固定污染源廢氣中低濃度顆粒物測定方法應(yīng)用中問題的探討

柯慧敏，盧春艷，盧 源，李國清

（1.寧波遠(yuǎn)大檢測技術(shù)有限公司，浙江 寧波 315104；2.浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司，浙江 杭州 310007；3.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 315048）

近年來，企業(yè)對環(huán)境保護(hù)日益關(guān)注，除塵設(shè)備的除塵效率不斷提高，固定污染源廢氣中顆粒物的排放濃度可以低于50 mg/m3，絕大多數(shù)電廠采用了靜電除塵器和脫硫除塵技術(shù)，顆粒物排放濃度已降至約30 mg/m3，有些甚至低于10 mg/m3。我國現(xiàn)有顆粒物監(jiān)測方法采用GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》[1]，形成于20世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)固定污染源排放的顆粒物濃度普遍較高，用此方法進(jìn)行監(jiān)測，基本能得到較準(zhǔn)的監(jiān)測結(jié)果[2]。但嚴(yán)格意義而言，該方法僅適用于顆粒物質(zhì)量濃度高于20 mg/m3時(shí)測量，測定低于20 mg/m3的顆粒物時(shí)誤差較大。主要表現(xiàn)在：稱重的濾筒在濕煙氣情況下長時(shí)間采樣，濾筒因受潮在取樣時(shí)容易破損，對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。沉積在采樣嘴及采樣管前段的顆粒物無法回收，造成結(jié)果偏低。當(dāng)長時(shí)間氣流經(jīng)過濾筒時(shí)，會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維的流失甚至破損，造成濾筒本身的失重[3]。

為了應(yīng)對低濃度顆粒物測定的需求，國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》（HJ 836-2017）彌補(bǔ)了GB 16157在監(jiān)測20 mg/m3以下顆粒物時(shí)的不足。新方法采用濾膜代替濾筒，同時(shí)采用采樣頭整體稱重，克服了采樣裝置前段沉積顆粒物無法回收、取樣時(shí)造成玻璃纖維損失帶來的誤差問題。但是在低濃度顆粒物監(jiān)測方法應(yīng)用過程中也遇到了問題，本文就相關(guān)問題進(jìn)行了探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)適用范圍探討

新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“適用于各類燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t、工業(yè)爐窯、固定式燃?xì)廨啓C(jī)以及其他固定污染源廢氣中顆粒物的測定，當(dāng)測定結(jié)果大于50 mg/m3時(shí)，表述為＞50 mg/m3”[4]；當(dāng)測量結(jié)果大于50 mg/m3時(shí)，數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大，需用GB/T 16157-1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》重新進(jìn)行測定。但實(shí)際監(jiān)測中適用于那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，在一開始就很難界定。需通過調(diào)查、采樣、稱重到計(jì)算才能確定結(jié)果是否＜50 mg/m3。

環(huán)保部出臺的《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》GB/T 16157-1996修改單中規(guī)定在測定固定污染源排氣中顆粒物濃度時(shí)，濃度小于等于20 mg/m3時(shí)，適用于HJ 836《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》；濃度大于20 mg/m3且不超過50 mg/m3時(shí)，本標(biāo)準(zhǔn)與HJ 836同時(shí)適用。采用本標(biāo)準(zhǔn)測定濃度小于等于20 mg/m3時(shí)，測定結(jié)果表述為“＜ 20 mg/m3”[5]。

2 監(jiān)測設(shè)備方面探討

2.1 含濕量測定設(shè)備

通常廢氣中的含濕量采用干濕球法測定，但由于低濃度顆粒物采樣中常出現(xiàn)高溫高濕，被測氣體溫度過高，會(huì)導(dǎo)致濕球溫度升至100℃，這時(shí)濕球溫度不在受氣體濕度的影響，因此不能用干濕球法測定這種狀況下氣體的含濕量。標(biāo)準(zhǔn)中建議使用冷凝法和重量法測定廢氣含濕量，但在現(xiàn)場實(shí)際操作過程中，過程復(fù)雜，操作繁瑣，難以實(shí)現(xiàn)。但標(biāo)準(zhǔn)也提倡儀器法測定廢氣中含濕量，因此建議使用當(dāng)下市場上流行的紅外吸收法或電容式濕度傳感器法測定。

2.2 恒溫恒濕稱量設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)要求處理平衡后的采樣頭，在恒溫恒濕設(shè)備內(nèi)用天平稱重。恒溫恒濕設(shè)備需滿足溫度控制（15℃～30℃）任意一點(diǎn)，控溫精度±1℃，相對濕度應(yīng)控制在（50±5）%RH范圍內(nèi)。由于所使用的電子天平分辨率為0.01 mg，所以恒溫恒濕設(shè)備應(yīng)具有良好的避震性能?？販叵到y(tǒng)和控濕系統(tǒng)的振動(dòng)不應(yīng)引起電子天平的波動(dòng)。同時(shí)恒溫恒濕設(shè)備還具有相應(yīng)的除靜電功能，避免靜電對稱量造成的影響。

3 采樣方面問題探討

3.1 同步雙樣的采集問題

固定污染源顆粒物測量過程中，使用同一測量系列（使用同一采樣孔采樣時(shí)）或在同一時(shí)間使用兩個(gè)對稱的測量系列 （使用不同的采樣孔時(shí)）得到的兩個(gè)樣品。由于工況問題及現(xiàn)場作業(yè)的不確定因素，在實(shí)際操作過程中很難實(shí)行。

3.2 采樣時(shí)間問題

標(biāo)準(zhǔn)要求樣品采集時(shí)應(yīng)保證每個(gè)樣品的增重不小于1 mg，或采樣體積不小于1 m3。由于增重只有當(dāng)樣品稱量后才能獲取，一般采樣時(shí)多選擇采樣體積大于1 m3來處理。當(dāng)煙氣流速約為12 m/s時(shí)，使用直徑80 mm的采樣頭，30 min采樣體積勉強(qiáng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)煙氣流速約6 m/s時(shí)，使用直徑100 mm的采樣頭需36 min采樣體積符合標(biāo)準(zhǔn)要求；在煙氣流速更低的監(jiān)測斷面，需要更長的采樣時(shí)間。再加上耗時(shí)相同的1個(gè)全程序空白樣品，如此長的采樣時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用過程中是一大難事。

3.3 采樣濾膜的選擇

濾膜的材質(zhì)選取尤為重要，濾膜材質(zhì)不應(yīng)吸收或與廢氣中的氣態(tài)化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在最大的采樣溫度下應(yīng)保持熱穩(wěn)定，并避免質(zhì)量損失。建議選用石英材質(zhì)或聚四氟乙烯材質(zhì)濾膜。低濃度顆粒物采樣濾膜采用特殊加工的濾膜，并通過濾膜網(wǎng)避免了濾膜介質(zhì)的損失，確保了采樣流量的穩(wěn)定均勻。

3.4 采集全程序空白

采樣過程中，采樣嘴應(yīng)背對廢氣氣流方向，采樣管在煙道中放置時(shí)間和移動(dòng)方式與實(shí)際采樣相同。全程序空白營造每次測量系列過程中進(jìn)行一次，并保證至少一天一次。為防止在采集全程序空白過程中空氣或廢氣進(jìn)入采樣系統(tǒng)，必須斷開采樣管與采樣器主機(jī)的連接，密封采樣管末端接口。

任何低于全程序空白增重的樣品均無效。全程序空白增重除以對應(yīng)測量系列的平均體積不應(yīng)超過排放限值的10%。

4 結(jié)語

新標(biāo)準(zhǔn)《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定 重量法》，雖然在實(shí)際應(yīng)用上還存在一些問題。但該方法采用整體稱量法克服了采樣裝置前段沉積顆粒物無法回收、取樣造成玻璃纖維損失帶來的較大誤差問題。同時(shí)規(guī)定了采集顆粒物到濾膜上的最小質(zhì)量或最低采樣體積，使用了針對低濃度顆粒物的清洗及稱量方法，可較大程度上降低采樣和分析過程中的誤差。

[1]GB/T 16157-1996，固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].

[2] 梁云平.固定源低濃度顆粒物監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀與思考[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，（5）：161-164.

[3] 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，（10）：118-119.

[4] HJ 836-2017，固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定重量法[S].

[5] GB/T 16157-1996，固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].