为一个区域设立空气质量目标
3.4 掌握一个地区的空气质量水平
3.4.2 选取合适的监测站地点
3.4.2.1一氧化碳(CO)
CO的主要来源通常是汽车,因此第一个CO监测站应该选择在人们生活或者工作、周围交通流量大而且有高楼的地方,这些高楼可以阻止空气的流动,导致CO浓度变高。然而,对于这种情况来说也有例外。在一些社区木材燃烧是一种重要的冬季取暖来源,这些地方CO的主要来源就是壁炉或者木头炉。在这种情况下,第一个CO监测站应该选择在晚上气体从居民区飘出来的地方。
3.4.2.2臭氧(O3)
臭氧通常不会直接释放出来,它们会因为大气化学而在空气中生成。臭氧的最高浓度往往会在臭氧生成前体物(VOC和NOX)来源的下风处出现,因此第一个臭氧监测站应该选择在距离该地区VOC和NOX的主要来源下风方向8-15公里的地方。也必须考虑到NO2实际上会临时抑制臭氧的生成,因此处在NO2高浓度的地方的臭氧监测站将会测得偏低的臭氧水平。高车流量的公路,特别是高卡车流量的公路周围的大气中会有很高的NO2水平,因此这些地方的臭氧含量不具有代表性。
3.4.2.3颗粒物(PM)
PM可以直接被释放出来(一次颗粒物),也可以在大气中通过大气化学而形成(二次颗粒物),因此不容易制定一个通用的规则来为PM监测站寻找一个最佳的地点。比如,直接释放出来的PM可以来自于用火电厂和钢铁厂。在这种情况下,根据PM排放源烟囱的高度,PM监测站应该选择在确定的一次颗粒物来源的下风处。在另一方面,在大多数城市地区,问题最大的PM是二次颗粒物。二次颗粒物是由氮氧化物、硫氧化物以及有机物在大气中生成的。跟臭氧相似,这种二次颗粒物将会在氮氧化物、硫氧化物以及有机物主要来源的下风几公里处出现。此外,氨的来源,比如动物饲育场或者其他大型的腐烂物的堆场也可以很快的跟大气中的氮、硫氧化物反应生成颗粒物。比如,洛杉矶颗粒物浓度最高的地方是在洛杉矶市的顺风处,而且直接在一个将很多奶牛限制在一个小的区域的大型乳品厂的下风处。
3.4.2.4氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)
除了一些稀少的情况,比如在铜矿加工厂、大型火电厂或者类似工厂的附近,当今硫氧化物和氮氧化物含量水平很少会直接跟空气质量标准相冲突。因此,对这些污染物的大多数监测是用来支持模型研究,帮助提高对于发生在感兴趣区域的跟臭氧和PM的生成相关的大气化学的理解。因此,这些监测站点最好建立在能够估计污染物平均水平的地方。
3.4.2.5有毒空气污染物
大多数有毒污染物监测是通过移动的形式来进行,而不是采用固定的监测站点来实现。在一些情况下,便携式拖车装备齐全之后就用来监测不同的有毒污染物,并且它们还可以从一个地方移到另一个地方来寻找有毒污染物的最高含量。
3.4.2.6气候变化污染物
只有少数几个世界监测站是用来监测气候变化污染物的。这些污染物在大气中非常稳定,因此不需要对它们进行分区域监测。全球监测通常在很遥远的几个点进行,以便能估计该污染物在整个大气中的平均水平。
3.4.2.7监测点的选择以及监测网的设计
一旦对于某个地区监测的需求确定下来之后,监测点就必须选择在一个适合监测需求的地方。在某个地方建起来的空气监测站的数目取决于该地区的大小、人口数目以及可用的资金。洛杉矶空气质量机构运作着大约34个完整的、比较平均的分布在12,000平方公里的都市区的监控站。智利的圣地亚哥有大约8个监测站点,它们分布在1,400平方公里的面积里。墨西哥的墨西哥城有大约36个监测站点,它们分布在7,800平方公里的面积里。每个地区也会有额外的手工监测站在运行。
最后,出于空气质量管理的目的,分析监测数据,提供质量趋势是非常有价值的。这就需要监测站在同一个地方运行很多年。因此,至少是在确定关键的监测站的地点时,必须非常小心,以确保这些监测站可以在同一个地方运行很长的时期。
需要指出来的是,由几个维持得很好、选址有意义的地方很多年的监测站点组成的监测网比用很多维持得很差或者经常移动的监测站点要更有价值。
3.4.2.8质量保证
已经在前面的讨论中指出来了,在空气质量管理的所有方面,对于质量保证系统的需求都是极为重要的,这对于空气监测来说尤为正确。几乎所有的空气质量监测都依赖于高度灵敏的电子设备的使用,而这些电子设备很容易被灰尘、振动、水汽等所影响,因此必须定期的检查设备性能。检查方法通常是采用校准气体来检查仪器的零点和量程,如果仪器的零点和量程不能合乎要求,通常就要采取人工干涉来确保仪器在被恰当的操作。
空气监测站可以频繁到每秒记录一次数据,然而报告的数据通常是每分钟或者每小时的平均值。从一个大的监测网络所获取的数据量能很快就变得非常庞大,因此,对于数据操作和存储也需要质量保证程序,从而尽可能降低将错误的数据放入空气监测数据库的概率。
CO的主要来源通常是汽车,因此第一个CO监测站应该选择在人们生活或者工作、周围交通流量大而且有高楼的地方,这些高楼可以阻止空气的流动,导致CO浓度变高。然而,对于这种情况来说也有例外。在一些社区木材燃烧是一种重要的冬季取暖来源,这些地方CO的主要来源就是壁炉或者木头炉。在这种情况下,第一个CO监测站应该选择在晚上气体从居民区飘出来的地方。
3.4.2.2臭氧(O3)
臭氧通常不会直接释放出来,它们会因为大气化学而在空气中生成。臭氧的最高浓度往往会在臭氧生成前体物(VOC和NOX)来源的下风处出现,因此第一个臭氧监测站应该选择在距离该地区VOC和NOX的主要来源下风方向8-15公里的地方。也必须考虑到NO2实际上会临时抑制臭氧的生成,因此处在NO2高浓度的地方的臭氧监测站将会测得偏低的臭氧水平。高车流量的公路,特别是高卡车流量的公路周围的大气中会有很高的NO2水平,因此这些地方的臭氧含量不具有代表性。
3.4.2.3颗粒物(PM)
PM可以直接被释放出来(一次颗粒物),也可以在大气中通过大气化学而形成(二次颗粒物),因此不容易制定一个通用的规则来为PM监测站寻找一个最佳的地点。比如,直接释放出来的PM可以来自于用火电厂和钢铁厂。在这种情况下,根据PM排放源烟囱的高度,PM监测站应该选择在确定的一次颗粒物来源的下风处。在另一方面,在大多数城市地区,问题最大的PM是二次颗粒物。二次颗粒物是由氮氧化物、硫氧化物以及有机物在大气中生成的。跟臭氧相似,这种二次颗粒物将会在氮氧化物、硫氧化物以及有机物主要来源的下风几公里处出现。此外,氨的来源,比如动物饲育场或者其他大型的腐烂物的堆场也可以很快的跟大气中的氮、硫氧化物反应生成颗粒物。比如,洛杉矶颗粒物浓度最高的地方是在洛杉矶市的顺风处,而且直接在一个将很多奶牛限制在一个小的区域的大型乳品厂的下风处。
3.4.2.4氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)
除了一些稀少的情况,比如在铜矿加工厂、大型火电厂或者类似工厂的附近,当今硫氧化物和氮氧化物含量水平很少会直接跟空气质量标准相冲突。因此,对这些污染物的大多数监测是用来支持模型研究,帮助提高对于发生在感兴趣区域的跟臭氧和PM的生成相关的大气化学的理解。因此,这些监测站点最好建立在能够估计污染物平均水平的地方。
3.4.2.5有毒空气污染物
大多数有毒污染物监测是通过移动的形式来进行,而不是采用固定的监测站点来实现。在一些情况下,便携式拖车装备齐全之后就用来监测不同的有毒污染物,并且它们还可以从一个地方移到另一个地方来寻找有毒污染物的最高含量。
3.4.2.6气候变化污染物
只有少数几个世界监测站是用来监测气候变化污染物的。这些污染物在大气中非常稳定,因此不需要对它们进行分区域监测。全球监测通常在很遥远的几个点进行,以便能估计该污染物在整个大气中的平均水平。
3.4.2.7监测点的选择以及监测网的设计
一旦对于某个地区监测的需求确定下来之后,监测点就必须选择在一个适合监测需求的地方。在某个地方建起来的空气监测站的数目取决于该地区的大小、人口数目以及可用的资金。洛杉矶空气质量机构运作着大约34个完整的、比较平均的分布在12,000平方公里的都市区的监控站。智利的圣地亚哥有大约8个监测站点,它们分布在1,400平方公里的面积里。墨西哥的墨西哥城有大约36个监测站点,它们分布在7,800平方公里的面积里。每个地区也会有额外的手工监测站在运行。
最后,出于空气质量管理的目的,分析监测数据,提供质量趋势是非常有价值的。这就需要监测站在同一个地方运行很多年。因此,至少是在确定关键的监测站的地点时,必须非常小心,以确保这些监测站可以在同一个地方运行很长的时期。
需要指出来的是,由几个维持得很好、选址有意义的地方很多年的监测站点组成的监测网比用很多维持得很差或者经常移动的监测站点要更有价值。
3.4.2.8质量保证
已经在前面的讨论中指出来了,在空气质量管理的所有方面,对于质量保证系统的需求都是极为重要的,这对于空气监测来说尤为正确。几乎所有的空气质量监测都依赖于高度灵敏的电子设备的使用,而这些电子设备很容易被灰尘、振动、水汽等所影响,因此必须定期的检查设备性能。检查方法通常是采用校准气体来检查仪器的零点和量程,如果仪器的零点和量程不能合乎要求,通常就要采取人工干涉来确保仪器在被恰当的操作。
空气监测站可以频繁到每秒记录一次数据,然而报告的数据通常是每分钟或者每小时的平均值。从一个大的监测网络所获取的数据量能很快就变得非常庞大,因此,对于数据操作和存储也需要质量保证程序,从而尽可能降低将错误的数据放入空气监测数据库的概率。