武夷山大气背景值监测站房建设经验探讨

林少茜

武夷山大气背景值监测站房建设经验探讨

林少茜

福建省武夷山大气背景值监测站

介绍了武夷山大气背景值监测站站房建设情况,阐明了建设科学低碳、节能减排的背景值监测平台能够进一步提高大气背景值监测数据的准确性、科学性和代表性。

大气背景值监测站 站房建设 科学性

1 引言

随着环境保护工作的日益发展，城市大气环境监测已不能满足人类了解地球大气环境的变化状况，大气背景值监测在近几年来受到了国家环保部门的重视。为了反映环境空气污染物的自然背景变化趋势，在远离污染源、不受局地环境影响的地区设置环境空气背景监测点，推进环境空气背景监测网络的建设。目前，中国环境保护部将在大陆31个省(直辖市、自治区)各建立一个国家背景站，争取在未来五年内先完成第一批14个现代化国家背景站的建设。福建省武夷山大气背景值监测站作为全国首批国家级站点之一，肩负的责任是为东部陆地乃至全国大气环境质量标准的制定和大气污染物的迁移转化规律的研究提供准确的背景参考[1]。因此，大气背景值监测站的站房建设比普通监测站房建设有更高的要求。

2 背景区域及背景点位选择原则

2.1 背景区域选择原则

2.1.1 本底代表性。背景区域需设置在低密度人口地带、具备自然生态或森林系统、远离城市和工业带的清洁地区。

2.1.2 尺度代表性。在以监测点为中心半径50公里范围内没有大的人为污染源如城市和热电厂等。

2.1.3 区域代表性。预选区域尽可能反映我国周边及内地的地理分布代表性。

2.1.4 稳定代表性。根据发展趋势预留缓冲空间,保持背景站的长期稳定。

2.1.5 生态代表性。考虑到区域背景站应具备的典型生态系统和自然资源的代表性以及长期的运行稳定性(国家级自然保护区、世界生物圈保护区和范围较大条件适合的省市级自然保护区或森林草原地区)。

2.2 背景点位选择原则

2.2.1 点位代表性标准。空间清洁条件：需设置于较少人为污染地区或周围污染总量控制区的盛行风路径的上风方；空间垂直条件：高于大气混合层高度（通常为1～1.5km），避免受到局地空气污染物的干扰和近地面逆温层等局地气象条件的影响。同时避免位于太高的山峰而过多受到高空强气流带来的污染传输的影响。

2.2.2 后勤支持标准。维护可行条件：需考虑站位条件，包括地域特征、道路交通基础、电力和通讯等后勤支持基础等实施长期稳定监测的可行性等。

2.2.3 点位外部标准。空间水平条件：监测点位周边向外的大视野需360度开阔，1～10公里方圆距离内应没有明显的视野阻断。

2.2.4 场地通畅条件。监测点具体设立位置附近应较为开阔，没有影响风场的障碍物；采样点周围应无遮挡雨、雪的障碍物。

3 武夷山大气背景值监测站建设情况

为进一步提高大气背景值及温室气体监测数据的准确性和科学性，按照中国环境保护部和中国环境监测总站部署和相关文件精神，遵照背景区域、点位选择原则，借鉴国内外有关背景站、野外监测项目等多方经验，综合分析、模拟比较、征求专家意见，最终选定武夷山摩天岭为监测点，进行新监测平台的建设。新监测平台的建成能够更好地反映华东大尺度、宽区域的大气背景和温室气体质量状况，为大气背景值及温室气体监测工作的开展提供更高的平台。

建设过程中，武夷山大气背景值监测站做到了“五化”并认真规划，精心设计了“十个附属系统”，以保障新监测平台的可靠运行。

3.1 “五化”

3.1.1点位选址及站房设计科学化

3.1.1.1 点位选址科学化。按照标准规范选址，结合实际条件优化，使背景监测点位更有代表性，更有科学性，更有长远生命力。

3.1.1.2 站房设计科学化。站房园林风格，融入自然，映入林景，与周边环境和谐一致。大小适用，预留空间，既能满足当前需要，又着眼于未来，为今后的发展留有空间。武夷山摩天岭地面站在自然保护区内，远离污染源、避开干扰源(移动电信发射塔、变压器等)，具有长久生存和发展空间。自制配套专用法兰接口系列，在屋顶设立仪器安装基架，方便各种仪器安装。仪器房外围修建了环形走廊，集消防逃生、观景、仪器维护功能为一体，避免阳光直晒到仪器房，减少仪器房内外温差，达到节省能耗的目的。站点海拔较高，周边通视，气流活跃，楼顶无阻碍设计不影响空气采集。

3.1.2站房控制智能化

智能控制，远程监控，机房仪器、供电、空调、传输、安保等实现智能化，办公区和机房能够进行人机对话，山上机房和山下站部一体化，实现对地面站的实时监控。

3.1.2.1 在机房与走道间设有缓冲间，集人员更衣、无菌防尘、仪器零配件及消防器材储备、气流阻隔为一体，有效保证仪器运行环境的稳定和安全。

3.1.2.2 温控、湿控智能化。4台精密智能空调能自动根据机房内的温湿度循环开机。在站部办公室能对空调实行远程智能控制。

3.1.2.3 供电稳压数控智能化。采用数控稳压供电系统，通过控制软件能在站部远程控制机房各仪器电源。

3.1.2.4 仪器控制智能化。在站部办公室建立大屏幕控制平台，与地面站光纤联接，可随时远程控制地面站的情况，并可实时向中国环境监测总站及省环保厅上报监测数据。

3.1.3质控系统软件化

研发质控软件，减少人为影响。

3.1.3.1 研发质控软件，对仪器、数据实行“病历”化管理。

3.1.3.2 建立质控管理程序，规范操作监测流程。

3.1.3.3 建立数据监测和仪器维护机制，建好质量保证室和系统支持实验室，确保监测数据准确、连续、有效。

3.1.4操作程序规范化

3.1.4.1 责职分工明确，工作按轨运行。明确工作责任制，实行 “各负其职，定轨运行”，把责任分解到人，有效提高工作效率。

3.1.4.2 制定操作程序，按规范进行操作。对所有仪器的操作、维护均制定了工作程序，实行软件化管理和程序化操作，使得技术人员操作规范，提高了巡检人员和监测人员的工作效率。

3.1.5设备管理制度化

制定机房管理制度，严格按照背景站管理制度和技术规范运行，保证仪器正常运行状态，形成了有效、规范、科学的运行机制，做到既要监测好，又要管理好。

3.2 “十个附属系统”

3.2.1生态恢复系统

恢复建设过程中破坏的植被、美化站房周边的环境。

3.2.2低碳减排系统

太阳能发电，智能数字贮电、数字智能稳压，多功能高精度稳压分级供电输出，降低能耗、节能减排。

3.2.3雨水回贮消防系统

建设雨水回贮池，回收雨水，配备高压水泵消防装置，既能及时扑灭可能发生的火灾，又能达到循环利用雨水的效果。

3.2.4安防监控和数据传输系统

掌握运行，了解情况，智能传输，实时监控。通过现代科技手段，既能看清楚山上情况，又能进行远程控制。

3.2.4.1 建立电视墙，在站部控制室更直观了解监则平台运行的情况，及时发现问题，及时排除隐患，能连续有效向国家提供监测数据。

3.2.4.2 采用光纤传输，更加快捷稳定。数字图像和监测数据都能通过光纤传输到我站，再传送至中国环境监测总站和省环保厅。

3.2.4.3 全球眼。随时都能在手机上看到站点运行状况，并能与中国环境监测总站和福建省环保厅信息中心对接，使福建省环保厅也能随时调看我站运行状态。

3.2.5防雷系统

塔针结合，区域防雷，确保机房安全。山顶属于落雷区，建设防雷系统是人身安全和仪器安全的重要保障措施。目前已建立3个防雷塔，2个建筑屋顶避雷针，接地电阻小于4欧姆。形成了仪器、电器、建筑物、区域的综合防雷系统。

3.2.6交通道路系统

快速通道，方便巡检，消防隔离，保障安全。交通道路是确保人员进出站点方便快捷和安全工作的主要通路，也是应付地面站突发情况的快速通道。由于监测地面站是建设在摩天岭顶峰，山势陡峭，相对高度有200多m，且灌木丛生。施工队采用骡马运输各种建筑材料的方式修建好长度570m共1000级通往新监测平台台阶。并计划修建通往山顶地面站水泥道路，道路建成既是监测通道，又可以作为森林防火隔离带。

3.2.7仪器安装配套系统

标识明确，规格统一。为了确保仪器运行环境和正确识别，摩天岭地面站配置了不锈钢制式仪器柜、零配件柜、消防器材贮放柜，自制法兰接口和风口、各种字、牌、徽、照片、标志等仪器安装配套设备。

3.2.8生活保障系统

改造旧房，保障监测。新购一批必备的家具和生活用具，并对旧站点进行改造，使新监测平台具备保障专家和巡检人员在工作中休息生活的基本功能。

3.2.9供电系统

稳定供电，保障运行。电力是决定仪器运行的关键，没有电力就无法进行仪器运转。为了保证摩天岭新监测地面站建成后能够有稳定的供电电源，经多方协调，与武夷山景区管委会等有关部门进行了多次协商解决。同时，由于市电需长途输电，受自然条件影响，电流电压难以确保相对稳定。作为补充供电的措施，4kW太阳能发电系统的建成既提高了供电的稳定性，又达到了节能减排的效果。

3.2.10人员培训系统

技术培训，业务学习，掌握技能，达到要求。良好的人员素质是保证仪器设备正常运行的关键。武夷山站多次送技术干部到中国环境监测总站及环科院跟班学习，提升业务水平。同时还建立了业务学习制度，组织技术干部开技术分析会议，通过剖析、交流，不断总结提高。

4 结束语

建设科学低碳、节能减排的新背景值监测平台能够进一步提高大气背景值监测数据的准确性、科学性和代表性，更好地反映华东大尺度、宽区域的大气背景和温室气体质量状况。摩天岭地面站的建成，为东部陆地开展大气背景值及温室气体监测工作提供更高的平台。新技术，新体系的应用，促成武夷山大气背景站由过去承担 “大气背景值监测工作” 的单一任务，发展到现在的“以大气背景值监测和温室气体监测为主，同时开展大气降水监测、地表水监测和生态观测”等多个职能。今后还计划充分利用摩天岭新监测平台，增加宇宙射线、核辐射等监测项目，为大气背景监测事业做出更大的贡献。

[1] 陈贻泰. 武夷山全国大气背景值监测站建设和运行探讨[C]. 第十一届全国大气环境学术会议, 2004.