大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)探討

蔡雅

【摘要】本文主要對(duì)大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中遇到的采樣點(diǎn)布設(shè)、監(jiān)測(cè)儀器的選擇和污染物分析等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討。隨污染地區(qū)的面積，污染源的種類及規(guī)模、地形地勢(shì)及氣象條件的不同，大氣污染的狀況也不同。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選定，同監(jiān)測(cè)儀器的選擇和污染物分析具有同等重要的地位，如果選擇不當(dāng)，會(huì)使所得數(shù)據(jù)價(jià)值不大，并會(huì)對(duì)以后多年的工作都有影響。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境;監(jiān)測(cè);大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)

一、大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采樣點(diǎn)的分布

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)建在所在區(qū)域內(nèi)具有代表性、能夠反映區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量總體水平的地方。因此，經(jīng)過(guò)科學(xué)測(cè)定選出來(lái)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)是可靠、準(zhǔn)確的。

大氣擴(kuò)散風(fēng)洞模擬試驗(yàn)可模擬春、夏、秋、冬自然氣候，包括氣溫氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、地形地貌、建筑物、高山、大海、湖泊等，然后將污染源設(shè)置在實(shí)際地點(diǎn)，調(diào)節(jié)污染源排放濃度，進(jìn)行排放，同時(shí)進(jìn)行全面的測(cè)試，計(jì)算確定污染物最大落地地點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。也可以根據(jù)大氣穩(wěn)定度、地面風(fēng)速、常年風(fēng)向頻率、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、污染源高度等因子，代入大氣擴(kuò)散規(guī)律方程進(jìn)行計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行布點(diǎn)。

二、大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的樣品采集

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)空氣采樣必須經(jīng)過(guò)顆粒物過(guò)濾和發(fā)生干擾物質(zhì)的分離，否則，就會(huì)損壞自動(dòng)測(cè)試儀器和影響測(cè)試精度?？諝庠谔?yáng)光照時(shí)下，空氣中的某些污染物質(zhì)在不停地發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)空氣被抽入光線較暗的采樣管道中，有些光化學(xué)反應(yīng)停止，而且向可逆方向進(jìn)行。

三、大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需要的測(cè)試儀器

自動(dòng)監(jiān)測(cè)無(wú)人操作，空氣采樣，分析測(cè)試組裝在一起，數(shù)據(jù)通過(guò)電話線，或者電傳和無(wú)線通訊送到監(jiān)測(cè)中心主計(jì)算機(jī)。由于這些儀器用于大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)，所以它和實(shí)驗(yàn)室儀器有所區(qū)別，實(shí)驗(yàn)室儀器的采樣和分析均為手動(dòng)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器采用的分析技術(shù)比實(shí)驗(yàn)室儀器在響應(yīng)速度、選擇性和靈敏度幾個(gè)方面要更有特點(diǎn)，另外，因?yàn)樽詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀器工作周期長(zhǎng)，不需維護(hù)能連續(xù)工作幾個(gè)月，需要很好的穩(wěn)定性，而且不用化學(xué)試劑。

（一）測(cè)試響應(yīng)速度

在實(shí)驗(yàn)室分析時(shí)間不很重要，采樣時(shí)間和分析時(shí)間也可不一致，然而，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的分析響應(yīng)時(shí)間一定要求瞬時(shí)完成，因?yàn)槲廴疚餄舛茸兓俣认喈?dāng)迅速，響應(yīng)時(shí)間只要幾秒鐘。一種污染物濃度迅速降低，而另一種污染物濃度增加，決定于風(fēng)向的相關(guān)性，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器要跟上這種變化速度，如果響應(yīng)時(shí)間較慢就會(huì)把有些特殊的數(shù)據(jù)丟失了，或者就不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（二）自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確度

在實(shí)驗(yàn)室樣品可分成幾份，根據(jù)分析程序，經(jīng)多點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)比較分析。在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特殊的重復(fù)測(cè)定是不可能的，因?yàn)榭諝庵形廴疚镌谶B續(xù)變化，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理基于成功的測(cè)量。

（三）選擇性和靈敏度

空氣中污染物濃度一般很低，只有幾個(gè)到幾十個(gè)ppb。自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)計(jì)要求既要消除干擾、又要準(zhǔn)確靈敏。因?yàn)閮x器的體積越小越能滿足實(shí)時(shí)要求，但因進(jìn)樣小，所以方法靈敏度必須很高。

（四）自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的校正

自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器必須經(jīng)過(guò)校正，校正的頻率決定于儀器本身的穩(wěn)定程度。校正信號(hào)也被送到中心主計(jì)算機(jī)存貯起來(lái)，可作為測(cè)量信號(hào)的內(nèi)標(biāo)信號(hào)。

（五）大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)傳通訊

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)傳通訊是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以采幾時(shí)分制（tdm），一般情況下用半雙工通訊。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理兩大部份組成，其基本結(jié)構(gòu)是終端設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸線路（無(wú)線、有線均可），通信控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理設(shè)備，即數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的四大要素。

（六）大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和管理

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)必須有以下幾個(gè)方面的功能，有效的數(shù)據(jù)和它們的相互關(guān)系，特定的采樣次數(shù)和數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和它們代表的意義，測(cè)量濃度的觀察和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，也要有實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算、校正和研究。中心主計(jì)算機(jī)要進(jìn)行各自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站傳送來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)的接收、處理和存貯，做出空氣污染監(jiān)測(cè)的分析報(bào)告和有害物質(zhì)的濃度顯示，對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行功能控制，超過(guò)規(guī)定極限時(shí)自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)報(bào)告通訊線路的工作情況，向所屬各自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站的計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，進(jìn)行子站數(shù)據(jù)檢索、校準(zhǔn)儀器和判斷監(jiān)測(cè)儀器故障等。其控制系統(tǒng)備有時(shí)間程序，數(shù)據(jù)傳遞程序、存貯程序、拉制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)程序以及解析和顯示程序、數(shù)據(jù)格式、繪圖程序等。

系統(tǒng)采用通訊手段和計(jì)算機(jī)管理將所監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)報(bào)告生產(chǎn)調(diào)度和管理部門，使之了解廠區(qū)大氣污染狀況，以便采取措施控制污染。同時(shí)計(jì)算機(jī)還儲(chǔ)存著污染信息，污染標(biāo)準(zhǔn)值，上級(jí)部門下達(dá)的重要環(huán)保治理、管理指令信息，各廠簡(jiǎn)單的生產(chǎn)狀況以及能源消耗和污染狀況，進(jìn)行信息交換。

中心主計(jì)算機(jī)除了上述功能，還有最大污染水平，平均污染頻率分布，并指明與哪些因素有關(guān)，供管理與研究單位做出長(zhǎng)期環(huán)境治理規(guī)劃，最終反饋控制污染。

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，簡(jiǎn)稱環(huán)境數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主要由cobol等語(yǔ)言編制而成。該系統(tǒng)軟件進(jìn)行通訊、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、文件編輯、控制查詢、校正、整理報(bào)表、分析頻率分布、繪圖、警報(bào)和數(shù)據(jù)存貯等。

（七）大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度討論

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的技術(shù)系統(tǒng)，系統(tǒng)中環(huán)節(jié)多，所以每個(gè)環(huán)節(jié)的精度必須控制在一定的范圍之內(nèi)，使所取得的數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)保工作有指導(dǎo)作用。

三、結(jié)語(yǔ)

大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大致可分為自動(dòng)測(cè)試，無(wú)線、有線數(shù)傳通訊和計(jì)算機(jī)處理、控制、管理三個(gè)部份。大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般進(jìn)行二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、總懸浮微粒、硫化氫、碳?xì)浠衔?、臭氧以及風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、雨量、日照度等項(xiàng)目的連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制管理。本文主要闡述大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在建設(shè)過(guò)程中所遇到的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)，如采樣點(diǎn)的分布、樣品采集、數(shù)據(jù)采集、傳輸通訊、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制和管理等進(jìn)行了論述。

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