器等)，具有長(zhǎng)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(hù)功能為一體，避免陽(yáng)光直曬到儀器房，減少儀器房?jī)?nèi)外溫差，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。站點(diǎn)海拔較高，周邊通視，氣流活躍，樓頂無(wú)阻礙設(shè)計(jì)不影響空氣采集。

3.1.2站房控制智能化

智能控制，遠(yuǎn)程監(jiān)控，機(jī)房?jī)x器、供電、空調(diào)、傳輸、安保等實(shí)現(xiàn)智能化，辦公區(qū)和機(jī)房能夠進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，山上機(jī)房和山下站部一體化，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面站的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

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

3.1.2.2 溫控、濕控智能化。4臺(tái)精密智能空調(diào)能自動(dòng)根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度循環(huán)開機(jī)。在站部辦公室能對(duì)空調(diào)實(shí)行遠(yuǎn)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(guò)控制軟件能在站部遠(yuǎn)程控制機(jī)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(tái)，與地面站光纖聯(lián)接，可隨時(shí)遠(yuǎn)程控制地面站的情況，并可實(shí)時(shí)向中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站及省環(huán)保廳上報(bào)監(jiān)測(cè)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(duì)儀器、數(shù)據(jù)實(shí)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(cè)流程。

3.1.3.3 建立數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和儀器維護(hù)機(jī)制，建好質(zhì)量保證室和系統(tǒng)支持實(shí)驗(yàn)室，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(yùn)行。明確工作責(zé)任制，實(shí)行 “各負(fù)其職，定軌運(yùn)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(jìn)行操作。對(duì)所有儀器的操作、維護(hù)均制定了工作程序，實(shí)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(cè)人員的工作效率。

3.1.5設(shè)備管理制度化

制定機(jī)房管理制度，嚴(yán)格按照背景站管理制度和技術(shù)規(guī)范運(yùn)行，保證儀器正常運(yùn)行狀態(tài)，形成了有效、規(guī)范、科學(xué)的運(yùn)行機(jī)制，做到既要監(jiān)測(cè)好，又要管理好。

3.2 “十個(gè)附屬系統(tǒng)”

3.2.1生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)

恢復(fù)建設(shè)過(guò)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(yáng)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(jí)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(shí)撲滅可能發(fā)生的火災(zāi)，又能達(dá)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(yùn)行，了解情況，智能傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)現(xiàn)代科技手段，既能看清楚山上情況，又能進(jìn)行遠(yuǎn)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(tái)運(yùn)行的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)排除隱患，能連續(xù)有效向國(guó)家提供監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)都能通過(guò)光纖傳輸?shù)轿艺荆賯魉椭林袊?guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站和省環(huán)保廳。

3.2.4.3 全球眼。隨時(shí)都能在手機(jī)上看到站點(diǎn)運(yùn)行狀況，并能與中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站和福建省環(huán)保廳信息中心對(duì)接，使福建省環(huán)保廳也能隨時(shí)調(diào)看我站運(yùn)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(jī)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(gè)防雷塔，2個(gè)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(jìn)出站點(diǎn)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(cè)地面站是建設(shè)在摩天嶺頂峰，山勢(shì)陡峭，相對(duì)高度有200多m，且灌木叢生。施工隊(duì)采用騾馬運(yùn)輸各種建筑材料的方式修建好長(zhǎng)度570m共1000級(jí)通往新監(jiān)測(cè)平臺(tái)臺(tái)階。并計(jì)劃修建通往山頂?shù)孛嬲舅嗟缆?，道路建成既是監(jiān)測(cè)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(biāo)識(shí)明確，規(guī)格統(tǒng)一。為了確保儀器運(yùn)行環(huán)境和正確識(shí)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(biāo)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(cè)。新購(gòu)一批必備的家具和生活用具，并對(duì)舊站點(diǎn)進(jìn)行改造，使新監(jiān)測(cè)平臺(tái)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(yùn)行。電力是決定儀器運(yùn)行的關(guān)鍵，沒(méi)有電力就無(wú)法進(jìn)行儀器運(yùn)轉(zhuǎn)。為了保證摩天嶺新監(jiān)測(cè)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(huì)等有關(guān)部門進(jìn)行了多次協(xié)商解決。同時(shí)，由于市電需長(zhǎng)途輸電，受自然條件影響，電流電壓難以確保相對(duì)穩(wěn)定。作為補(bǔ)充供電的措施，4kW太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的建成既提高了供電的穩(wěn)定性，又達(dá)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(dá)到要求。良好的人員素質(zhì)是保證儀器設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。武夷山站多次送技術(shù)干部到中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站及環(huán)科院跟班學(xué)習(xí)，提升業(yè)務(wù)水平。同時(shí)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(huì)議，通過(guò)剖析、交流，不斷總結(jié)提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

建設(shè)科學(xué)低碳、節(jié)能減排的新背景值監(jiān)測(cè)平臺(tái)能夠進(jìn)一步提高大氣背景值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(cè)工作提供更高的平臺(tái)。新技術(shù)，新體系的應(yīng)用，促成武夷山大氣背景站由過(guò)去承擔(dān) “大氣背景值監(jiān)測(cè)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(cè)和溫室氣體監(jiān)測(cè)為主，同時(shí)開展大氣降水監(jiān)測(cè)、地表水監(jiān)測(cè)和生態(tài)觀測(cè)”等多個(gè)職能。今后還計(jì)劃充分利用摩天嶺新監(jiān)測(cè)平臺(tái)，增加宇宙射線、核輻射等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，為大氣背景監(jiān)測(cè)事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 陳貽泰. 武夷山全國(guó)大氣背景值監(jiān)測(cè)站建設(shè)和運(yùn)行探討[C]. 第十一屆全國(guó)大氣環(huán)境學(xué)術(shù)會(huì)議, 2004.