小議固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

黎斌

（河池市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 廣西河池 547000）

小議固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

黎斌

（河池市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 廣西河池 547000）

本文主要分析固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)，從國(guó)內(nèi)外監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)技術(shù)方面著手，不斷改進(jìn)及研究固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法。

固定源；低濃度顆粒物；監(jiān)測(cè)技術(shù)

前言

顆粒物屬于固定源的煙氣測(cè)試過(guò)程中一項(xiàng)普通的測(cè)試項(xiàng)目，是一個(gè)比較成熟的監(jiān)測(cè)因子。近年來(lái)，顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，排污單位所排放顆粒物濃度逐漸下降，進(jìn)而影響著顆粒物的化學(xué)組成，人們也慢慢重視顆粒物的變化，使得改變固定源顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)及方法顯得迫在眉睫。

1 對(duì)比國(guó)內(nèi)外顆粒物的監(jiān)測(cè)手段

現(xiàn)階段，測(cè)試顆粒物濃度的方法主要有兩種，一種為直接測(cè)試法，一種是間接測(cè)試法。直接測(cè)試法指直接測(cè)量顆粒物的重量與采氣的體積，以便計(jì)算固定源顆粒物的濃度；間接測(cè)試法指經(jīng)測(cè)量和顆粒物的特性有關(guān)的因素，進(jìn)而轉(zhuǎn)化出顆粒物的濃度，如表1所示。

表1 對(duì)比各種固定源顆粒物濃度監(jiān)測(cè)方法

2 分析我國(guó)固定源顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)

當(dāng)前，環(huán)境污染的治理技術(shù)漸漸提升，大多數(shù)固定源的顆粒物都可達(dá)到最低濃度的排放。因管道在脫硫除塵之后，煙氣的濕度差異較大，重量法在測(cè)量顆粒物的過(guò)程中，會(huì)慢慢暴露其不足之處，難以準(zhǔn)確地測(cè)試出顆粒物的濃度。對(duì)于顆粒物的煙塵濃度，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出臺(tái)了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)《污染源排氣中顆粒物測(cè)定及氣態(tài)污染物的采樣方法》，該方法適合用在顆粒物的質(zhì)量濃度大于50mg/m3的情況下，測(cè)定顆粒物濃度小于50mg/m3時(shí)誤差較大。在以上兩種方法中，主要采用過(guò)濾稱重法來(lái)測(cè)量顆粒物，即應(yīng)用皮托管的平行采樣法對(duì)其進(jìn)行采樣，通過(guò)自動(dòng)跟蹤排氣的流速來(lái)調(diào)整采樣的流量，進(jìn)而縮短顆粒物的采樣誤差以及現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)間。

3 分析國(guó)外固定源顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)外在固定源顆粒物采樣與監(jiān)測(cè)技術(shù)上進(jìn)行了比較深入的研究，主要研究低濃度的顆粒物采樣與監(jiān)測(cè)方法。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)與美國(guó)環(huán)境保護(hù)局等有關(guān)機(jī)構(gòu)針對(duì)管道中，低濃度顆粒物采樣的方法做了以下標(biāo)準(zhǔn)：例如，ISO9096-2003：手工測(cè)試固定源所排放的一顆顆粒物的質(zhì)量濃度；ANSI/ASTMD633-1998：在顆粒物低濃度的情況下，測(cè)量固定源所排放顆粒物的濃度的一種監(jiān)測(cè)方法；USEPA method 5I：測(cè)定低濃度的顆粒物的排放。

ANSI與ISO均發(fā)布顆粒物大體積的采樣方式。ANSI方法主要規(guī)定收集顆粒物在濾紙上質(zhì)量的最小比值，并利用空白的濾紙與專業(yè)稱量方法和技術(shù)，以便提升低濃度顆粒物測(cè)量的精確性；ISO 12141的方法主要規(guī)定在采集低濃度的顆粒物的時(shí)候，要將采樣管清洗干凈，規(guī)定采集煙塵的濃度應(yīng)超過(guò)整個(gè)程序空白值標(biāo)準(zhǔn)的5倍，表明監(jiān)測(cè)的結(jié)果正確，若監(jiān)測(cè)的數(shù)值低于全程序空白值，則屬于無(wú)效的數(shù)據(jù)，這時(shí)可采取加大采樣的體積達(dá)規(guī)定要求，進(jìn)而將減少采樣與分析中出現(xiàn)的誤差降到最低。USEPA方法同樣也利用增加采樣體積來(lái)測(cè)量固定源低濃度的顆粒物。

4 分析固定源顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)

4.1 完善固定源顆粒物重量法的監(jiān)測(cè)技術(shù)

環(huán)境監(jiān)測(cè)單位主要是對(duì)重量法內(nèi)顆粒物概念、采樣的方法、選擇過(guò)濾介質(zhì)、過(guò)濾的風(fēng)速、采樣的體積以及測(cè)量的準(zhǔn)確度等進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1.1 顆粒物概念

不管是何種測(cè)試方式，從顆粒物概念可知，固定源顆粒物在測(cè)試時(shí)，少部過(guò)濾介質(zhì)多遺留下的鹽、堿類等有關(guān)物質(zhì)，在烘干結(jié)晶之后，應(yīng)屬于顆粒物的一個(gè)組成部分，但是透過(guò)過(guò)濾介質(zhì)所遺漏下的那部分凝結(jié)的顆粒物，是導(dǎo)致固定源顆粒物低濃度監(jiān)測(cè)產(chǎn)生誤差的一種關(guān)鍵因素[2]。

4.1.2 采樣方法

從采樣方法上看，ISO標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)低濃度與高濃度的監(jiān)測(cè)，都應(yīng)附著采樣的過(guò)濾器加熱條款，以降低煙氣的濕度，并經(jīng)過(guò)對(duì)前端的清洗實(shí)現(xiàn)規(guī)范、合理的稱量。此種采樣方法適合用于監(jiān)測(cè)少量的研究實(shí)驗(yàn)，若對(duì)一些大量且常規(guī)的顆粒物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則會(huì)大大地降低重讀法的快捷性與操作性，而且在顆粒物脫洗的過(guò)程中，會(huì)加大操作的誤差，且國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的有關(guān)條款與國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況并不相符。

4.1.3 過(guò)濾的風(fēng)速

過(guò)濾風(fēng)速主要指氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾料的速度，濾料過(guò)濾的風(fēng)速對(duì)布袋除塵器的效率會(huì)造成很大影響。利用重量法所采集的顆粒物和布袋除塵的原理具有相似之處。重量測(cè)量法主要是依靠富集的原理開(kāi)展工作，增加采氣量與延長(zhǎng)采氣的時(shí)間，能有效地保障低濃度顆粒物進(jìn)行采樣測(cè)試的準(zhǔn)確性，但是需要注意的是，要保證將過(guò)濾風(fēng)速控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，若過(guò)濾的風(fēng)速較大，會(huì)使顆粒物直接穿出過(guò)濾介質(zhì)。

4.1.4 選擇過(guò)濾介質(zhì)材質(zhì)

過(guò)濾介質(zhì)質(zhì)量的好壞，對(duì)固定源顆粒物捕集的效率會(huì)造成很大影響。當(dāng)前的過(guò)濾介質(zhì)材質(zhì)是由混合的纖維素、玻璃纖維及石英纖維等構(gòu)成，需要重點(diǎn)分析過(guò)濾介質(zhì)在應(yīng)用時(shí)，是否發(fā)生熱損失形成負(fù)干擾，是否和煙氣當(dāng)中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)整個(gè)結(jié)果產(chǎn)生正干擾。同時(shí)要考慮過(guò)濾介質(zhì)的強(qiáng)度、耐磨性、耐濕性、耐高溫性以及耐腐蝕性等是否適用。

4.1.5 采樣的體積

對(duì)于固定源低濃度顆粒物的采樣，ANSI與ISO都發(fā)布了大體積的采樣方法，此種方法適合用在顆粒物的質(zhì)量濃度小于50mg/m3的情況，能提升監(jiān)測(cè)結(jié)果的真實(shí)性。據(jù)相關(guān)研究表明，把采樣的時(shí)間延長(zhǎng)到60min或是90min，能夠大大地提升提升顆粒物測(cè)量的再現(xiàn)性，大體積的采樣法可用在監(jiān)測(cè)顆粒物的質(zhì)量濃度為5.6mg/m3的情況。但是大體積的采樣方式所適用的工況并不相同，對(duì)濕度較大的煙氣來(lái)說(shuō)，過(guò)度地加大顆粒物采樣的體積，延長(zhǎng)采樣的時(shí)間，很有可能會(huì)讓一些有已經(jīng)捕捉的顆粒物穿透到過(guò)濾筒中，大大降低了顆粒物的濃度。

4.2 固定源顆粒監(jiān)測(cè)的精確性

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)缺乏測(cè)量顆粒物濃度的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同濃度范圍之內(nèi)，顆粒物濃度的真值很難判定，因此，顆粒物監(jiān)測(cè)的精確性只能依靠捕集到的顆粒物的多少進(jìn)行判定，捕集到的顆粒物，表示其結(jié)果與真實(shí)值越相近。而且當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測(cè)局所應(yīng)用的在線監(jiān)測(cè)煙塵濃度測(cè)定儀大都沒(méi)用就經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，只有個(gè)別是經(jīng)手工校準(zhǔn)儀器，但其推算出的關(guān)系式不可應(yīng)用，因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)單位應(yīng)建議有關(guān)部門盡早構(gòu)建固定源顆粒物濃度的精確數(shù)值實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

為論證濾膜采樣裝置測(cè)定低濃度顆粒物能克服慮筒采集顆粒物的損失誤差，選取某電廠機(jī)組脫硫后，出口現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比在低溫、高濕條件下用濾筒采樣裝置、濾膜采樣裝置測(cè)定低濃度顆粒物的區(qū)別。①應(yīng)用兩套TH-880F煙塵平行采樣儀，分別配有低濃度采樣槍和濾筒采樣槍；②對(duì)兩套TH-880F煙塵平行采樣儀設(shè)置相關(guān)的同樣參數(shù)，采集50min測(cè)試結(jié)果，如表2所示。

4.3 間接監(jiān)測(cè)法主要用在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

表2 采樣50min測(cè)試結(jié)果比較

直接監(jiān)測(cè)法不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行讀數(shù)，可否把間接監(jiān)測(cè)法用于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，將是以后環(huán)境監(jiān)測(cè)單位的研究方向。當(dāng)前的間接檢測(cè)法用于在線監(jiān)測(cè)固定源，因現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)情況變化較快，煙道中的煙塵濃度的分布不太均勻，在使用間接監(jiān)測(cè)法測(cè)量固定源顆粒物的時(shí)候，需測(cè)量到可以反映出管道中具有代表性的一些顆粒物的濃度，因此，可把間接方法中經(jīng)常應(yīng)用的電荷法和直接監(jiān)測(cè)法進(jìn)行對(duì)比分析，找到有關(guān)因子來(lái)取代直接監(jiān)測(cè)法。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著各地區(qū)固定污染源的監(jiān)測(cè)工作陸續(xù)推進(jìn)，環(huán)境治理的水平也有很大的提升。且相關(guān)的研究人員針對(duì)不同生產(chǎn)方式下固定源顆粒物的濃度排放情況實(shí)行調(diào)研，對(duì)比分析直接監(jiān)測(cè)法和間接監(jiān)測(cè)法，對(duì)比各種方法并進(jìn)行篩選，以期構(gòu)建一套與國(guó)內(nèi)固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)相符的標(biāo)準(zhǔn)。此外，環(huán)境監(jiān)測(cè)單位的人員應(yīng)選取不同材質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)，對(duì)比研究不同生產(chǎn)方法、凈化方法以及不同的燃燒方式，分析過(guò)濾介質(zhì)所截留下的顆粒物的量和穿透之后形成冷凝液的成分，選出效率較高的過(guò)濾介質(zhì)，以便較好地分析固定源低濃度顆粒物的監(jiān)測(cè)技術(shù)。

[1]羅四國(guó)，劉真貞，王國(guó)貴，等.固定污染源排放低濃度顆粒物監(jiān)測(cè)方法研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，15（10）：20.

[2]張霖琳，薛荔棟，滕恩江，等.中國(guó)大氣顆粒物中重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法綜述[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，20（3）：106.

X831

A

1004-7344（2016）08-0333-02

2016-2-15

黎斌（1977-），男，工程師，本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。