环境空气自动站点位采样口高度的变更

姜 峰，邢巍巍

（大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连 116023）

引言

空气质量监测点位是构成空气质量监测网络的基本要素[1]。环境空气质量评价城市点是以监测城市建成区的空气质量整体状况和变化趋势为目的而设置的监测点，参与城市环境空气质量评价[2]。环境监测点位布设是环境监测工作中的重要环节，监测点位布设是否合理，对环境监测结果的代表性和准确性至关重要[3]。环境空气质量标准（GB3095-2012）中规定需要对二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM10和PM2.5进行监测，常规污染物的点位采样口到附近最高建筑物之间的水平距离和样口周围水平面以上的捕集空间是否符合要求对点位的代表性有着重要意义。随着点位所在建筑物以及周边建筑物的改造会造成点位采样口不满足国家相应技术规范的要求，通过变更采样口高度可以部分解决此类问题。

1 技术依据

1.1 国家技术规范对气态污染物采样口要求

（1） 应采取措施保证监测点附近1 000 m 内的土地使用状况相对稳定。

（2） 点式监测仪器采样口周围，监测光束附近或开放光程监测仪器发射光源到监测光束接收端之间不能有阻碍空气流通的高大建筑物、树木或其他障碍物。从采样口或监测光束到附近最高建筑物之间的水平距离，应为该建筑物与采样口或监测光束高度差的两倍以上，或从采样口至障碍物顶部与地平线夹角小于30°。

（3） 采样口周围水平面应保障270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平应有180°以上的自由空间。

（4） 监测点周围环境状况相对稳定，所在地质条件需长期稳定和足够坚实，所在地点应避免受山洪、雪崩、山林火灾和泥石流等局地灾害影响，安全和防火措施有保障。

（5） 在建筑物上安装监测仪器时，监测仪器的采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m[1]。

（6） 监测点附近无强大的电磁干扰，周围有稳定可靠的电力供应和避雷设备，通信线路容易安装和检修。

（7） 区域点和背景点周边向外的大视野需360°开阔，1～10 km 方圆距离内应没有明显的视野阻断。

（8） 应考虑监测点位设置在机关单位及其他公共场所时，保证通畅、便利的出入通道及条件，在出现突发状况时，可及时赶到现场进行处理。

（9） 采样口离建筑物、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m，若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m 以上[4]。

1.2 国家技术规范对颗粒物（(PM10 和PM2.5）采样口要求

采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m，若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m[5]。

2 存在问题

该空气自动站布设于某单位综合办公楼5 楼（共5层），该综合办公楼经多年使用，需要进行工程改造。改造工程需要按照消防安全设计要求在楼顶加盖消防水站泵房（以下简称泵房），泵房建成后高度为4.1 m；根据办公需要，计划在房屋西侧女儿墙外侧安装电梯一部，配套电梯井高度为1.7 m，高度均以楼顶为基准测算，消防水站泵房、电梯井、采样口的相对位置见图1。

图1 PM2.5、PM10 和气态污染物采样口与新建消防水站泵房相对位置

2.1 消防水站泵房情况

技术人员对新建泵房对采样影响情况进行现场踏勘，PM2.5、PM10及气态污染物采样口距离楼顶高度分别为2 m、1.94 m 及1.35 m；距离消防水站泵房水平距离分别为2.40 m、3.65 m 及5.25 m，结合消防水站泵房高度为4.1 m，房屋与采样口高度差分别为2.1 m、2.16 m 及2.75 m。

PM2.5采样口离消防水站泵房最近，水平距离为2.40 m，满足技术规范“在建筑物上安装监测仪器时，监测仪器的采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m。”的规范要求。根据图1 采样口和新建泵房的相对位置，采样口满足“采样口周围水平面应保障270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平应有180°以上的自由空间”的规范要求。

根据测量计算，消防水站泵房对PM2.5、PM10及气态污染物采样口的主要影响在于无法满足“从采样口或监测光束到附近最高建筑物之间的水平距离，应为该建筑物与采样口或监测光束高度差的两倍以上”的规范要求，即水平距离应大于两倍的高度差。具体测量数据见表1，各采样口与消防水站泵房的位置情况见图2。

图2 点位采样口与消防水站泵房位置示意

表1 各采样口距离消防水站泵房具体测量数据 单位:m

2.2 电梯井情况

根据办公需要，计划在大楼西侧女儿墙外侧安装电梯一部，配套电梯井高度为1.7 m，目前还未动工建设，根据设计图纸结合现场测量情况，PM2.5、PM10及气态污染物采样口距离电梯井距离房屋水平距离分别为4.95 m、4.95 m 及6.93 m（PM2.5、PM10相对电梯井处于一条直线）。PM2.5和PM10采样口距离楼顶高度分别为2 m、1.94 m，高于电梯井，高度差分别为0.3 m和0.24 m，水平距离均为4.95 m，满足“采样口周围水平面应保障270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平应有180°以上的自由空间”和“在建筑物上安装监测仪器时，监测仪器的采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m”的条件，不满足“采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离应大于1 m，若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m”的规范要求。气态污染物采样口距离楼顶高度分别为1.35 m，低于电梯井高度1.7 m，高度差为0.35 m，结合图2采样口和新建消防水站泵房相对位置，采样口南面和西面均有障碍物，不能满足“如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平应有180°以上的自由空间”和“若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m 以上”的规范要求。具体测量数据见表2，各采样口与电梯井的位置情况见图3，PM2.5、PM10相对电梯井处于一条直线高度，高度差别不大，图3 统一标识。

图3 点位采样口与电梯井位置示意

表2 各采样口距离电梯井具体测量数据 单位:m

3 解决方案

针对PM2.5及PM10采样口不符合“从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的水平距离，应为该障碍物与采样口或监测光束高度差的两倍以上”（泵房影响）及“若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m”（电梯井影响）的情况，经计算将PM2.5及PM10采样口距离楼顶高度均抬高至3 m（分别抬高1 m 及1.06 m），即可满足相关规范要求。抬高后PM2.5及PM10采样管长度分别为4.5 m 及4.56 m，均符合《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统安装验收技术规范》（HJ 655-2013）采样管长度不超过5 m的要求。

针对气态污染物采样口不符合“从采样口或监测光束到附近最高障碍物之间的水平距离，应为该障碍物与采样口或监测光束高度差的两倍以上”（泵房影响）、“如果采样口一边靠近建筑物，采样口周围水平面应有180°以上的自由空间”（电梯井影响）及“若支撑物表面有实体围栏，采样口应高于实体围栏至少0.5 m 以上”（电梯井影响）的情况，经计算将气态污染物采样口距离楼顶高度抬高至2.2 m（抬高0.85 m），即可满足相关规范要求（详见表3 及表4）。

表3 星海三站点位采样口抬高后与泵房情况 单位:m

表4 星海三站点位采样口抬高后与电梯井情况 单位:m

空气质量监测点位根据区域和监测目的分为国控子站、省控子站和市控子站，按现阶段事权划分原则对应国家事权、省级事权和市级事权。采样口高度的调整可能会对监测结果产生影响，必须报相应事权责任部门审批后进行实施，避免出现人为干扰监测的问题。采样口高度的调整可能会对监测结果产生影响，在调整前可选取原采样口位置、PM2.5、PM10和气态污染物采样口提高后位置和周边参考点位置开展同步比对监测。通过同步比对监测，可以分析采样口高度调整对空气质量监测点位监测的影响，在PM2.5、PM10和气态污染物采样口提高后位置和可采用周边参考点位置采样设备可采用微型空气站进行，PM2.5、PM10和气态污染物分析原理应与自动站监测设备相同，并按国家比对监测要求进行准备，监测前进行设备时间同步，按照国家质控要求对监测设备进行校准，参与比对监测设备与自动站监测设备进行同步监测，根据比对监测结果进行抬高采样口的技术说明。

4 结论

点位所在建筑物以及周边建筑物的改造会造成点位采样口不满足国家相应技术规范的问题，随着城市的发展会经常发生，在城市建成区选择新的监测点位又受电力接入、用地审批等客观条件的制约，因此基于自动站本身条件，通过抬高采样管高度的方式解决此类问题是目前切实可行的方法。