環(huán)境空氣自動站點(diǎn)位采樣口高度的變更

姜 峰，邢巍巍

（大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116023）

引言

空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位是構(gòu)成空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基本要素[1]。環(huán)境空氣質(zhì)量評價城市點(diǎn)是以監(jiān)測城市建成區(qū)的空氣質(zhì)量整體狀況和變化趨勢為目的而設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)，參與城市環(huán)境空氣質(zhì)量評價[2]。環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)是環(huán)境監(jiān)測工作中的重要環(huán)節(jié)，監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)是否合理，對環(huán)境監(jiān)測結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要[3]。環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012）中規(guī)定需要對二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM10和PM2.5進(jìn)行監(jiān)測，常規(guī)污染物的點(diǎn)位采樣口到附近最高建筑物之間的水平距離和樣口周圍水平面以上的捕集空間是否符合要求對點(diǎn)位的代表性有著重要意義。隨著點(diǎn)位所在建筑物以及周邊建筑物的改造會造成點(diǎn)位采樣口不滿足國家相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的要求，通過變更采樣口高度可以部分解決此類問題。

1 技術(shù)依據(jù)

1.1 國家技術(shù)規(guī)范對氣態(tài)污染物采樣口要求

（1） 應(yīng)采取措施保證監(jiān)測點(diǎn)附近1 000 m 內(nèi)的土地使用狀況相對穩(wěn)定。

（2） 點(diǎn)式監(jiān)測儀器采樣口周圍，監(jiān)測光束附近或開放光程監(jiān)測儀器發(fā)射光源到監(jiān)測光束接收端之間不能有阻礙空氣流通的高大建筑物、樹木或其他障礙物。從采樣口或監(jiān)測光束到附近最高建筑物之間的水平距離，應(yīng)為該建筑物與采樣口或監(jiān)測光束高度差的兩倍以上，或從采樣口至障礙物頂部與地平線夾角小于30°。

（3） 采樣口周圍水平面應(yīng)保障270°以上的捕集空間，如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平應(yīng)有180°以上的自由空間。

（4） 監(jiān)測點(diǎn)周圍環(huán)境狀況相對穩(wěn)定，所在地質(zhì)條件需長期穩(wěn)定和足夠堅(jiān)實(shí)，所在地點(diǎn)應(yīng)避免受山洪、雪崩、山林火災(zāi)和泥石流等局地災(zāi)害影響，安全和防火措施有保障。

（5） 在建筑物上安裝監(jiān)測儀器時，監(jiān)測儀器的采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m[1]。

（6） 監(jiān)測點(diǎn)附近無強(qiáng)大的電磁干擾，周圍有穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)和避雷設(shè)備，通信線路容易安裝和檢修。

（7） 區(qū)域點(diǎn)和背景點(diǎn)周邊向外的大視野需360°開闊，1～10 km 方圓距離內(nèi)應(yīng)沒有明顯的視野阻斷。

（8） 應(yīng)考慮監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置在機(jī)關(guān)單位及其他公共場所時，保證通暢、便利的出入通道及條件，在出現(xiàn)突發(fā)狀況時，可及時趕到現(xiàn)場進(jìn)行處理。

（9） 采樣口離建筑物、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m，若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m 以上[4]。

1.2 國家技術(shù)規(guī)范對顆粒物（(PM10 和PM2.5）采樣口要求

采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m，若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m[5]。

2 存在問題

該空氣自動站布設(shè)于某單位綜合辦公樓5 樓（共5層），該綜合辦公樓經(jīng)多年使用，需要進(jìn)行工程改造。改造工程需要按照消防安全設(shè)計(jì)要求在樓頂加蓋消防水站泵房（以下簡稱泵房），泵房建成后高度為4.1 m；根據(jù)辦公需要，計(jì)劃在房屋西側(cè)女兒墻外側(cè)安裝電梯一部，配套電梯井高度為1.7 m，高度均以樓頂為基準(zhǔn)測算，消防水站泵房、電梯井、采樣口的相對位置見圖1。

圖1 PM2.5、PM10 和氣態(tài)污染物采樣口與新建消防水站泵房相對位置

2.1 消防水站泵房情況

技術(shù)人員對新建泵房對采樣影響情況進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，PM2.5、PM10及氣態(tài)污染物采樣口距離樓頂高度分別為2 m、1.94 m 及1.35 m；距離消防水站泵房水平距離分別為2.40 m、3.65 m 及5.25 m，結(jié)合消防水站泵房高度為4.1 m，房屋與采樣口高度差分別為2.1 m、2.16 m 及2.75 m。

PM2.5采樣口離消防水站泵房最近，水平距離為2.40 m，滿足技術(shù)規(guī)范“在建筑物上安裝監(jiān)測儀器時，監(jiān)測儀器的采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m?！钡囊?guī)范要求。根據(jù)圖1 采樣口和新建泵房的相對位置，采樣口滿足“采樣口周圍水平面應(yīng)保障270°以上的捕集空間，如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平應(yīng)有180°以上的自由空間”的規(guī)范要求。

根據(jù)測量計(jì)算，消防水站泵房對PM2.5、PM10及氣態(tài)污染物采樣口的主要影響在于無法滿足“從采樣口或監(jiān)測光束到附近最高建筑物之間的水平距離，應(yīng)為該建筑物與采樣口或監(jiān)測光束高度差的兩倍以上”的規(guī)范要求，即水平距離應(yīng)大于兩倍的高度差。具體測量數(shù)據(jù)見表1，各采樣口與消防水站泵房的位置情況見圖2。

圖2 點(diǎn)位采樣口與消防水站泵房位置示意

表1 各采樣口距離消防水站泵房具體測量數(shù)據(jù) 單位:m

2.2 電梯井情況

根據(jù)辦公需要，計(jì)劃在大樓西側(cè)女兒墻外側(cè)安裝電梯一部，配套電梯井高度為1.7 m，目前還未動工建設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合現(xiàn)場測量情況，PM2.5、PM10及氣態(tài)污染物采樣口距離電梯井距離房屋水平距離分別為4.95 m、4.95 m 及6.93 m（PM2.5、PM10相對電梯井處于一條直線）。PM2.5和PM10采樣口距離樓頂高度分別為2 m、1.94 m，高于電梯井，高度差分別為0.3 m和0.24 m，水平距離均為4.95 m，滿足“采樣口周圍水平面應(yīng)保障270°以上的捕集空間，如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平應(yīng)有180°以上的自由空間”和“在建筑物上安裝監(jiān)測儀器時，監(jiān)測儀器的采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m”的條件，不滿足“采樣口離建筑物墻壁、屋頂?shù)戎挝锉砻娴木嚯x應(yīng)大于1 m，若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m”的規(guī)范要求。氣態(tài)污染物采樣口距離樓頂高度分別為1.35 m，低于電梯井高度1.7 m，高度差為0.35 m，結(jié)合圖2采樣口和新建消防水站泵房相對位置，采樣口南面和西面均有障礙物，不能滿足“如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平應(yīng)有180°以上的自由空間”和“若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m 以上”的規(guī)范要求。具體測量數(shù)據(jù)見表2，各采樣口與電梯井的位置情況見圖3，PM2.5、PM10相對電梯井處于一條直線高度，高度差別不大，圖3 統(tǒng)一標(biāo)識。

圖3 點(diǎn)位采樣口與電梯井位置示意

表2 各采樣口距離電梯井具體測量數(shù)據(jù) 單位:m

3 解決方案

針對PM2.5及PM10采樣口不符合“從采樣口或監(jiān)測光束到附近最高障礙物之間的水平距離，應(yīng)為該障礙物與采樣口或監(jiān)測光束高度差的兩倍以上”（泵房影響）及“若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m”（電梯井影響）的情況，經(jīng)計(jì)算將PM2.5及PM10采樣口距離樓頂高度均抬高至3 m（分別抬高1 m 及1.06 m），即可滿足相關(guān)規(guī)范要求。抬高后PM2.5及PM10采樣管長度分別為4.5 m 及4.56 m，均符合《環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（HJ 655-2013）采樣管長度不超過5 m的要求。

針對氣態(tài)污染物采樣口不符合“從采樣口或監(jiān)測光束到附近最高障礙物之間的水平距離，應(yīng)為該障礙物與采樣口或監(jiān)測光束高度差的兩倍以上”（泵房影響）、“如果采樣口一邊靠近建筑物，采樣口周圍水平面應(yīng)有180°以上的自由空間”（電梯井影響）及“若支撐物表面有實(shí)體圍欄，采樣口應(yīng)高于實(shí)體圍欄至少0.5 m 以上”（電梯井影響）的情況，經(jīng)計(jì)算將氣態(tài)污染物采樣口距離樓頂高度抬高至2.2 m（抬高0.85 m），即可滿足相關(guān)規(guī)范要求（詳見表3 及表4）。

表3 星海三站點(diǎn)位采樣口抬高后與泵房情況 單位:m

表4 星海三站點(diǎn)位采樣口抬高后與電梯井情況 單位:m

空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位根據(jù)區(qū)域和監(jiān)測目的分為國控子站、省控子站和市控子站，按現(xiàn)階段事權(quán)劃分原則對應(yīng)國家事權(quán)、省級事權(quán)和市級事權(quán)。采樣口高度的調(diào)整可能會對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生影響，必須報(bào)相應(yīng)事權(quán)責(zé)任部門審批后進(jìn)行實(shí)施，避免出現(xiàn)人為干擾監(jiān)測的問題。采樣口高度的調(diào)整可能會對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生影響，在調(diào)整前可選取原采樣口位置、PM2.5、PM10和氣態(tài)污染物采樣口提高后位置和周邊參考點(diǎn)位置開展同步比對監(jiān)測。通過同步比對監(jiān)測，可以分析采樣口高度調(diào)整對空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位監(jiān)測的影響，在PM2.5、PM10和氣態(tài)污染物采樣口提高后位置和可采用周邊參考點(diǎn)位置采樣設(shè)備可采用微型空氣站進(jìn)行，PM2.5、PM10和氣態(tài)污染物分析原理應(yīng)與自動站監(jiān)測設(shè)備相同，并按國家比對監(jiān)測要求進(jìn)行準(zhǔn)備，監(jiān)測前進(jìn)行設(shè)備時間同步，按照國家質(zhì)控要求對監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，參與比對監(jiān)測設(shè)備與自動站監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行同步監(jiān)測，根據(jù)比對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行抬高采樣口的技術(shù)說明。

4 結(jié)論

點(diǎn)位所在建筑物以及周邊建筑物的改造會造成點(diǎn)位采樣口不滿足國家相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的問題，隨著城市的發(fā)展會經(jīng)常發(fā)生，在城市建成區(qū)選擇新的監(jiān)測點(diǎn)位又受電力接入、用地審批等客觀條件的制約，因此基于自動站本身?xiàng)l件，通過抬高采樣管高度的方式解決此類問題是目前切實(shí)可行的方法。