气溶胶+网格空气站系统在城市环境监测中的应用

摘要：作为城市这样一个大型区域，在空气质量改善的过程中迫切需要一些先进的监测手段，本文提供了一种网格化空气质量监测系统叠加气溶胶激光雷达监测系统的应用实例。

关键词：气溶胶、网格空气站、环境质量

随着时代的不断进步，公众的环境意识在逐渐增强，环境监测的手段也越来越多。特别是城市整体区域，为了督促各类企业改进生产工艺和治理设备，并减少排放，需通过建立网格化监控体系 ，提高环境监测的效果和效率。

网格化空气站监测因子：PM10、PM2.5、NO2、SO2、CO、O3和气象五参数

气溶胶激光雷达：可进行水平扫描扫测、垂直观测、锥形扫描观测。科獲取气溶胶粒子在大气中的时空分布，还可以获取大气气溶胶消光系数、退偏振比、颗粒物浓度、边界层高度、云信息等，可应用于重污染过程分析、污染快速溯源、事故应急监测、评估污染扩散趋势等。

1、网格化空气站简介：

H6型微型环境空气质量监测系统是一款用于提供室外空气污染物实时、准确检测的经济型产品。虽然其性能已经接近自动监测系统水准，与市面上便宜的备选产品相比，H6所提供的监测数据可以媲美标准站。而且能根据经认证的参考标准现场进行校准，确保其具有最佳的可追溯性，是一款性价比超高的空气质量监测产品。

主要特点：

无需更换采样切割器，可同时测量PM10、PM2.5质量浓度;

根据经可追溯的参考标准现场进行校准

选配零气校准模块;

选用四电极高精度进口传感器;

模块化设计，配置任意组合，便于按需设定不同监测因子，适合大规模网格化布点;

电路采用工业级嵌入式处理器，可适合严苛室外环境;

颗粒物采样采用动态加热控制。去除水雾对测量的影响;

系统采用双通道通信方式，在极端情况下实现通信，保证数据连续性;

可远程读取系统状态信息，并可实现远程控制、远程诊断;

终端设备可远程升级软件，保证用户可以使用最新的应用程序;

可选配各种参数IP摄像头，保证夜间和视距拍摄要求，可自动抓拍。

2、气溶胶监测激光雷达简介：

HPL大气气溶胶监测激光雷达（高能扫描激光雷达）以激光为探测光源，通过激光与大气相互作用对大气进行探测。光波与大气中介质相互作用，产生包含气体分子和气溶胶粒子有关信息的辐射信号，利用反演方法就可以从中得到关于气溶胶和气体分子的信息。激光雷达采用波长532nm激光对大气气溶胶进行遥感探测。雷达通过对532nm垂直和水平偏振信号的探测，解析大气消光系数、退偏振比廓线、边界层高度、光学厚度等参数，进而可获取大气气溶胶时空分布特征、污染层时空变化、气溶胶输送和沉降等信息。

3、应用实例

根据城市布局及工业园区有毒、有害气体分布情况、环境敏感区划分、主导风向等因素，再结合勘点的实际情况，对区域进行网格划分，布局了15个监测点位，在长途电信传输局站、二中站、工业区站、农业局站、邮政大楼站、经信委站、客运东站站、夏河商城站、慈爱医院站、海潮大厦站、刘祠堂站、处州府城站、寿元湖公园站、三联文体站共计14个点位处每个点位安装了一套网格化微型环境空气质量监测系统，在金融大厦点位安装了一套大气气溶胶监测激光雷达，15套系统分别通过4G卡组网，直传城市市环境空气综合数据平台。

安装调试后对系统进行了稳定性测试：

监测系统连续稳定运行不少于14天。

试运行结束时，计算监测系统数据捕获率，达到90%以上为符合。

数据捕获率（%）=（系统正常运行小时数/试运行总小时数）*100%

系统正常运行小时数=试运行总小时数-系统故障小时数

试运行阶段微型空气站运行情况：

试运行时间连续14天，数据捕获率分别为：长途电信传输局站98.8%、二中站94.3%、工业区站96.1%、农业局站95.8%、邮政大楼站94.3%、经信委站94.6%、客运东站站94.3%、夏河商城站95.8%、慈爱医院站94.3%、海潮大厦站94.3%、刘祠堂站94.3%、处州府城站92.9%、寿元湖公园站94.3%、三联文体站94.6%。

试运行阶段雷达设备运行情况：

污染物浓度较高区域捕捉的示意图：

11月25日17：38-11月25日18：04，污染物浓度较高区域为：管后附近、冒险岛水世界附近，气象条件：风场（东北风二级）、温度（11℃）、湿度（70%）。

11月26日10：58-11月26日11：24，污染物浓度较高区域为：九里村南侧，气象条件：风场（东北风二级）、温度（11℃）、湿度（68%）。

总结与体会：

系统建成后，可实时展示城市区域各功能站点的实时数据，统计并分析站点数据排名，利用精细网格化区域监测和实时多尺度溯源分析，达到监测、预警、溯源等目的，协助城市主管部门快速准确定位重点污染源，未城市空气质量改善措施提供科学的数据支撑，保障治理工作的时效性，切实推动城市空气质量改善。

姓名：钱文伟，出生年：1966年3月22日，性别：男，民族：汉族，籍贯：浙江杭州，学历：大学，职称：工程师，研究方向：环境科学