小議固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)分析

黎斌

（河池市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 廣西河池 547000）

小議固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)分析

黎斌

（河池市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 廣西河池 547000）

本文主要分析固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)，從國內(nèi)外監(jiān)測方法及監(jiān)測技術(shù)方面著手，不斷改進(jìn)及研究固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)與方法。

固定源；低濃度顆粒物；監(jiān)測技術(shù)

前言

顆粒物屬于固定源的煙氣測試過程中一項普通的測試項目，是一個比較成熟的監(jiān)測因子。近年來，顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，排污單位所排放顆粒物濃度逐漸下降，進(jìn)而影響著顆粒物的化學(xué)組成，人們也慢慢重視顆粒物的變化，使得改變固定源顆粒物的監(jiān)測技術(shù)及方法顯得迫在眉睫。

1 對比國內(nèi)外顆粒物的監(jiān)測手段

現(xiàn)階段，測試顆粒物濃度的方法主要有兩種，一種為直接測試法，一種是間接測試法。直接測試法指直接測量顆粒物的重量與采氣的體積，以便計算固定源顆粒物的濃度；間接測試法指經(jīng)測量和顆粒物的特性有關(guān)的因素，進(jìn)而轉(zhuǎn)化出顆粒物的濃度，如表1所示。

表1 對比各種固定源顆粒物濃度監(jiān)測方法

2 分析我國固定源顆粒物的監(jiān)測技術(shù)

當(dāng)前，環(huán)境污染的治理技術(shù)漸漸提升，大多數(shù)固定源的顆粒物都可達(dá)到最低濃度的排放。因管道在脫硫除塵之后，煙氣的濕度差異較大，重量法在測量顆粒物的過程中，會慢慢暴露其不足之處，難以準(zhǔn)確地測試出顆粒物的濃度。對于顆粒物的煙塵濃度，國內(nèi)已經(jīng)出臺了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)《污染源排氣中顆粒物測定及氣態(tài)污染物的采樣方法》，該方法適合用在顆粒物的質(zhì)量濃度大于50mg/m3的情況下，測定顆粒物濃度小于50mg/m3時誤差較大。在以上兩種方法中，主要采用過濾稱重法來測量顆粒物，即應(yīng)用皮托管的平行采樣法對其進(jìn)行采樣，通過自動跟蹤排氣的流速來調(diào)整采樣的流量，進(jìn)而縮短顆粒物的采樣誤差以及現(xiàn)場操作的時間。

3 分析國外固定源顆粒物的監(jiān)測技術(shù)

長期以來，國外在固定源顆粒物采樣與監(jiān)測技術(shù)上進(jìn)行了比較深入的研究，主要研究低濃度的顆粒物采樣與監(jiān)測方法。美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會與美國環(huán)境保護(hù)局等有關(guān)機(jī)構(gòu)針對管道中，低濃度顆粒物采樣的方法做了以下標(biāo)準(zhǔn)：例如，ISO9096-2003：手工測試固定源所排放的一顆顆粒物的質(zhì)量濃度；ANSI/ASTMD633-1998：在顆粒物低濃度的情況下，測量固定源所排放顆粒物的濃度的一種監(jiān)測方法；USEPA method 5I：測定低濃度的顆粒物的排放。

ANSI與ISO均發(fā)布顆粒物大體積的采樣方式。ANSI方法主要規(guī)定收集顆粒物在濾紙上質(zhì)量的最小比值，并利用空白的濾紙與專業(yè)稱量方法和技術(shù)，以便提升低濃度顆粒物測量的精確性；ISO 12141的方法主要規(guī)定在采集低濃度的顆粒物的時候，要將采樣管清洗干凈，規(guī)定采集煙塵的濃度應(yīng)超過整個程序空白值標(biāo)準(zhǔn)的5倍，表明監(jiān)測的結(jié)果正確，若監(jiān)測的數(shù)值低于全程序空白值，則屬于無效的數(shù)據(jù)，這時可采取加大采樣的體積達(dá)規(guī)定要求，進(jìn)而將減少采樣與分析中出現(xiàn)的誤差降到最低。USEPA方法同樣也利用增加采樣體積來測量固定源低濃度的顆粒物。

4 分析固定源顆粒物的監(jiān)測技術(shù)

4.1 完善固定源顆粒物重量法的監(jiān)測技術(shù)

環(huán)境監(jiān)測單位主要是對重量法內(nèi)顆粒物概念、采樣的方法、選擇過濾介質(zhì)、過濾的風(fēng)速、采樣的體積以及測量的準(zhǔn)確度等進(jìn)行對比分析。

4.1.1 顆粒物概念

不管是何種測試方式，從顆粒物概念可知，固定源顆粒物在測試時，少部過濾介質(zhì)多遺留下的鹽、堿類等有關(guān)物質(zhì)，在烘干結(jié)晶之后，應(yīng)屬于顆粒物的一個組成部分，但是透過過濾介質(zhì)所遺漏下的那部分凝結(jié)的顆粒物，是導(dǎo)致固定源顆粒物低濃度監(jiān)測產(chǎn)生誤差的一種關(guān)鍵因素[2]。

4.1.2 采樣方法

從采樣方法上看，ISO標(biāo)準(zhǔn)針對低濃度與高濃度的監(jiān)測，都應(yīng)附著采樣的過濾器加熱條款，以降低煙氣的濕度，并經(jīng)過對前端的清洗實現(xiàn)規(guī)范、合理的稱量。此種采樣方法適合用于監(jiān)測少量的研究實驗，若對一些大量且常規(guī)的顆粒物進(jìn)行監(jiān)測，則會大大地降低重讀法的快捷性與操作性，而且在顆粒物脫洗的過程中，會加大操作的誤差，且國際標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的有關(guān)條款與國內(nèi)的實際情況并不相符。

4.1.3 過濾的風(fēng)速

過濾風(fēng)速主要指氣體經(jīng)過過濾料的速度，濾料過濾的風(fēng)速對布袋除塵器的效率會造成很大影響。利用重量法所采集的顆粒物和布袋除塵的原理具有相似之處。重量測量法主要是依靠富集的原理開展工作，增加采氣量與延長采氣的時間，能有效地保障低濃度顆粒物進(jìn)行采樣測試的準(zhǔn)確性，但是需要注意的是，要保證將過濾風(fēng)速控制在一個合理的范圍之內(nèi)，若過濾的風(fēng)速較大，會使顆粒物直接穿出過濾介質(zhì)。

4.1.4 選擇過濾介質(zhì)材質(zhì)

過濾介質(zhì)質(zhì)量的好壞，對固定源顆粒物捕集的效率會造成很大影響。當(dāng)前的過濾介質(zhì)材質(zhì)是由混合的纖維素、玻璃纖維及石英纖維等構(gòu)成，需要重點分析過濾介質(zhì)在應(yīng)用時，是否發(fā)生熱損失形成負(fù)干擾，是否和煙氣當(dāng)中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對整個結(jié)果產(chǎn)生正干擾。同時要考慮過濾介質(zhì)的強(qiáng)度、耐磨性、耐濕性、耐高溫性以及耐腐蝕性等是否適用。

4.1.5 采樣的體積

對于固定源低濃度顆粒物的采樣，ANSI與ISO都發(fā)布了大體積的采樣方法，此種方法適合用在顆粒物的質(zhì)量濃度小于50mg/m3的情況，能提升監(jiān)測結(jié)果的真實性。據(jù)相關(guān)研究表明，把采樣的時間延長到60min或是90min，能夠大大地提升提升顆粒物測量的再現(xiàn)性，大體積的采樣法可用在監(jiān)測顆粒物的質(zhì)量濃度為5.6mg/m3的情況。但是大體積的采樣方式所適用的工況并不相同，對濕度較大的煙氣來說，過度地加大顆粒物采樣的體積，延長采樣的時間，很有可能會讓一些有已經(jīng)捕捉的顆粒物穿透到過濾筒中，大大降低了顆粒物的濃度。

4.2 固定源顆粒監(jiān)測的精確性

當(dāng)前，國內(nèi)缺乏測量顆粒物濃度的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對不同濃度范圍之內(nèi)，顆粒物濃度的真值很難判定，因此，顆粒物監(jiān)測的精確性只能依靠捕集到的顆粒物的多少進(jìn)行判定，捕集到的顆粒物，表示其結(jié)果與真實值越相近。而且當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測局所應(yīng)用的在線監(jiān)測煙塵濃度測定儀大都沒用就經(jīng)過校準(zhǔn)，只有個別是經(jīng)手工校準(zhǔn)儀器，但其推算出的關(guān)系式不可應(yīng)用，因此，環(huán)境監(jiān)測單位應(yīng)建議有關(guān)部門盡早構(gòu)建固定源顆粒物濃度的精確數(shù)值實驗臺。

為論證濾膜采樣裝置測定低濃度顆粒物能克服慮筒采集顆粒物的損失誤差，選取某電廠機(jī)組脫硫后，出口現(xiàn)場比對監(jiān)測實驗，對比在低溫、高濕條件下用濾筒采樣裝置、濾膜采樣裝置測定低濃度顆粒物的區(qū)別。①應(yīng)用兩套TH-880F煙塵平行采樣儀，分別配有低濃度采樣槍和濾筒采樣槍；②對兩套TH-880F煙塵平行采樣儀設(shè)置相關(guān)的同樣參數(shù)，采集50min測試結(jié)果，如表2所示。

4.3 間接監(jiān)測法主要用在現(xiàn)場監(jiān)測

表2 采樣50min測試結(jié)果比較

直接監(jiān)測法不能對現(xiàn)場進(jìn)行讀數(shù)，可否把間接監(jiān)測法用于監(jiān)測現(xiàn)場，將是以后環(huán)境監(jiān)測單位的研究方向。當(dāng)前的間接檢測法用于在線監(jiān)測固定源，因現(xiàn)場監(jiān)測情況變化較快，煙道中的煙塵濃度的分布不太均勻，在使用間接監(jiān)測法測量固定源顆粒物的時候，需測量到可以反映出管道中具有代表性的一些顆粒物的濃度，因此，可把間接方法中經(jīng)常應(yīng)用的電荷法和直接監(jiān)測法進(jìn)行對比分析，找到有關(guān)因子來取代直接監(jiān)測法。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著各地區(qū)固定污染源的監(jiān)測工作陸續(xù)推進(jìn)，環(huán)境治理的水平也有很大的提升。且相關(guān)的研究人員針對不同生產(chǎn)方式下固定源顆粒物的濃度排放情況實行調(diào)研，對比分析直接監(jiān)測法和間接監(jiān)測法，對比各種方法并進(jìn)行篩選，以期構(gòu)建一套與國內(nèi)固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)相符的標(biāo)準(zhǔn)。此外，環(huán)境監(jiān)測單位的人員應(yīng)選取不同材質(zhì)的過濾介質(zhì)，對比研究不同生產(chǎn)方法、凈化方法以及不同的燃燒方式，分析過濾介質(zhì)所截留下的顆粒物的量和穿透之后形成冷凝液的成分，選出效率較高的過濾介質(zhì)，以便較好地分析固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測技術(shù)。

[1]羅四國，劉真貞，王國貴，等.固定污染源排放低濃度顆粒物監(jiān)測方法研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，15（10）：20.

[2]張霖琳，薛荔棟，滕恩江，等.中國大氣顆粒物中重金屬監(jiān)測技術(shù)與方法綜述[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2015，20（3）：106.

X831

A

1004-7344（2016）08-0333-02

2016-2-15

黎斌（1977-），男，工程師，本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。