冶金焦炭冶煉過(guò)程中無(wú)組織排放特征污染因子的監(jiān)測(cè)分析

摘要：文章就冶金焦炭冶煉過(guò)程中無(wú)組織排放到空氣中的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴、氨等特征污染因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，闡明了在不同環(huán)境下污染因子濃度的變化以及在其冶煉過(guò)程中無(wú)組織排放的特征；通過(guò)對(duì)上風(fēng)向和下風(fēng)向污染物的變化及日均濃度出現(xiàn)不同程度變化的現(xiàn)象，影響企業(yè)周圍空氣質(zhì)量的相應(yīng)分析，根據(jù)實(shí)際情況提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：冶金焦炭冶煉；無(wú)組織排放；排放特征；污染因子；污染監(jiān)測(cè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X758 文章編號(hào)：1009-2374（2016）32-0083-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.041

1 概論

冶金企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程需要大量的焦炭作為燃料，但在焦炭的冶煉過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生焦?fàn)t煙氣，其煙氣中特征污染因子一般為C6H6（苯）、C7H8（甲苯）、C8H10（二甲苯）、NMHCs（非甲烷總烴）、NH3（氨）等是造成環(huán)境污染的主要因素。在日常工作中，相關(guān)部門雖然采取了一定的污染防治措施，但并沒(méi)有取得很好的實(shí)際效果，究其主要原因是由于廢氣中污染物種類多、氣體性質(zhì)在外界因素的影響下易發(fā)生不定向變化，特別是廢氣排放的無(wú)組織性嚴(yán)重，沒(méi)有有效的監(jiān)控措施，從而造成對(duì)其污染物防治工作存在盲目性。因此，需要通過(guò)對(duì)廢氣中的特征污染因子進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)分析，用經(jīng)過(guò)科學(xué)監(jiān)測(cè)分析中所得到的有代表性的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)其特征污染物的治理工作具有其重要意義。

2 無(wú)組織排放概述

污染物排放過(guò)程中，所謂的無(wú)組織排放主要指的是一些工業(yè)廢氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)排氣筒進(jìn)行無(wú)規(guī)則排放。較矮的排氣筒是有組織的廢氣排放，但在某些特定環(huán)境下，所產(chǎn)生的現(xiàn)象和無(wú)組織排放非常相近，因此，也可以將其當(dāng)作是無(wú)組織排放。在冶金焦炭的冶煉過(guò)程中無(wú)組織排放都存在大量的有害性氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境以及人體造成一定的危害。一般來(lái)說(shuō)，其主要污染物包括粉塵物、飛灰、煙氣等；煙氣中污染物主要為氣態(tài)污染物，其氣態(tài)污染物主要包括SO2、NOx、VOCs（C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等揮發(fā)性有機(jī)物）等。冶金焦炭的冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的無(wú)組織排放焦?fàn)t煙氣中的氣態(tài)污染物分為常規(guī)污染物和特征污染物兩種，NO2、NOx等屬于常規(guī)污染物，C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等屬于特征污染物。無(wú)組織污染物的污染源具有一定的分散性，同時(shí)，污染物在排放過(guò)程中離地面較近，不容易被稀釋擴(kuò)散，能夠直接對(duì)周邊地面的大氣環(huán)境及空氣質(zhì)量造成影響，影響周圍人群的正常生活。

3 監(jiān)測(cè)分析

3.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的原則

實(shí)際的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員可根據(jù)工藝分布、占地面積、無(wú)組織排放種類、周圍環(huán)境復(fù)雜程度等因素，將該冶金焦炭廠看作是一個(gè)無(wú)組織排放的污染源，以《大氣污染物無(wú)組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定為原則進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)，通過(guò)對(duì)冶金焦炭廠進(jìn)行分析，決定以廠界為界限扇形布點(diǎn)，設(shè)置11個(gè)點(diǎn)位，保證有1個(gè)背景點(diǎn)位，以滿足相關(guān)監(jiān)測(cè)工作的順利開(kāi)展。

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分析

3.2.1 氣象因子。通常情況下，氣象因子監(jiān)測(cè)分析可以分別同步觀測(cè)風(fēng)向和低云量等地面氣象觀測(cè)參數(shù)。

3.2.2 污染因子。污染因子主要有C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3這5種。其中NH3是PM2.5實(shí)重要的前體物。監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)煉焦工藝進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)空氣中C2～C9對(duì)非甲烷總烴（NMHCs）年平均量、大氣VOCs對(duì)環(huán)境具有很大影響。同時(shí)，煉焦工藝都會(huì)形成C6H6、C7H8、C8H10等物質(zhì)，對(duì)人體健康的影響嚴(yán)重。所以，對(duì)該5項(xiàng)特征污染因子進(jìn)行監(jiān)測(cè)勢(shì)在必行。

3.3 監(jiān)測(cè)方式及監(jiān)測(cè)依據(jù)

3.3.1 監(jiān)測(cè)方式要求。進(jìn)行污染物監(jiān)測(cè)時(shí)，嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以我國(guó)現(xiàn)有的相關(guān)方法標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范作為監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)，以確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。

3.3.2 監(jiān)測(cè)方法依據(jù)及其測(cè)量?jī)x器設(shè)備。在實(shí)際的采樣工作中，以《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）中的相關(guān)內(nèi)容為采樣依據(jù)，按照《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。其中，以HJ 584-2010為依據(jù)，采用活性炭吸附CS2解吸氣相色譜法測(cè)定空氣中的C6H6、C7H8、C8H10，其最低檢出限均為0.0015mg/m3，主要儀器是GC4029A型氣相色譜儀；以《環(huán)境空氣 非甲烷總烴的測(cè)定 氣相色譜法》（HJ/T 38-1999）為依據(jù)，用于空氣中NMHCs的測(cè)定，其最低檢出限為0.04mg/m3，所用監(jiān)測(cè)儀器為GC4029A型氣相色譜儀；以《環(huán)境空氣 氨的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》（HJ 533-2009）為依據(jù)，用于空氣中NH3的測(cè)定，其最低檢出限為0.01mg/m3，監(jiān)測(cè)過(guò)程中主要用到TH-150Z型大氣綜合采樣器、TU-1810型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)兩種儀器。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 氣象因子的監(jiān)測(cè)結(jié)果

將冶金焦炭廠看作是一個(gè)無(wú)組織排放的污染源，其氣象因子主要是對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速等情況的監(jiān)測(cè)，為了提高采樣數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)過(guò)大現(xiàn)象，應(yīng)該通過(guò)移動(dòng)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行多次采樣。具體的采樣結(jié)果為：2016年4月19日，一共采樣4次，具體的數(shù)據(jù)為：氣溫（℃）為：19.1、24.3、27.2、25.1；氣壓（kPa）為：101.5、101.3、101.1、101.3；風(fēng)向都為：NE，風(fēng)速（m/s）為：1.5、1.6、1.7、1.7；總云量均為4，低云量為：2、1、1。2016年4月20日，一共采樣4次，具體的數(shù)據(jù)為：氣溫（℃）為：18.7、23.6、26.8、24.5；氣壓（kPa）為：101.3、101.2、101.0、101.1；風(fēng)向都為：NE；風(fēng)速（m/s）為：1.6、1.4、1.4、1.3；總云量為：5、4、4、3；低云量為：3、2、1、1；2016年4月21日，一共采樣4次；具體的數(shù)據(jù)為：氣溫（℃）為：19.2、23.8、26.9、25.4；氣壓（kPa）為：100.9、100.7、100.7、100.8；風(fēng)向都為：NE；風(fēng)速（m/s）為：1.3、1.5、1.4、1.3；總云量均為4；低云量為：2、2、1、1。

作者通過(guò)對(duì)觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，污染擴(kuò)散方向會(huì)根據(jù)風(fēng)向的不同發(fā)生相應(yīng)的變化，監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)向情況在很大程度上決定了監(jiān)測(cè)結(jié)果。風(fēng)向除了影響污染氣體擴(kuò)散方向的同時(shí)，也會(huì)對(duì)其擴(kuò)散路徑以及范圍產(chǎn)生相應(yīng)的影響，并且這種影響與風(fēng)速有著很大關(guān)系，影響會(huì)隨著風(fēng)速的變大而變得更為明顯。

對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)的污染因子濃度來(lái)說(shuō)，捕捉效率容易受到污染源排放強(qiáng)度的影響，同時(shí)，也會(huì)受到風(fēng)向以及風(fēng)速變化的影響。如果風(fēng)向以及風(fēng)速較為明顯，在對(duì)污染物的運(yùn)動(dòng)情況及其濃度最高點(diǎn)進(jìn)行判斷時(shí)就會(huì)變得更加容易。在《大氣污染物無(wú)組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》中明確指出當(dāng)監(jiān)測(cè)時(shí)的風(fēng)向>29°且風(fēng)速在1.0～3.0m/s之間是最為合適的。當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速?zèng)]有要求的情況時(shí)，在周邊設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，可以在靜風(fēng)狀態(tài)下采樣，前提是能夠及時(shí)捕捉到污染物的濃度最高點(diǎn)。

4.2 特征污染物的監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)3天的監(jiān)測(cè)，NH3和C6H6在上風(fēng)處都能監(jiān)測(cè)出來(lái)，C6H6在上風(fēng)處偶爾也能檢測(cè)出，出現(xiàn)這種狀況的主要原因是由于冶金企業(yè)的位置，周圍的污染企業(yè)

較多。

焦化工藝是冶金企業(yè)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于工藝技術(shù)的特性會(huì)造成C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等多種污染物質(zhì)的產(chǎn)生，作者通過(guò)對(duì)不同監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：在此次監(jiān)測(cè)氣象狀態(tài)下，企業(yè)所在的下風(fēng)向以及上風(fēng)向的NMHCs監(jiān)測(cè)濃度雖然呈現(xiàn)出上漲趨勢(shì)，但其濃度值并沒(méi)有超過(guò)相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值小于無(wú)組織排放監(jiān)控所規(guī)定濃度5.0mg/m3的限值。企業(yè)所在的下風(fēng)向及上風(fēng)向的NH3濃度與NMHCs監(jiān)測(cè)濃度表現(xiàn)情況一致，也呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)但是并沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)，氨的環(huán)境濃度和廠界濃度在小于0.2mg/m3，控制在惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2mg/m3之內(nèi)。

在完成NMHCs、NH3的監(jiān)測(cè)結(jié)果分析之后，作者又對(duì)其他污染因子監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)C6H6、C7H8、C8H10在該廠區(qū)都能監(jiān)測(cè)出，并且在下風(fēng)向與上風(fēng)向濃度存在較大差異，下風(fēng)向濃度明顯較高。C6H6、C7H8、C8H10的工業(yè)對(duì)C6H6、C7H8、C8H10的大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)分別為0.5mg/m3、3.0mg/m3及1.5mg/m3，C6H6的工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為2.4mg/m3，C8H10的工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為0.3，前蘇聯(lián)居民區(qū)對(duì)C7H8濃度的限定最高為0.5mg/m3，對(duì)監(jiān)測(cè)濃度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3種氣體濃度均沒(méi)有超出規(guī)定濃度的范圍，進(jìn)而各種氣體的監(jiān)測(cè)濃度均符合相關(guān)排放濃度標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)整體監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得符合企業(yè)正常生產(chǎn)狀態(tài)下無(wú)組織排放特征污染物的實(shí)際情況，對(duì)于企業(yè)特征污染物治理方案的制定具有一定的指導(dǎo)意義。

5 建議與結(jié)論

監(jiān)測(cè)人員通過(guò)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，污染物濃度雖然都有所增加，但是都能滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和無(wú)組織排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。雖然其濃度低于我國(guó)相關(guān)的要求，但C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等有害氣體的長(zhǎng)期排放，會(huì)對(duì)周圍的居民的環(huán)境造成一定的影響。因此，相關(guān)部門應(yīng)該積極在一些容易受到污染的地區(qū)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，增加除了常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以外的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，定期進(jìn)行抽查，指導(dǎo)企業(yè)的日常環(huán)境管理，從而提高企業(yè)周圍的環(huán)境質(zhì)量。

總之，在國(guó)家強(qiáng)調(diào)環(huán)保節(jié)能減排的今天，積極對(duì)冶金焦炭廠無(wú)組織排放特征污染物的監(jiān)測(cè)具有重要意義。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)該從冶金焦炭廠的實(shí)際狀況出發(fā)，設(shè)置合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，才能達(dá)到良好的監(jiān)測(cè)效果，從而為企業(yè)特征污染物治理方案的制定提供科學(xué)的監(jiān)測(cè)數(shù)字依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：鄒曉剛（1971-），新余鋼鐵集團(tuán)有限公司環(huán)境監(jiān)測(cè)站工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)及理化檢驗(yàn)方法研究與改進(jìn)、污染物治理方法探討、室內(nèi)污染物的監(jiān)測(cè)與防治等。

（責(zé)任編輯：王 波）