气溶胶质量浓度观测系统建设指南

--10-气溶胶质量浓度观测系统建设指南2023年二月前言大气气溶胶是指悬浮在大气中固态和液态微粒共同组成的多相体系。通常，也将大气中悬浮的固态或液态微粒称为气溶胶。在污染的城市大气中，大气气溶胶可以降低大气能见度，影响人类安康。从区域和全球尺度上看，气溶胶有转变气候类型和水循环的潜势。气溶胶的气候效应表现为通过散射和吸取太阳光而直接转变全球辐射总量和分布，也可以作为云的分散核转变云、雾的形成从而间接影响全球气候。mg/m30μm或者μg/m3等。其中PM (粒径小于等于1 )，PM 〔粒径小于等于0μm10 2.51(标。同时，还与人体安康等有着亲热的联系，颗粒物的大小打算了它们最终在呼吸道中的位置。较大的颗粒物往往会被纤毛和黏液过滤，无法1通过鼻子和咽喉然而小于10微米的颗粒物即可吸入颗粒〔PM ，102.5微米的颗粒物，细颗粒物PM ，更易吸附有毒害的物质。由于体积更小PM 具有更强2.5 2.5的穿透力，可能抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换。更小的微粒〔100纳米〕会通过肺部传递影响其他器官。为标准气溶胶质量浓度观测系统建设，确保气溶胶质量浓度观测资料的代表性、准确性、可比较性和长期、稳定运行，依据《关于加强雾〔气办发[2023]64号〕的要求，中国气象局综合观测司组织中国气象局气象探测中心编写了本指南。目 录一、现状与需求分析 1.中国气象局气溶胶质量浓度观测现状..................................................................................-5-2.中国气象局气溶胶质量浓度观测的需求..............................................................................-6-3．差距分析.................................................................................................................................-7-二、建设方案的编制........................................................................................................................-7-1. 布局设计...............................................................................................................................-8-2.建设内容..................................................................................................................................-8-三、站址的选择................................................................................................................................-9-1．根本要求..............................................................................................................................-10-2．探测环境要求......................................................................................................................-10-3．供电、防雷要求..................................................................................................................-10-4．通信要求..............................................................................................................................-11-5．观测室..................................................................................................................................-11-.................................................................................................................-.11-五、设备选型..................................................................................................................................-11-1.总体要求...............................................................................................................................-11-2.设备要求...............................................................................................................................-11-3.设备安装要求.......................................................................................................................-12-.................................................................................................................-.12-1.观测室...................................................................................................................................-12-2.观测场地及围栏...................................................................................................................-13-3.仪器安装架设工作台...........................................................................................................-13-4.根底设施建设工程验收.......................................................................................................-13-七、数据传输..................................................................................................................................-13-1.建立省级观测数据信息处理中心.......................................................................................-13-2.组网方式...............................................................................................................................-14-3.传输频次...............................................................................................................................-14-4.传输的数据文件命名及格式...............................................................................................-14-5.对信息中心的根本要求.......................................................................................................-14-八、实时质量掌握..........................................................................................................................-15-1.采样级的质量掌握...............................................................................................................-15-2.实时数据质量掌握...............................................................................................................-15-3.传输质量监控.......................................................................................................................-15-九、资料归档..................................................................................................................................-16-1.原始数据归档.......................................................................................................................-16-2.实时上传数据归档...............................................................................................................-16-3.资料的质量掌握...................................................................................................................-16-十、技术保障..................................................................................................................................-16-1.运行状态实时监控...............................................................................................................-16-2．运行维护...............................................................................................................................-17-3．技术保障...............................................................................................................................-17-十一、其他有关事宜 错误未定义书签。一、现状与需求分析中国气象局气溶胶质量浓度观测现状中国气象局所属的气象观测站中，开展气溶胶质量浓度长期观测的主要有全球和区域大气本底站、大气成分观测站和沙尘暴观测站，以及各省〔市、区〕自建的环境气象观测站，开展了气溶胶PM

、PM10

、PM1质量浓度观测。所承受的连续在线的气溶胶质量浓度测量技术，主要有基于光学散射技术的GRIMM180TEOM1400a应对气候变化、评估人类活动造成的大气成分转变对天气气候、环境、生态影响等。在全球和区域大气本底站网中，瓦里关、金沙、香格里拉、阿克达GRIMMPM10

PM2.5

质量浓度进展观测；上甸子使用TEOMPM2.5

观测，TEOMPM10

质量浓度的观GRIMMPM和PM10

质量浓度进展观测。沙尘暴站网中，主要使用TEOM质量浓度监测仪开展了PM10

质量浓度的观测。为加强和开展雾霾天气观测预报效劳工作，天津、河北、辽宁、上海、江苏、湖北、广东等省〔区、市〕42PM

或2.5PM1由于气溶胶质量浓度分布的空间性、局域性较强，全国气象部门开气溶胶质量浓度观测的站点较少，还不能反映人类活动集中地区，尤其是人口密集、人类活动频繁的城市地区的颗粒物浓度水平。需求分析大气气溶胶可以降低大气能见度，影响人类安康。从区域和全球尺度上看，气溶胶有转变气候类型和水循环的潜势。气溶胶的气候效应表现为通过散射和吸取太阳光而直接转变全球辐射总量和分布，也可以作为云的分散核转变云、雾的形成从而间接影响全球气候。102.510 随着公众的安康和环保意识的增加，空气质量更加受到关注。争论说明细粒子对人体安康的危害更大，空气中的较大颗粒物往往会被纤毛和黏液过滤，无法通过鼻子和咽喉，而小10微米的颗粒物PM ，可以穿透这些屏障到达支气管和肺泡小于2.微米的细颗粒〔PM 由于体积更小，具有更强的穿透力，可能抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换。由于大气中的粗、细粒子来源和形成机制并不一样，准确测量气溶胶PM 和PM 浓度，对进一步分析大气气溶胶来源和形成机102.510 PM2.5由于粒径在0.1~1.0微米左右的粒子消光效率最大，故同样质量的细粒子要比粗粒子〔粒径2.5微米以上粒子〕具有更大的消光作用。同时，由于细粒子主要是由大气中的气粒转化过程形成的二次气溶胶粒子构成，这些粒子往往具有更强的亲水性，在较高的湿度条件下，粒子长大会大大增加其消光力量，造成能见度的大幅度降低。准确测量气溶胶浓度，尤其是细粒子浓度，对开展能见度预报与效劳有重要意义。由于重污染天气及其造成的低能见度现象往往是由于人类活动排放的大量颗粒物及其气体前体物通过大气物理化学过程产生的二次粒子，尤其是细粒子在肯定的气象条件下形成的，其在人类活动密集区发生更为频繁，影响也更严峻。而目前在城市等人类活动密集区域稀有的观测站网布局不能满足社会和公众对大气颗粒物监测的需求。近年来，交通安全带来了严峻影响，已引起了各级政府、社会公众和媒体的极大关注，开展雾霾观测与预报亦是当务之急。差距分析10 尽管中国气象局大气成分站网，尤其是大气本底站网较早就开展了大气气溶胶PM PM 质量浓度和能见度的观测但由于站点相对稀有，10 区。而对于颗粒物污染严峻，且受颗粒物污染严峻影响的人群和财产集中的城市和兴旺地区却缺少相应的监测站点。很多气象效劳重点城市缺少气溶胶质量浓度的观测站点，远不能满足社会和公众对大气颗粒物监测的需求。二、建设方案的编制各省〔区、市〕气象局要将城市气溶胶质量浓度观测站网建设纳入综合气象观测系统建设总体部署，并乐观争取地方财政支持，做好布局设计，制定建设方案。气溶胶质量浓度观测系统的建设规划包括建设目标、布局设计、建设内容及规模、经费预算等方面内容，由省〔区、市〕气象局制定，并报中国气象局综合观测司备案。布局设计依据《关于加强雾霾监测预报效劳工作的通知》要求，紧紧围绕气象效劳需求，开展气溶胶质量浓度观测布局设计。设计时应遵循如下原则：观测要素。依据雾霾天气预报的分析、公布、检验需求，开展气溶胶质量浓度观测的要素为PM、PM

质量浓度。2.5 10观测站点为保障全国人口稠密区精细天气预报和气象效劳的正常开展，满足中小尺度监测、接近预报、灾难预警分析、公布、检验和模式预报对观测要素的需求，在全国省会城市、副省级城市和中东部地区局部有气象效劳需求的地市级城市，建立PM2.5

和PM10

浓度要素的自动观测站。气溶胶质量浓度观测系统应尽量布设在现有地面气象观测站。气溶胶质量浓度观测系统的观测站址一经确定，应保持长期观测，确需站址变动的，由省〔区、市〕气象局审批，报中国气象局综合观测司备案。建设内容在编制观测站建设方案时，需对设备购置、仪器备件、根底设施建设、运行维持等一并考虑，以保证观测系统的长期、稳定运行。观测设备观测设备包括PM

/不连续电源等。

2.5 10仪器配备件为保证观测站仪器的准时修理和定期标校，各类仪器设备及配件应5:1根底设施建观测系统的根底设施建设包括观测室、观测场、地下管道、设备和电源接入、防雷工程。运行维持观测系统的运行维持包括日常水、电、资料传输、设备标校、设备运输、现场维护和修理等。观测人员观测站应有从事气溶胶质量浓度观测的专、兼职观测人员、装备保障技术人员，以及从事观测数据处理及应用的科研和业务人员。三、站址的选择气溶胶质量浓度观测资料应具有代表性、准确性和可比较性，站址应使其观测资料在肯定空间尺度上能代表本地区的平均状况，或设置在特定地点，满足当地气象效劳的特别需要。在确定观测站位置时，应先确定观测站位置和站点间距。但要避开建在斜坡、谷底等无地域代表性的地方。观测站的站点位置由省〔区、市〕气象局组织选择，在编制建设实施方案前经现场勘察确定。根本要求观测站的站点位置应具有肯定的地域代表性、满足当地气象效劳需要为原则，尽量安置在能保持长期固定的地方，避开频繁迁移。探测环境要求应避开地震、活火山、泥石流、山体滑坡、洪涝等自然灾难多发或频发地区；避开建在陡坡、凹地、大建筑群、山凹、绝壁、森林等局地气候变化猛烈的区域；应选在四周环境相对开阔、气流通畅的地区，四周至少270°范围5°；应避开燃烧、交通以及工、农业生产等局地污染源和其他人类污染活动；或选在当地主要污染源主导风向的上风或侧风方向。供电、防雷要求电线、电路以及相应电气设备的架设等应符合电力部门的要求，并具有良好接地和地网；应配备具有稳压过滤功能的稳压电源或不连续电源，以保证站内供电的电压波动不超过±5%。仪器用电、生活照明用电和观测场用电的线路应各自独立分开，避开相互干扰，并兼顾三相平衡。通信要求站点位置应满足自动观测数据实时传输所需要的〔GPRS、CDMA、ADSL或专线等方式〕通信条件。观测室依据各站目前实际状况，选择一间观测室或箱式房舱，面积需视具体观测工程而定。四、站点信息上报要求各省〔区、市〕气象局在完成建观测站选址和位置信息测定后，要准时将《气溶胶质量浓度观测站建设备案表》报中国气象局综合观测司备案。五、设备选型省及省级以下气溶胶质量浓度观测站的设备选型，由省〔区、市〕气象局组织，并符合规定的性能和要求。总体要求仪器设备应选用与国家级大气成分、沙尘暴观测业务中使用的气溶胶质量浓度观测仪器设备一样型号的设备，以确保观测数据的可比和利于仪器设备运行的技术保障和支撑。设备要求、PM、

2.5

PM 质量浓度观测仪器的测量准确度指标必需符10合中国气象局《大气成分观测业务标准》的要求。10设备选型过程中要广泛调研，留意生产厂家的技术支持、后续效劳力量和本钱。设备选购过程中，应严格依据国家财政部和中国气象局，以及当地政府关于政府选购的有关规定和要求执行。设备安装要求仪器设备的测量和分析单元，应安装在具有温度掌握的观测室〔或箱式房舱〕内专用、稳固的工作台上。仪器四周应留有足够的空间，以便于仪器的散热和检修。系统的专用进气管的进气口应安装在室外，进气管口应高于观测室1.2～1.5m4m。六、根底设施建设要求观测站的根底设施建设包括观测室、观测场地、仪器根底、地下管道、仪器接地和设施防雷等工程。对观测场地、观测场围栏、场地下垫面等要求参照《地面气象观测标准》规定执行。观测室观测室的面积应依据所开展的观测工程进展核定。观测室可对已有的观测房屋进展改造而成，也可承受箱式房舱作为观测室。观测室内地面、墙壁、顶棚应承受不易起尘的环保材料。应不受强震惊、强电磁辐射的干扰，室内环境应保持干净，室内温度、湿度应依据仪器运行的环境要求保持相对稳定，取暖应承受空调或电暖气设备。依据当地的环境特点，实行适当的防虫措施。依据观测工程的技术要求，可在观测室顶部及侧壁的适当位置预留管线孔洞。屋顶应具有肯定的承重力量，以便仪器安装和维护。观测场地及围栏应设置地面保持自然平坦的观测场地。观测场地一般应设置结实、稀疏、美观的围栏，其高度可依据安全防护和与周边环境相协调为宜；设置在机关、园林等绿地环境中的观测场地，尽量承受美观的纯白色工艺围栏；围栏外侧应设立观测场的社会作用和受法律保护的告示牌。仪器安装架设工作台工作台应平坦、稳固，耐磨和抗腐蚀。根底设施建设工程验收观测站根底设施建设工程，由省〔区、市〕气象局组织检查、验收，验收不合格的，必需准时调整或改进。七、数据传输建立省级观测数据信息处理中心依据“信息集合、统一治理、资料共享”的原则，各省〔区、市〕气象局应建立省级观测数据信息处理中心，以组网方式实时收集所辖气溶胶质量浓度观测站的数据，实时上传到国家气象信息中心。并建立省级气溶胶质量浓度数据库，满足省内气象效劳和业务科研的需求。地〔市、州、盟〕气象局也可建立地级观测数据信息处理分中心，实时收集所辖气溶胶质量浓度观测站的数据，并建立地级气溶胶质量浓度数据库，实时上传到省级数据信息处理中心。组网方式观测台站、地级观测数据信息处理分中心、省级观测数据信息中心以及国家气象信息中心之间的数据传输通过现有气象观测数据传输网络进展。传输频次1小时。传输的数据文件命名及格式观测站上传的气溶胶质量浓度观测数据承受统一的命名方式，数据文件命名和格式参见气象行业标准《大气成分观测资料分类与编码》〔QX/T124-2023〕和《大气成分观测数据格式〔QX/T132-2023。对信息中心的根本要求监视，具有数据的补收、补传等功能。InternetPM2.5、PM10观测数据进展实时数据显示的网站。能够依据中国气象局有关规定形成正点或加密上传数据文件，并实现实时上传，数据传输时限要求请参见附件。能够依据大气成分观测数据质量掌握信息采集与传输的有关规定气测函[2023]16号上传现场质量掌握信息文件。24国家气象信息中心。八、实时质量掌握各级观测数据信息中心要依据有关规定，对上传的实时数据质量进展监控，并实施质量掌握，以确保观测资料的准确。采样级的质量掌握加强对设备的日常运行维护工作，健全维护、检修和标校体系，准时觉察和排解设备故障，对采样数据的可疑性、可疑变化率进展检查和处理，确保自动观测数据的完整、准确、牢靠。实时数据质量掌握在观测数据信息处理中心以软件方式对各自动观测要素测量值的合理性、时间全都性、内部全都性、规律关系、气候学极值等进展检查。可以承受一样时次邻近站点资料比照和单个站点各要素时间变化规律等方法对接收到的每份数据进展检查。当觉察明显过失时，将过失数据在上传和应用数据文件中予以删除，并将有过失的站点通告有关部门进展检查和修理；对正点资料的过失状况要进展统计和公布。传输质量监控观测数据信息处理中心要对实时资料的上传、收集、入库、转存状况进展实时监控，对单站上传的准时率、到报率等状况进展动态统计和24或有数据质量问题时，要准时通告有关部门进展处理。九、资料归档自动观测资料对于雾霾天气系统监测预报和应用有着重要的价值，须将这些贵重的资料准时进展归档。原始数据归档观测站的原始观测数据，由各省〔区、市〕资料部门存储、归档，永久保存。实时上传数据归档须依据有关规定，将观测站上传的原始数据按日、月生成日观测数据文件和月观测数据文件，并归档，永久保存。、探测环境等附加信息。资料的质量掌握各省〔区、市〕气象局要制定观测站资料归档的治理方法，落实职责，通过有关审核软件、审核方法对归档资料进展审核、纠错，确保归档资料的完整、准确。十、技术保障完善的技术保障措施是观测站观测质量、运行质量的根本保证，须在建设中予以充分考虑和安排。运行状态实时监控各省〔区、市〕气象局在技术保障部门建立省级观测站运行实时监控系统，依据实时上传的观测信息、状态信息等数据实时监视观测系统的运行状态。讯模块的工作故障，准时报警提示，并通知所属运行维护部门进展检查处理；监视供电状况，觉察供电特别时准时报警提示，并通知所属运行维护部门进展检查处理；通过收集到的要素数据质量，监视仪器设备的运行状况，觉察明显过失、疑误应准时报警提示，并通知有关部门处理；对设备运行状况、设备完好率等进展统计、分析。运行维护各省〔区、市〕气象局应当制定观测站的运行维护治理方法，明确各级气象部门对区域站的运行治理职责，明确日常维护职责；定期对仪器设备进展现场检查、测试和标校；常常检查仪器设备的运行和安装状态，维护观测场地和设施，确保观测站运行稳定和状态完好。技术保障各省〔区、市〕气象局应当制定观测站的技术保障治理方法，建立分级保障体系和措施，明确省、地、县的技术保障职责，储藏肯定数量的仪器配、备件和消耗材料；参照中国气象局大气成分观测站网对相关仪器现场检查、标校的有关规定，定期对观测仪器进展标校；准时排解仪器故障，确保观测站的长期、稳定运行和观测资料的准确、完整。

全国省会城市及副省级城市气溶胶质量浓度观测系统建设状况表依据中国气象局办公室《关于加强雾霾监测预报效劳工作的通知》〕PM

、PM2.5

质量浓度观测的要求，在全国省会城市、副省级城市和中东部地区局部有气象效劳需求的地市级城市，开展PM

2.5

质量浓度观测。类别城市GRIMMTEOMTH备注北京已建朝阳天津已建铁塔石家庄太原类别城市GRIMMTEOMTH备注北京已建朝阳天津已建铁塔石家庄太原呼和浩特上海已建浦东福州南昌省会城市合肥〔21郑州已建个〕长沙南宁已建海口重庆贵阳昆明拉萨已建兰州银川西宁已建乌鲁木齐已建副省级城市哈尔滨〔15长春已建96沈阳已建个〕个〕济南南京杭州广州武汉成都西安大连青岛宁波深圳已建已建已建已建已建已建已建附件二

气溶胶质量浓度观测系统数据文件命名、格式和传输时限参考一、气溶胶质量浓度观测系统数据文件命名规章溶胶质量浓度观测系统上传到国家气象信息中心的数据文件命名规章为：Z_CAWN_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_AER-FLD-观测要素种类.txt各段的具体说明如下：Z：固定编码，表示国内交换资料；I：表示后面IIiii字段为观测站站号；IIiii5位观测站站号；yyyymmddhhMMss：是一个固定长度的日期时间字段，为文件生成的时间〔UTC，世界时。其中：yyyy为年，4位；MM为月，2位；dd为日，2位；hh为小时，2位；mm表示为分钟，2位；ss为秒，2位。O：固定编码，表示观测资料；AER：固定编码，表示气溶胶类观测资料；1表1. 观测要素种类编码表序号序号要素名称编码说明1质量浓度多要素PMMUL数据文件中包含PM10、PM2.5等多种粒径范围的质量浓度数据文件中包含多通道气溶胶粒子数数据文件中包含多通道气溶胶粒子数2数浓度NSD浓度数据文件中仅包含粒径范围为PM2.53PM2.5质量浓度PM25的气溶胶粒子质量浓度txt：固定编码，表示文本文件。二、气溶胶质量浓度观测系统数据文件的格式使用GRIMM180仪器的多要素养量浓度PMMUL数据格式见表238列参数。表2. 质量浓度多要素PMMUL小时文件数据格式列字段说明数位01观测站的区站号5位02工程代码4位03年4位04日3位05时分4位06存储位置07重量因数08错误代码09电池电压代码10阀电流11UeL综合订证计数12Ue4气压计数13Ue3备用14Ue2湿度计数15Ue1温度计数16时间间隔17S1风速计量因子18S2风向计量因子19S3降水计量因子20T_K温度斜率订证21H_K湿度斜率订证22P_K气压斜率订证