我國(guó)固定源大氣顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與改進(jìn)建議

徐 玥

上海長(zhǎng)寧區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200052

我國(guó)固定源大氣顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與改進(jìn)建議

徐 玥

上海長(zhǎng)寧區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200052

針對(duì)國(guó)內(nèi)固定源大氣顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及不足，通過(guò)對(duì)資料總結(jié)發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀中存在國(guó)標(biāo)精度要求較低和技術(shù)細(xì)節(jié)不足等問(wèn)題，并重點(diǎn)從分級(jí)采樣和大氣低濃度顆粒物檢測(cè)方面深入剖析相關(guān)技術(shù)的不足與需求，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，從國(guó)標(biāo)的修訂與補(bǔ)充、分級(jí)采樣技術(shù)體系的建立和低濃度大氣顆粒物采樣方法的改進(jìn)等3個(gè)方面提出技術(shù)與設(shè)備方面的改進(jìn)建議。

固定源排放；大氣顆粒物；PM2.5；分級(jí)監(jiān)測(cè)；低密度監(jiān)測(cè)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，人們渴望呼吸到清潔空氣的呼聲越來(lái)越高，公眾對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量日益關(guān)心，空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)幾乎成了市民們每天出門(mén)前必看的指數(shù)。固定污染源排放的煙塵和廢氣是造成大氣污染的主要污染物之一[1]，主要來(lái)自燃煤、燃油、燃?xì)獾腻仩t和工業(yè)窯爐以及石油化工、冶金、建材等生產(chǎn)過(guò)程[2]。污染顆粒物作為固定污染源排氣中的主要指標(biāo)之一，如果現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)失控，即使實(shí)驗(yàn)室分析得非常準(zhǔn)確，也不能如實(shí)反映污染源的真實(shí)情況。這些污染物顆粒是綁定多環(huán)芳烴[3]、鏈烷[4]和有毒重金屬[5]的重要載體，是固定源排放廢氣中對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成嚴(yán)重危害的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ虼?，?duì)固定源排氣中顆粒物濃度實(shí)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)尤為重要。

雖然國(guó)內(nèi)一些技術(shù)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持在固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)工作，并且也取得一定成績(jī)和進(jìn)展，但是一些技術(shù)并未適時(shí)形成標(biāo)準(zhǔn)用于行業(yè)實(shí)施的規(guī)范，并且技術(shù)的更新速度整體上仍無(wú)法完全滿足社會(huì)對(duì)于監(jiān)測(cè)技術(shù)的需求。與國(guó)內(nèi)情況不同，國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步較快，許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟應(yīng)用，并且一些關(guān)鍵技術(shù)十分值得我們借鑒參考。但是目前國(guó)內(nèi)方面從整體上來(lái)看缺乏對(duì)國(guó)外技術(shù)信息的及時(shí)了解和吸收。本文基于以上背景，從我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)狀出發(fā)，針砭時(shí)弊地提出問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)地為我國(guó)固定源大氣顆粒物樣品采集技術(shù)的更新與修訂提供一定的借鑒與參考。

1 我國(guó)固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)大部分城市大氣顆粒物的來(lái)源解析資料顯示，燃煤源對(duì)于我國(guó)大氣可吸入顆粒物(PM10)的年均貢獻(xiàn)率達(dá)7.9%～30%，其中采暖季的貢獻(xiàn)率可升至8.8%～59%[6]。我國(guó)目前主要依據(jù)《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)[7]和《固定源廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 397—2007)[8]等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行對(duì)煙氣的監(jiān)測(cè)。該方法籠統(tǒng)地適用于各種鍋爐、工業(yè)爐窯及其他固定源排氣中的顆粒物測(cè)定，對(duì)于質(zhì)量濃度不低于50 mg/m3的情況基本能夠得到比較準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果[9]。但是隨著生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)燃煤顆粒物的排放正在努力朝著極凈化的方向發(fā)展，因此目前國(guó)標(biāo)中的某些條款已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)取樣的實(shí)際情況[10]，需要進(jìn)行修訂和補(bǔ)充。另外在監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，目前我國(guó)根據(jù)GB/T 16157—1996[7]所設(shè)立的檢測(cè)方法：將煙塵采樣管由采樣孔直接插入煙道中，按照等速采樣的原理抽取一定量的含塵氣體后，根據(jù)采樣管濾筒所捕集到的顆粒物在取樣空氣中的占比來(lái)分析濃度，此方法在高塵含量及塵粒粘結(jié)性強(qiáng)的場(chǎng)合的應(yīng)用出現(xiàn)明顯的限制[6]，尤其在大氣顆粒物的分級(jí)采樣和低濃度的檢測(cè)精度上都存在明顯的技術(shù)不足，導(dǎo)致現(xiàn)有的顆粒物采集器所收集的多粒徑混合濃度數(shù)據(jù)并不能充分說(shuō)明不同粒徑的煙塵排放量和排放濃度的差別，尤其在低濃度粒徑方面的問(wèn)題尤其突出。

2 當(dāng)前我國(guó)大氣固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的不足與需求

2.1 國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)主要的國(guó)標(biāo)中雖然對(duì)采樣條件和技術(shù)進(jìn)行了一些說(shuō)明和要求，但是在技術(shù)細(xì)節(jié)和可操作性上則存在明顯的不足。例如，在GB/T 16157—1996[7]中規(guī)定，當(dāng)煙道斷面大于9.0 m2時(shí)，等面積小塊長(zhǎng)邊長(zhǎng)度小于或等于1.0 m，測(cè)點(diǎn)數(shù)小于或等于20。然而，受到我國(guó)目前測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)空間的限制，上述技術(shù)參數(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足我國(guó)當(dāng)前煙道流速的采樣要求[10]。又如，在HJ/T 397—2007[8]中規(guī)定：采樣位置應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，應(yīng)避開(kāi)煙道彎頭和斷面急劇變化的部位；采樣位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門(mén)、變徑管下游方向不小于6倍直徑和距上述部件上游方向不小于3倍直徑處[10]。但在現(xiàn)實(shí)情況下，許多彎頭、閥門(mén)和變徑管等并不能充分避免，且上下游管道間長(zhǎng)度很難滿足6倍或3倍的要求。同樣，在HJ/T 397—2007[8]中雖然提出采樣斷面與彎頭等的距離至少為煙道直徑的1.5倍的要求，但是對(duì)于煙道尺寸、彎頭角度和流速范圍等具體的技術(shù)細(xì)節(jié)尚未提出規(guī)范的可行辦法。李春生[2]曾針對(duì)HJ/T 397—2007[8]中的采樣斷面與彎頭問(wèn)題提出改進(jìn)建議：在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)空間位置有限并滿足規(guī)定要求的情況下，采樣斷面與彎頭等的距離至少是煙道直徑的1.5倍，并應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量和采樣頻次。另外，在長(zhǎng)期尺度上的檢測(cè)技術(shù)也需要具體的執(zhí)行方案來(lái)補(bǔ)充。雖然我國(guó)于2016年1月1日起實(shí)施的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)[11]中增加了對(duì)PM2.5的日均值和年均值的監(jiān)測(cè)，但是在日間或年際尺度上分別執(zhí)行何種數(shù)據(jù)收集和處理標(biāo)準(zhǔn)目前仍比較模糊。這些問(wèn)題導(dǎo)致在實(shí)際工作中的技術(shù)人員無(wú)法利用統(tǒng)一有效的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成監(jiān)測(cè)任務(wù)，導(dǎo)致取樣點(diǎn)結(jié)果間的差異較大，影響顆粒物污染水平評(píng)估的準(zhǔn)確性。

2.2 分級(jí)采樣的技術(shù)方法

固定源排放廢氣中的粉塵由多徑級(jí)顆粒物組成，包含PM10、PM2.5和PM1等多級(jí)顆粒，只有準(zhǔn)確地對(duì)各級(jí)顆粒進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量才能對(duì)整體大氣污染物進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。國(guó)內(nèi)首個(gè)分級(jí)監(jiān)測(cè)大氣顆粒物的案例發(fā)生于2000年實(shí)施的“北京市大氣污染防治對(duì)策研究”項(xiàng)目中，當(dāng)時(shí)將總懸浮顆粒物TSP和PM10列為“常規(guī)污染物”，將PM2.5定位為“研究性污染物”，進(jìn)而通過(guò)在粉塵采樣器中同時(shí)使用3種材質(zhì)的濾膜來(lái)實(shí)現(xiàn)分級(jí)監(jiān)測(cè)[12]。而后人們發(fā)現(xiàn)分級(jí)采樣技術(shù)的關(guān)鍵在于采樣器設(shè)備的研制和使用。但是在隨后的近10年時(shí)間里，國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備技術(shù)的研發(fā)都沒(méi)有形成實(shí)質(zhì)性的突破。

近年來(lái)，我國(guó)大陸在采樣器的研制生產(chǎn)領(lǐng)域取得了不小的進(jìn)步。資料顯示，臺(tái)中的FANG等[13]通過(guò)現(xiàn)代化的污染空氣采集器收集并測(cè)定得到當(dāng)?shù)豍M2.5的質(zhì)量濃度為(20.5±6.30) μg/m3，而PM2.5～10的質(zhì)量濃度僅為(11.2±4.44) μg/m3。錢(qián)鵬等[14]成功研制出YL-1型三通道大氣顆粒物采樣器，滿足了國(guó)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間露天采集近地表大氣顆粒物樣品的需求，成功采集到TSP、PM10和PM2.5等3個(gè)不同粒徑的樣品。田世麗等[15]以安德森分級(jí)采樣器為例，利用不同材質(zhì)濾膜在極高的擬合度下檢測(cè)出PM2.5和PM2.1等顆粒濃度。張陽(yáng)等[16]利用自行設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大氣顆粒物雙通道采樣器對(duì)3種徑級(jí)的大氣顆粒物進(jìn)行檢測(cè)后，其結(jié)果和國(guó)際經(jīng)典采樣器的測(cè)量值的擬合相關(guān)度高達(dá)99%以上。近年來(lái)，隨著光電技術(shù)水平的不斷提升，采用遙感傅里葉紅外光譜技術(shù)可以較好地了解大氣層存在的微量組分并對(duì)多組分同時(shí)監(jiān)測(cè)。盡管如此，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于分類(lèi)采樣技術(shù)的研發(fā)更偏重于理論研究而缺乏向?qū)嶋H應(yīng)用中的成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

公眾對(duì)于PM2.5的污染及其危害具有充分的認(rèn)識(shí)和理解，但是對(duì)于其他徑級(jí)的顆粒物則相對(duì)缺乏明確認(rèn)知。中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的齊文啟等[17]曾提出：PM2.5屬于大氣顆粒物中較小徑級(jí)的粒子，如果以其作為重點(diǎn)目標(biāo)來(lái)部署全國(guó)的監(jiān)測(cè)體系，那么對(duì)于更小徑級(jí)粒子(1～2 μm)的監(jiān)測(cè)將會(huì)構(gòu)成影響。而對(duì)于PM10等更大徑級(jí)的顆粒物的檢測(cè)也難免會(huì)導(dǎo)致成本升高、效率下降等問(wèn)題。因此，只有形成針對(duì)不同徑級(jí)的大氣顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)體系才能低成本、高效率地準(zhǔn)確評(píng)價(jià)整體大氣顆粒物的污染水平。

2.3 對(duì)大氣低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)精度

隨著我國(guó)環(huán)保治理力度的不斷加強(qiáng)和環(huán)境治理能力的不斷提升，固定污染源排放的廢氣顆粒物濃度已經(jīng)有所下降，但基于現(xiàn)有的重量法所監(jiān)測(cè)的低濃度顆粒物的結(jié)果誤差仍較大。我國(guó)現(xiàn)階段顆粒物監(jiān)測(cè)方法主要采用GB/T 16157—1996[7]，但是其僅適用于顆粒物質(zhì)量濃度高于50 mg/m3的情況，而對(duì)于低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)而言則無(wú)法滿足精度的要求。目前我國(guó)絕大部分30萬(wàn)kW/h機(jī)組以上的電廠已普遍采用了靜電除塵和脫硫除塵技術(shù)，因此顆粒物排放的質(zhì)量濃度早已降至30 mg/m3以下，有些甚至低于10 mg/m3[18]，但是目前我國(guó)整體上仍不具備對(duì)于30 mg/m3以下密度顆粒物采樣監(jiān)測(cè)的成熟技術(shù)。

我國(guó)真正意義上對(duì)低濃度顆粒物的采樣技術(shù)研發(fā)的嘗試來(lái)自于白志鵬等[19]自主開(kāi)發(fā)的第一代煙氣稀釋通道采樣器，并將其應(yīng)用到顆粒物源解析研究中。同期，北京大學(xué)的周楠等[20]從促進(jìn)煙氣顆粒物沉降的角度入手，開(kāi)發(fā)了一臺(tái)倒U形稀釋通道采樣器，并將其應(yīng)用于顆粒物排放特征研究中。清華大學(xué)李興華等[21]開(kāi)發(fā)了一套小型化的稀釋采樣系統(tǒng)，并成功將其應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。近年來(lái)，青島嶗山電子儀器總廠有限公司針對(duì)濾筒采集低密度顆粒物誤差較大等問(wèn)題，研發(fā)出以濾膜代替濾筒采集低密度顆粒物的技術(shù)方法，其結(jié)果在50 mg/m3以下密度水平上優(yōu)于傳統(tǒng)濾筒采樣裝置。然而，我國(guó)現(xiàn)行的方法只能滿足測(cè)量可捕集顆粒物的要求，并不能真實(shí)地反映實(shí)際排入大氣中的顆粒物情況，這在很大程度上也會(huì)影響檢測(cè)的精度結(jié)果。

3 國(guó)外固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)分析

3.1 國(guó)外大氣顆粒物采樣技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)

國(guó)外相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容同國(guó)內(nèi)相差不大，但是在技術(shù)細(xì)節(jié)和可操作性方面卻表現(xiàn)得更為出色。例如，類(lèi)似于我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16157—1996[7]中所提到的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的問(wèn)題，美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)《Standard test method for average velocity in a duct (Pitot tube method》(ASTMD3154—00 [2006])[22]中不僅對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量做了明確的規(guī)定，同時(shí)對(duì)實(shí)際操作中監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量的調(diào)整也做了明確的說(shuō)明：當(dāng)采樣位置距離任何流體擾動(dòng)下游小于8倍直徑、上游大于2倍直徑，需增加采樣點(diǎn)數(shù)[10]。

3.2 國(guó)外有關(guān)不同徑級(jí)顆粒物的采樣技術(shù)

與我國(guó)同期，德國(guó)也是在2000年時(shí)由環(huán)保部發(fā)起一系列大氣顆粒物的分級(jí)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，但是當(dāng)時(shí)德國(guó)所采用的分級(jí)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高精化和集約化的要求[23]。日本神戶學(xué)院大學(xué)的YAMAGUCHI等[24]早在2004年就已實(shí)現(xiàn)通過(guò)大體積氣流取樣完成1.1～7.0 μm的5級(jí)監(jiān)測(cè)。隨后德國(guó)的EHRLICH等[23]采用與日本類(lèi)似的方法對(duì)德國(guó)全境106個(gè)固定源排放的取樣點(diǎn)的303個(gè)單位取樣結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)，PM10在德國(guó)大氣總顆粒物中占90%以上，而PM2.5占50%～90%。立陶宛的科學(xué)家MASALATIE等[25]利用碳同位素示蹤技術(shù)(δ13CTC)成功地檢測(cè)出從0.056 μm到18 μm的11個(gè)徑級(jí)的顆粒濃度，打破了世界上多級(jí)顆粒檢測(cè)精度的新紀(jì)錄；意大利的科學(xué)家CALZOLAI等[26]從時(shí)間尺度的角度出發(fā)，利用改進(jìn)后的PIXE檢測(cè)分析系統(tǒng)成功地在以小時(shí)為單位的短周期尺度上監(jiān)測(cè)不同徑級(jí)的顆粒并且取得成功；伊朗等中東國(guó)家地區(qū)則采用X射線的手段將1～50 μm的徑級(jí)范圍內(nèi)的大氣顆粒物逐一進(jìn)行了精確的監(jiān)測(cè)[27]。近年來(lái)隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，歐洲國(guó)家對(duì)于PM1～10分級(jí)監(jiān)測(cè)已經(jīng)達(dá)到成熟的水平，因而目前更加關(guān)注固定源排放廢氣中徑級(jí)在100 nm或者更小的顆粒物的分級(jí)監(jiān)測(cè)問(wèn)題[4]。即便如此，在歐洲和北美國(guó)家地區(qū)仍然存在采樣器技術(shù)條件的限制，其中最為關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)是在風(fēng)速影響下不同徑級(jí)固體顆粒物的收集問(wèn)題[28-29]。

在實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)方面，ISO在2009年系統(tǒng)提出了利用慣性撞擊原理分級(jí)采集PM10/PM2.5的采樣方法《Stationary source emissions-Determination of PM10/PM2.5mass concentration in flue gas-Measurement at low concentrations by use of impactors: 2009》(ISO 23210: 2009)[30]，通過(guò)在采樣裝置前加裝一個(gè)分級(jí)采樣裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)分級(jí)采樣的目的。這些裝置包括慣性撞擊分級(jí)器、虛擬慣性撞擊分級(jí)器和旋風(fēng)分級(jí)采樣器，其原理是通過(guò)顆粒物本身的質(zhì)量不同所產(chǎn)生的慣性差異，通過(guò)撞擊或者旋風(fēng)離心的方法將不同粒徑的顆粒物加以分離，從而收集我們想要的粒徑范圍的顆粒物。而后ISO又于2012年提出了利用虛擬慣性撞擊原理來(lái)優(yōu)化分級(jí)采集PM10/PM2.5的采樣方法《Stationary source emissions-Determination of PM10/PM2.5mass concentration in flue gas-Measurement at higher concentrations by use of virtual impactors: 2012》(ISO 13271: 2012)[31]，進(jìn)一步完善了分級(jí)監(jiān)測(cè)大氣顆粒物的國(guó)際技術(shù)規(guī)程。但是，目前國(guó)際上許多先進(jìn)的分級(jí)監(jiān)測(cè)技術(shù)并未完全推廣并應(yīng)用于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定當(dāng)中。

3.3 國(guó)外有關(guān)低濃度顆粒物的采樣技術(shù)

國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，大氣中低濃度的顆粒物主要呈現(xiàn)可凝結(jié)顆粒狀，這部分顆粒物往往以粒徑小于100 nm的顆粒物為主要形態(tài)，并且其中75%以上的成分均來(lái)自于有機(jī)物[4]。低濃度顆粒物與其他大徑級(jí)的顆粒物不同，在煙道中往往以近氣態(tài)的方式存在，因此需要將它引入到清潔空氣中，讓氣態(tài)物質(zhì)變?yōu)橐簯B(tài)或固態(tài)物質(zhì)，才能被有效捕捉，這種方法被稱(chēng)為稀釋采樣法。早在1989年，HILDEMANN等[32]就通過(guò)稀釋采樣法將直接采樣法采集到的大氣顆粒物稀釋了7～16倍，并成功對(duì)其監(jiān)測(cè)。WIN等[33]也通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明稀釋采樣采集到顆粒物的濃度遠(yuǎn)高于未稀釋采樣。

國(guó)外資料顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家的污染源排出的廢氣中小徑級(jí)的可凝結(jié)顆粒物的占比早已明顯增加[34]，且危害正在日漸加大[35-37]。國(guó)際研究顯示，在低濃度大氣顆粒物中小或極小徑級(jí)顆粒占主要組成，并且呈現(xiàn)數(shù)量龐大但是質(zhì)量較小的特點(diǎn)，這決定了它們比大徑級(jí)顆粒物更容易被頑固固定于肺泡當(dāng)中，對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成更加嚴(yán)重的威脅[4]。因此，同我國(guó)情況相比，國(guó)際社會(huì)明顯對(duì)低密度的固定源排放廢氣顆粒物的監(jiān)測(cè)問(wèn)題更加重視，監(jiān)測(cè)結(jié)果也更加精準(zhǔn)。例如，LYU等[38]成功利用KS-303型風(fēng)媒顆粒物采集器精確監(jiān)測(cè)武漢郊區(qū)的PM1.0的水平，其結(jié)果比國(guó)內(nèi)同期結(jié)果的精度提高了至少20%。

4 我國(guó)固定源排放顆粒物的監(jiān)測(cè)方法改進(jìn)建議

4.1 采樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修訂與補(bǔ)充

對(duì)于我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)所存在的精度較低和可操作性較差方面的問(wèn)題，我們應(yīng)該首先充分了解當(dāng)前監(jiān)測(cè)地的實(shí)際情況，從具體技術(shù)細(xì)節(jié)的調(diào)整入手做出更為明確和細(xì)致的技術(shù)規(guī)定。雖然目前有人呼吁大力參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)并積極吸收國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中的具體參數(shù)來(lái)修訂我們本國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，但是我們與外國(guó)的國(guó)情不同、社會(huì)發(fā)展水平也不盡相同，固定排放源的情況也大相徑庭。因此，即使參考ASTMD 3154—00 (2006)[22]、ISO 23210: 2009[30]和ISO 13271: 2012[31]等標(biāo)準(zhǔn)，可以將其技術(shù)參數(shù)的形成原理參透，之后借鑒其對(duì)技術(shù)設(shè)備的要求，制定針對(duì)我國(guó)情況的技術(shù)體系來(lái)修訂現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)。具體來(lái)講，首先，在我國(guó)當(dāng)前相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該考慮適當(dāng)增加采樣點(diǎn)數(shù)和頻次并提供具體的操作方法；其次，既然當(dāng)前的采樣位置無(wú)法完全規(guī)避彎頭、閥門(mén)、變徑管等硬件干擾的問(wèn)題，應(yīng)該考慮調(diào)整并重設(shè)取樣斷面與彎頭等硬件干擾間的標(biāo)準(zhǔn)距離；最后，針對(duì)PM2.5等當(dāng)前嚴(yán)重大氣顆粒污染物，建立其點(diǎn)狀檢測(cè)數(shù)據(jù)的收集和處理標(biāo)準(zhǔn)，使之能夠在長(zhǎng)期尺度為大氣污染的應(yīng)對(duì)策略提供可行的理論參考。

4.2 建立固定源排放廢氣顆粒物的分級(jí)采樣技術(shù)體系

首先，在分級(jí)采樣技術(shù)方面，雖然我國(guó)早已有所探索，但是之所以至今仍未顯著突破的最主要原因是在分級(jí)濾膜的選擇和使用方面進(jìn)展較慢，并且分級(jí)技術(shù)的檢測(cè)對(duì)象多為PM1～10的較大徑級(jí)的顆粒，因此應(yīng)該引起更多的重視。同時(shí)，我們應(yīng)該積極地吸取近年來(lái)國(guó)際上在大體積氣流取樣、δ13CTC、PIXE檢測(cè)分析系統(tǒng)和X射線等分級(jí)取樣技術(shù)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，取其精華、去其糟粕，并有意識(shí)地將監(jiān)測(cè)分級(jí)的技術(shù)對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)由PM1～10調(diào)整為PM1及其以下的水平范圍內(nèi)，并且盡早啟動(dòng)針對(duì)粒徑小于或等于100 nm的小徑級(jí)顆粒物的分級(jí)監(jiān)測(cè)技術(shù)研發(fā)體系。為我國(guó)分級(jí)取樣的技術(shù)提供充分參考。其次，雖然我國(guó)在大氣顆粒物分級(jí)取樣設(shè)備的研制和功能驗(yàn)證研究方面的成果比較豐富，但是鮮有實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品能夠推廣為規(guī)?；牟僮餍驮O(shè)備。因此，應(yīng)該加強(qiáng)國(guó)內(nèi)科研成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，使得更多的技術(shù)真正落地并應(yīng)用于分級(jí)采樣設(shè)備的研制和推廣當(dāng)中。最后，雖然國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中多次提出利用慣性撞擊原理分級(jí)采集PM10、PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是顯然同類(lèi)型的技術(shù)方法并未在我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中充分體現(xiàn)。因此，建議相關(guān)部門(mén)同時(shí)從分級(jí)檢測(cè)的技術(shù)和設(shè)備的實(shí)際情況入手，建立適用于我國(guó)的分級(jí)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，在國(guó)標(biāo)層面上真正實(shí)現(xiàn)固定源排放廢氣顆粒物的分級(jí)采樣技術(shù)體系的建立。

4.3 改進(jìn)低濃度顆粒物的采樣方法

確立準(zhǔn)確可靠的低濃度顆粒物的采樣方法既是完成分級(jí)采樣的重要前提，也是充分完成固定源排放廢氣污染評(píng)估的決定性手段。對(duì)于低濃度顆粒物排放而言，為了能夠降低測(cè)量誤差，最好的辦法就是增加采樣體積，并且盡可能多地采集大氣樣品。增加采樣體積有2種方式：一是增加采樣時(shí)間，二是增加采樣速率。由于顆粒物采樣一般都要求等速采樣，因此，增加采樣速率的方法不可行。但是，考慮到工作效率和現(xiàn)場(chǎng)采樣的實(shí)際情況，不可能無(wú)限期地延長(zhǎng)時(shí)間，因此，只有在改進(jìn)低濃度的采樣設(shè)備基礎(chǔ)上適時(shí)增加采樣時(shí)間才有可能提高低濃度采樣方法的精度。同我國(guó)目前分級(jí)采樣技術(shù)現(xiàn)狀類(lèi)似，我國(guó)在實(shí)驗(yàn)室階段的大氣低濃度顆粒物采樣器的理論研發(fā)已經(jīng)取得了豐碩的成果，但是均未落地轉(zhuǎn)化，因此，可以考慮將煙氣稀釋通道、U型稀釋通道或低濃度濾膜等技術(shù)投入轉(zhuǎn)化推廣當(dāng)中，改進(jìn)我國(guó)現(xiàn)有的低濃度采樣方法。然而，對(duì)于某些排放濃度較低的廢氣，其中低濃度的顆粒物主要呈現(xiàn)可凝結(jié)顆粒狀，因此，即使延長(zhǎng)了采樣時(shí)間，也不一定具有良好的效果。我們需要積極地吸取國(guó)外的稀釋采樣技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)專(zhuān)用的濾膜和設(shè)備，提升我們國(guó)家的低濃度采樣技術(shù)水平。最后，在技術(shù)設(shè)備的完善性方面，我們應(yīng)該同時(shí)從風(fēng)速、降雨和人類(lèi)干擾等多角度考慮實(shí)際因素，不斷以實(shí)際工作中的參數(shù)來(lái)修訂研發(fā)的理論結(jié)果，盡快利用國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備條件提升我們本國(guó)的微小徑級(jí)顆粒物的監(jiān)測(cè)精度。

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Improvement of Monitoring Measures on Atmospheric Particulates from Exhaust Gas by Stationary Sources in China

XU Yue

Changning District Environmental Monitoring Station, Shanghai 200052, China

In the present study, results of a literature search and summary work revealed the shortages of low precision and insufficient technical detail about the National Technical Standard (NTS) for gaseous pollutants emitted from exhaust gas by stationary sources in China. The deeper analysis on relevant technical shortage and demand suggested two aspects mostly contributing to the current technical stage in China: short of monitoring gaseous particulate matters (PMs) at multiple categories for particle-diameter and insufficient techniques for monitoring PMs at low gaseous density. Accordingly, through the summary for advances from internationally technical experiences on these shortages, three suggestions about technique and equipment were put forward: to revise and replenish critical techniques in NTS, to establish the technical system for the gaseous PMs classification, and to improve the technique for monitoring PMs at low gaseous density.

stationary source emission; atmospheric particulates; PM2.5; classified monitoring; low-density monitoring

2016-01-12;

2016-05-08

徐 玥(1983-)，女，浙江寧波人，碩士，工程師。

X831

A

1002-6002(2017)01- 0054- 07

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.01.09