污染源監(jiān)測中廢氣樣品采集的質(zhì)量控制

山東省濱州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 郭玉文

污染源監(jiān)測主要指對污染物的排放來源、濃度、污染類型等情況通過科學(xué)合理的監(jiān)測手段進(jìn)行明確和有效控制，污染源監(jiān)測能夠?yàn)槲廴疚锱欧盘峁┲笇?dǎo)，同時也是環(huán)境影響評價的一項(xiàng)重要內(nèi)容，有助于解決污染糾紛問題。采樣工作是污染源監(jiān)測工作的關(guān)鍵一環(huán)，采集結(jié)果對監(jiān)測結(jié)果的在準(zhǔn)確性、代表性與可比性有直接影響。如果采樣環(huán)節(jié)存在問題，將會嚴(yán)重影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所以相關(guān)工作人員需要做好污染源監(jiān)測中廢氣樣品采集質(zhì)量控制工作，不斷提高質(zhì)量控制水平，改善采樣質(zhì)量，更好地治理環(huán)境污染問題。

一、廢氣污染源樣品采集方法

（一）直接采集法

直接采集法是目前應(yīng)用較為廣泛的廢氣污染源樣品采集方法，主要指利用空氣收集器直接將所需采集的廢氣收集至相應(yīng)的樣品容器中，同時完成采樣工作后需要及時進(jìn)行分析，確保所獲取廢氣數(shù)據(jù)具有一定的代表性，短時間內(nèi)明確污染物的實(shí)際濃度[1]。通常情況下直接采集法使用的容器包括注射器、氣袋以及真空瓶等，雖然目前直接采集法應(yīng)用廣泛，但是在具體應(yīng)用階段仍存在一定的不足，適用性不強(qiáng)，主要體現(xiàn)在該方法只能夠應(yīng)用于待測組分濃度加高以及儀器靈敏度較高的條件下，本文對常用的直接采集法進(jìn)行分析。（1）注射器采集法。工作人員可以通過注射器對廢氣進(jìn)行收集，主要使用100mL的玻璃直管注射器對廢氣進(jìn)行抽取，及時密封保存后在指定樣品保存期內(nèi)（例如非甲烷總烴樣品的保存期為8h）及時送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測。在具體應(yīng)用過程中，該檢測操作要點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：全面清洗待測廢氣，短時間內(nèi)將待測廢氣抽滿，之后將廢氣排空，上述操作共進(jìn)行3-5次，重復(fù)操作；在現(xiàn)場操作過程中，對待測樣品進(jìn)行簡單處理，具體內(nèi)容包括核實(shí)樣品編號，擰緊膠帽，進(jìn)行防漏氣處理等；在進(jìn)行樣品運(yùn)輸?shù)倪^程中，進(jìn)氣端和活塞端處于始終向上的狀態(tài)，同時在運(yùn)輸工具中垂直放置，避免樣品與樣品互相擠壓、碰撞。采集工具中的樣品活塞需要處于正壓狀態(tài)，避免受到環(huán)境因素影響導(dǎo)致污染物稀釋。（2）氣袋采集法。主要指通過氣體采集袋進(jìn)行采集，為了保證采集質(zhì)量，需要對采集工具進(jìn)行合理選擇，避免其對樣品形成依附或者存在惰性材質(zhì)，對采集結(jié)果造成影響，降低誤差發(fā)生率。在現(xiàn)場進(jìn)行樣品采集的過程中，需要采用真空廂式氣袋采樣器進(jìn)行采集，被采集樣品放置于采集器中，全面清洗采集袋后開始采集作業(yè)。目前常用的采集袋主要包括鋁箔氣體采集袋、聚氯乙烯氣體采集袋等[2]。（3）真空容器法。該方法也是目前應(yīng)用廣泛的一種采集方法，具體使用工具為不銹鋼以及耐壓玻璃瓶。在進(jìn)行采集作業(yè)前首先要進(jìn)行抽空處理，合理控制瓶內(nèi)壓力，確保其低于0.15kPa，進(jìn)氣端與采樣位置對準(zhǔn)，之后將活塞閥打開，開始采集作業(yè)。

（二）濃縮采集法

濃縮采集法也是目前廢氣污染源樣品采集方式，目前應(yīng)用較為廣泛的方法為吸附柱阻流法和溶液吸收法。前者具有較高的應(yīng)用價值，在采集過程中，可以按照相應(yīng)的流速對廢氣進(jìn)行處理，主要采集工具為采樣管，在采集時能夠全面吸收廢氣中形成的待測物，并且具有良好的阻留和吸附效果，之后采用其他方式，如熱解析等，使待測污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)或液態(tài)的形態(tài)，將其放入檢測儀器中，工作人員進(jìn)行全面分析。但是該方法易受到其他因素的影響，如吸附物質(zhì)的容量，因此只適用于待測物濃度較低的條件下。吸附柱阻流法在環(huán)境空氣、室內(nèi)空氣的有機(jī)污染物采集中具有較高的應(yīng)用價值[3]。溶液吸收法主要指在溶解作用或者化學(xué)反應(yīng)固定的作用下將廢氣中污染物吸收到溶液中，之后通過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，使用滴定法、分光法等方法測定污染物濃度；該方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在毒性小、成本低。

二、采樣效率的影響因素分析

樣品采集器對質(zhì)量的影響：在進(jìn)行采集前，采集人員需要認(rèn)知檢測樣品采集工具，分析樣品使用方法可能對質(zhì)量造成的影響。比如說使用濾紙或者濾膜法進(jìn)行樣品的采集，需要認(rèn)真分析蒸汽的受污染情況。在具體采集階段，為了保證整體采集質(zhì)量，需要使用固體吸附法，不但有助于提高整體工作效率，同時能夠改善采樣質(zhì)量水平[4]。另外，采集人員需要注意，如果采樣氣泡管或者多孔管采集樣本堵塞問題較為常見，對采樣的質(zhì)量和效率造成不利影響，因此需要做好預(yù)防措施，避免堵塞發(fā)生。

采樣流速對質(zhì)量的影響：采集不同的廢氣樣品時，對泵抽氣頻率進(jìn)行合理設(shè)置十分必要，通常情況下，采用氣體采樣管收集廢氣時，采氣的流速約為0.1-2.0L/min。如果采樣流速較快，廢氣污染物并未被全部吸收便被空氣一同帶走，進(jìn)而導(dǎo)致采集效率降低。另外，樣品的質(zhì)量也會受到溫度、濕度等相關(guān)因素的影響。所以工作人員在實(shí)際操作過程中需要保證儀器具體應(yīng)用情況，進(jìn)而有效提高采樣質(zhì)量與效率。

三、污染源廢氣樣品采集的質(zhì)量控制措施

（一）監(jiān)測前準(zhǔn)備工作

為了保證監(jiān)測所得數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，監(jiān)測前需要做好準(zhǔn)備工作，避免實(shí)際工作過程中存在疏忽或遺漏。首先，相關(guān)工作人員需要充分掌握監(jiān)測現(xiàn)場情況，制訂科學(xué)合理的監(jiān)測方案，掌握污染源的特性，明確污染源排放口的具體位置、分布情況，完成勘察工作后，整合各類信息，在這一基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的監(jiān)測方針，進(jìn)一步提高監(jiān)測水平[5]。除此之外，監(jiān)測階段易發(fā)生的相關(guān)問題，工作人員需要做好預(yù)測，制定有效的防范對策。

（二）點(diǎn)位布設(shè)

采樣點(diǎn)設(shè)置是監(jiān)測工作的重點(diǎn)，其位置是否科學(xué)合理與監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性息息相關(guān)。因此不僅需要合理選擇采樣點(diǎn)，還需要做好布設(shè)工作，布設(shè)位置需要滿足實(shí)際要求，嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)定選擇，根據(jù)監(jiān)測要求明確最合適位置，同時對抽取截面進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保采樣點(diǎn)具有代表性[6]。另外，對于監(jiān)測過程中可能遇到的問題合理調(diào)整采樣點(diǎn)位置，確保采樣的準(zhǔn)確性。因?yàn)樵趯?shí)際工作過程中，很多排放點(diǎn)所處環(huán)境較為復(fù)雜，在監(jiān)測階段沒有廢氣監(jiān)測技術(shù)作為參考，該項(xiàng)工作對工作人員專業(yè)水平有一定的要求，需要工作人員掌握技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際合理應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，提高監(jiān)測效果，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

首先，工作人員進(jìn)行固定污染源廢氣排放設(shè)施點(diǎn)位布置的過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行工作，選擇具有代表性、易達(dá)到的采樣點(diǎn)，對采樣位置的選擇來說，需要將其設(shè)定在垂直管段，避免設(shè)置在渦流、湍流位置或者擋板等已發(fā)生變化的位置。對布設(shè)原則來說，需要確保斷面距離上部位下游方向超過6倍直徑，上游方向則需要超過3倍直徑，同時對監(jiān)測點(diǎn)氣流的流速進(jìn)行合理控制。進(jìn)行顆粒物采樣點(diǎn)的布設(shè)時，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置多個取樣點(diǎn)，混合性、均勻性是氣態(tài)混合物的主要特點(diǎn)，因此需要保證取樣點(diǎn)和煙道中心距離較近，同時需要注意避開渦流區(qū)[8]。通常情況下，廢氣排氣筒存在較大的負(fù)壓，因此采樣點(diǎn)也需要設(shè)置在面積較大的區(qū)域。如果廢氣濕度較高，需要在廢氣排放口周圍位置設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)；將采樣孔設(shè)置于采樣位置，同時對孔內(nèi)徑、孔管長等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，完成采樣后及時進(jìn)行封閉處理。對于形狀不同的煙道，采樣孔的設(shè)置也存在明顯差異，圓形煙道的采樣孔需要設(shè)置于各測點(diǎn)在內(nèi)相互垂直的直徑線上，方形煙道則需要設(shè)置在包含各類測點(diǎn)的延長線上。采樣位置需要設(shè)置永久采樣平臺，同時對取樣口的高度進(jìn)行合理設(shè)置，為工作人員的安全提供保障，同時為其進(jìn)行相關(guān)操作提供便利。

其次，工作人員還需要做好無組織排放源的點(diǎn)位設(shè)置工作，設(shè)置過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行工作。無組織排放源的布設(shè)工作較為復(fù)雜，主要原因在于其風(fēng)向、邊界以及敏感點(diǎn)等位置存在差異，因此點(diǎn)位的設(shè)置情況也有所不同，通常需要將采樣點(diǎn)設(shè)置在不同的位置。除此之外，環(huán)境空氣相對敏感的區(qū)域，如存在污染物超標(biāo)的居民區(qū)，需要根據(jù)具體情況適當(dāng)增加采樣點(diǎn)。進(jìn)行點(diǎn)位設(shè)置的過程中，全面了解周圍環(huán)境情況，盡量選擇空曠位置，保證附近沒有建筑物或高大樹木，避免對檢測工作的開展造成影響[9]。

（三）工況及排氣參數(shù)監(jiān)測

實(shí)際監(jiān)測工作過程中因工況等因素具有不確定性，排放量的增減具有隨機(jī)性，根據(jù)條件的不同，排放的廢氣成分也各不相同，因此對檢測人員開展監(jiān)測工作帶來了一定的挑戰(zhàn)。開展檢測工作前，需要全面檢查污染源正常工作過程中的負(fù)荷，首先分別記錄不同時間段的排放量，結(jié)合各時間段排放量的差異性，明確最后所需參量。另外，對各時段獲取測量值進(jìn)行分析，選擇排放量較為居中的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，最后對工況以及排量測定進(jìn)行規(guī)范量化，建立一個全面的參照系[10]。對排氣參數(shù)檢測來說，需要對采樣系統(tǒng)的實(shí)際密封情況進(jìn)行檢測，確保其他系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)與其保持一致，之后才能進(jìn)行排氣參數(shù)的檢測。同時設(shè)置排氣參數(shù)的過程中需要認(rèn)真參考測量儀器的使用要求，保證參數(shù)設(shè)置與說明書要求相符，這樣才能保證排氣參數(shù)監(jiān)測值的準(zhǔn)確性。

首先，溫度測量。在進(jìn)行溫度測量時，監(jiān)測點(diǎn)需要盡量接近煙道的中心位置，同時工作人員需要合理選擇溫度計(jì)的量程，對其最小刻度值進(jìn)行合理設(shè)置，保持在1℃[11]；對實(shí)際測量溫度值來說，需要確保其處于儀器合理量程內(nèi)，避免測試時導(dǎo)致儀器受損使監(jiān)測結(jié)果存在較大誤差。

其次，排氣壓力值測量。監(jiān)測排氣壓力值的過程中，首先需要對其進(jìn)行調(diào)零操作，之后檢查監(jiān)測儀器的氣密性，明確儀器能夠正常、穩(wěn)定運(yùn)行后才能進(jìn)行排氣壓力值的監(jiān)測。監(jiān)測時需要確保皮托管的全壓孔對準(zhǔn)氣流方向，同時對其角度進(jìn)行合理控制，保持在±10°以內(nèi)，這樣能夠保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

最后，工況監(jiān)測。工況監(jiān)測是監(jiān)測工作的重要一環(huán)，需要確保其穩(wěn)定性，避免在監(jiān)測時出現(xiàn)波動情況，如果實(shí)際監(jiān)測階段存在明顯的波動情況，要將數(shù)據(jù)作廢，重新進(jìn)行監(jiān)測，這樣才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。在監(jiān)測過程中，需要使用的儀器類型繁多，主要包括壓力計(jì)、溫度計(jì)以及濕度計(jì)等，使用相關(guān)儀器前，需要認(rèn)真檢測儀器情況，保證其無任何質(zhì)量問題后進(jìn)行監(jiān)測，避免儀器存在故障問題對監(jiān)測結(jié)果造成影響。

（四）樣品采集

樣品采集是污染源監(jiān)測的重要一環(huán)，為了確保監(jiān)測工作效果，需要保證樣品采集的有效性，首先，需要結(jié)合環(huán)境污染的排放方式明確樣品的采集方式，通常情況下樣品采集包括連續(xù)采樣與間斷采樣兩種方式，均得到了廣泛應(yīng)用[7]。多數(shù)情況下，如果污染源一次性排放的時間大于1h，需要采用間斷采樣方法，如果小于1h，需要采用連續(xù)采樣方法。同時需要做好污染物排放量的監(jiān)督工作，及時掌握現(xiàn)場情況，完善相關(guān)工作。樣品采集時，還需要保證采樣參數(shù)的準(zhǔn)確性，避免對實(shí)際監(jiān)測結(jié)果造成影響。

首先，在采集階段，需要按照相關(guān)規(guī)范要求對采樣管進(jìn)行預(yù)熱處理，同時及時置換吸收瓶內(nèi)空氣，進(jìn)而開始采樣。根據(jù)待測污染物的差異性，合理選擇連接管、采樣管、吸收瓶和濾料，連接采樣管路，檢測管路的通暢性與密閉性，對采樣流量進(jìn)行合理設(shè)置，確保采樣流量具備良好的穩(wěn)定性，對其波動范圍進(jìn)行合理控制，避免超過10%，如果條件允許，采樣量盡量要大，使樣品具備代表性，同時有助于減少隨機(jī)誤差[12]。每次監(jiān)測需要采集10%的平行樣品或者加標(biāo)樣品。對顆粒物采樣來說，使用等速采樣法效果理想。待采樣工作結(jié)束，切斷采集管和吸收瓶之間的氣路，避免采樣管吸入煙道負(fù)壓空氣，同時對采集、吸附工具進(jìn)行密封保存，避免樣品揮發(fā)丟失。

其次，對氣態(tài)顆粒物情況展開分析。開展采樣工作時，為了能夠提高顆粒物樣品的采集效率，需要做好現(xiàn)場斷面、流量以及壓力等參數(shù)的監(jiān)測工作，之后認(rèn)真核實(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)設(shè)備的使用情況。如果監(jiān)測所得數(shù)據(jù)與實(shí)際要求不符，則需要在斷面開展加密布點(diǎn)工作，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的情況適當(dāng)增加數(shù)量[13]。在具體工作階段，保證跟蹤率滿足工作要求，具體為1.0±0.1，如果無法滿足這一要求，便需要重新進(jìn)行采樣；如果采用固定流量采樣方法，需要做好流量情況檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)偏離情況，并采取有效的調(diào)整措施。

最后，對氣態(tài)污染物情況進(jìn)行全面分析。氣態(tài)污染物的采集也會受到其他相關(guān)因素的影響，因此需要不斷提高質(zhì)量控制水平。需要采用冷卻、保溫、加熱等手段，確保被測氣態(tài)污染物的狀態(tài)、特性的穩(wěn)定性，結(jié)合規(guī)定中的最低檢出濃度，對采樣體積進(jìn)行合理選擇[14]。多數(shù)情況下，吸收瓶、吸附管均能夠作為采樣工具，具體操作階段，確保吸收、吸附裝置與采樣管出口距離較近，采用多級吸收方法。實(shí)際監(jiān)測階段，工作人員需要做好參數(shù)統(tǒng)計(jì)工作，保證參數(shù)合理后進(jìn)行監(jiān)測工作。如果采樣管道表現(xiàn)為負(fù)壓狀態(tài)，不可以使用具備轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工具進(jìn)行工作。對氣態(tài)污染物去除率進(jìn)行監(jiān)測的過程中，需要在設(shè)施處理的前后同時采樣[15]。

綜上所述，污染源監(jiān)測中的廢氣采樣是一個復(fù)雜的過程，對監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性有直接影響，因此加強(qiáng)對采樣環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，做好樣品采集工作，以保證樣品質(zhì)量，確保測定數(shù)據(jù)的真實(shí)、完整和代表性，不斷提高環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)水準(zhǔn)。