固定源排放數(shù)濃度顆粒物采樣方法的研究進(jìn)展

周崢惠 董儷香 周美姣

（1常州市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 江蘇常州 213000 2青山綠水（江蘇）檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司 江蘇常州 213000）

引言

中國的大氣環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致各行各業(yè)對(duì)區(qū)域霾污染給與了高度的關(guān)注，霧霾污染主要是由于大氣中顆粒物（PM2.5）的增加所致。由于其粒徑小，在空氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)，并且容易通過呼吸進(jìn)入人體血液循環(huán)，因此細(xì)顆粒物為人體健康帶來嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)及造成極大的危害。本研究從固定源數(shù)濃度顆粒物采樣方法入手，分析和探討了國內(nèi)外固定源數(shù)濃度顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出了相關(guān)顆粒物采樣方法和分析分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了針對(duì)固定源數(shù)濃度顆粒物監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備配置的研究思路與建議。

1 固定燃燒源顆粒物直接采樣方法

目前，我國常用的過濾方法有皮托管平行測(cè)速采樣法、靜壓平衡等速采樣管法和普通采樣管法等。通用采樣管法與皮托管平行測(cè)速采樣法基本一致，動(dòng)壓平衡等速采樣管法主要是通過采樣抽氣在采樣管之內(nèi)形成的壓差和采樣管平行放置的皮托管測(cè)量的動(dòng)壓來達(dá)到等速采樣。靜壓平衡等速采樣管法主要是將專業(yè)的采樣嘴法配入采樣管之中，嘴的內(nèi)外壁靜壓等，實(shí)現(xiàn)等速采樣的條件。該方法在粉塵濃度高，粉塵凝聚力強(qiáng)的情況下實(shí)際應(yīng)用受到約束。

2 固定源顆粒物間接采樣方法

在稀釋通道之中的煙氣顆粒物因?yàn)橹亓Τ两?、傳熱轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散沉積、顆粒物表面張力和粘度等相關(guān)因素的作用下凝結(jié)于稀釋通道的管壁之上，導(dǎo)致出現(xiàn)不可估量的損失，而且因?yàn)轭w粒物的體積越大，對(duì)掛壁造成的損失也會(huì)越大，為了有效降低大體積顆粒物對(duì)掛壁損失導(dǎo)致的測(cè)量影響，在進(jìn)行源煙氣的稀釋前，通常利用顆粒物切割器進(jìn)行大顆粒物的與切割后在采集稀釋的煙道氣，也就是說，基于大氣環(huán)境的顆粒稀釋通道間接采樣方式通常集中在細(xì)顆粒物的采樣上，除此之外，在煙氣稀釋的通道之中放置顆粒物的分級(jí)補(bǔ)集裝置后，有效拓展了低溫材質(zhì)濾膜的應(yīng)用范疇?，F(xiàn)階段，大氣環(huán)境的顆粒物稀釋通道的間接采樣方式在汽車尾氣的顆粒物排放監(jiān)測(cè)中被廣泛的應(yīng)用。

3 顆粒物分級(jí)采集技術(shù)

目前國內(nèi)用的比較多的是虛擬慣性撞擊式分級(jí)切割采樣器，其主要原理和慣性撞擊式分級(jí)切割采樣器非常類似，不但通過不同粒徑顆粒物的不同慣性實(shí)施分級(jí)采樣，不同的地方就是煙氣在流入慣性撞擊采樣器之后氣流就會(huì)被分成兩份，就是主流與次流，較小的顆粒慣性意味著較小的斯托克斯數(shù)趨于與主流一起向下游移動(dòng)，而較大的顆粒慣性意味著較大的斯托克斯數(shù)，這意味著與主流分離的顆粒與次流一起流進(jìn)排污口并被收集。虛擬慣性沖擊分級(jí)切割采樣器需要精確控制多通道氣流的流量，因此，對(duì)設(shè)備的配置和控制擁有更高的要求。

4 基于ELPI的顆粒物粒數(shù)濃度的測(cè)量

近些年來，我國已經(jīng)有很多的學(xué)者把先進(jìn)的ELPI法和稀釋采樣法聯(lián)用對(duì)固定源PM2.5數(shù)濃度顆粒物進(jìn)行測(cè)量。通常他們認(rèn)為越小的顆粒物粒徑，就會(huì)具備越大的表面積。由于其具備很大的表面積和強(qiáng)大的吸附能力，因此，其吸收了大量的有毒有害物質(zhì)與微生物，進(jìn)而具備了更強(qiáng)的毒性和危害性。國內(nèi)外學(xué)者不但對(duì)數(shù)濃度顆粒物的質(zhì)量濃度給與了高度重視，還提高了對(duì)數(shù)濃度顆粒物粒數(shù)濃度。粒徑分布與其特征的探究。通過芬蘭Dekati企業(yè)研究開發(fā)的荷電低壓電被稱作撞擊分級(jí)采樣器，其實(shí)質(zhì)就是一種串級(jí)顆粒物慣性撞擊式分級(jí)切割采樣器?，F(xiàn)階段，已經(jīng)在測(cè)試大氣環(huán)境、固定污染源廢棄、汽車尾氣等數(shù)濃度顆粒物的濃度研究及徑粒分布與其特點(diǎn)研究中得以廣泛的應(yīng)用。其主要的工作原理就是：帶電的氣溶膠顆粒由電暈放電器帶電，并通過撞擊法將樣品分為12級(jí)進(jìn)行采集，分級(jí)之后可以通過精密的電子儀表實(shí)時(shí)地在各個(gè)級(jí)別中的帶電顆粒物進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)得的電荷量信號(hào)當(dāng)做數(shù)濃度顆粒物的濃度，然后可以有效分析出粒子粒數(shù)粒徑度的主要分布。

ELPI+一般和數(shù)濃度顆粒物混合稀釋系統(tǒng)互相結(jié)合的進(jìn)行運(yùn)用，相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，煙氣稀釋和數(shù)濃度顆粒物針對(duì)粒數(shù)濃度和粒徑的主要分布進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示，稀釋的比例越大，數(shù)濃度顆粒物的數(shù)量就會(huì)越多，為此，通過ELPI+加強(qiáng)顆粒物的粒數(shù)濃度與粒徑主要分布情況展開探究分析的過程中，應(yīng)該對(duì)有關(guān)影響因素進(jìn)行充分考慮。

結(jié)語

ELPI屬于傳統(tǒng)的撞擊采樣器，具有煙灰反彈和重懸浮并進(jìn)入下一個(gè)級(jí)別，從而造成PM2.5測(cè)量結(jié)果過高；ELPI因?yàn)榫邆漭^大的尺寸，不能直接放于煙道內(nèi)采集樣本，應(yīng)該利用管路引出煙氣在進(jìn)行采樣，在引出的過程將無法避免的造成煙塵損失。利用ELPI法和稀釋采樣法聯(lián)用技術(shù)對(duì)固定污染源廢氣中的數(shù)濃度顆粒物的主要濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，該技術(shù)目前國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的檢測(cè)方法或標(biāo)準(zhǔn)。通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)原理，結(jié)合國內(nèi)固定源監(jiān)測(cè)需求和企業(yè)已配置的環(huán)保設(shè)施協(xié)同減排能力，開展適合我國固定源廢氣排放中細(xì)顆粒物檢測(cè)及控制技術(shù)。