淺議大氣污染物無組織排放監測點位的布設

李小波，王 宏，陳永斌，侯邦飛

(1.湖北工業職業技術學院 生態環境學院；2.十堰市環境監測站；3.丹江口市環境監測站，湖北 十堰 442000)

0 引言

在無組織排放的固定污染源監督監測和建設項目環境保護設施竣工驗收監測中，為保證數據的“五性”中的“代表性”，監測點位布設尤為重要。大氣污染物無組織排放監測是目前環境監測任務中最難于掌握、最受氣象因子影響的監測任務。大氣污染物無組織排放監測技術導則之所以為導則，而不是技術規范，其成熟性、權威性、正式性與技術規范有差異，但其技術領先性、前瞻性較技術規范更強。筆者試圖通過解讀《HJT55-2000大氣污染物無組織排放監測技術導則》，對氣象條件適宜程度的判定、監測時段選擇和監控點設置方法等進行歸納總結，望能對監測人員采樣布點有所幫助。

1 各氣象因子對無組織排放監測適宜程度判定

依據HJT-2000大氣污染物無組織排放監測技術導則[1]規定，各氣象因子的數值分為四類。

a 類：不利于污染物的擴散和稀釋，適宜于進行無組織排放監測; b 類：較不利于污染物的擴散和稀釋，較適宜于進行無組織排放監測; c 類：有利于污染物的擴散和稀釋，較不適宜進行無組織排放監測 ; d 類：很有利于污染物的擴散和稀釋，不適宜進行無組織排放監測。 在一般情況下， 風向變化、平均風速和大氣穩定度三項氣象因子中，以其中適宜程度最差的一項所達到的類別來估計該次監測中氣象條件總的適宜程度。如果三項氣象因子中的任一項達到d 類，或者其中兩項達到c 類，則該次無組織排放監測應取消，或更換時日。

1.1 風向變化的適宜程度

平均風向本身對污染物的擴散和稀釋沒有意義，用 10 min 平均風向的標準差代表風向變化的大小，其對無組織排放監測的適宜程度分類見表1：

表1 風向變化的適宜程度分類

1.2 風速的適宜程度

以平均風速(亦可以10 min平均風速測定值為依據)來劃分其對無組織排放監測適宜程度，見表2：

表2 風速的適宜程度分類

1.3 大氣穩定度的適宜程度

大氣穩定度不同等級對無組織排放監測的適宜程度分類見表3 ：

表3 大氣穩定度的適宜程度分類

大氣穩定度的判定要依據地面風速和太陽輻射等級來判定，而太陽輻射等級又需要用云量和太陽高度角來判定，太陽高度角的計算式為：

h0=arcsin [sinφsinδ+cosφcosδcos(15t+λ-300)]

(1)

式中：h0—太陽高度角(°)；

δ—太陽傾角(°)，與日期序數有關；

φ—當地的地理緯度(°)；

λ—當地的地理經度(°)；

t—觀測時的北京時間(h)。

由此可見，影響大氣穩定度的因素有地面風速、云量、當地的地理緯度、當地的地理經度、日期序數、觀測時的北京時間。

2 監測時段的選擇

監測時段的選擇與大氣穩定度適宜程度密切相關，下面以十堰地區為例(十堰地區緯度：32.647017；經度：110.785239)，計算太陽高度角，從而判斷大氣穩定度。十堰地區每天當t=12.614，即12時36分50秒時，太陽高度角達到最大值，從9月3日至次年4月10日期間，太陽傾角不大于7.7度，由式(1)得出，太陽高度角最大值不大于65度。下面各選取四個季度中的一日，計算不同日期各時段對應太陽高度角，計算結果見表4：

表4 十堰地區不同日期和時段對應的太陽高度角

根據太陽高度角，結合表5大氣穩定度等級和表6太陽輻射等級可判斷，太陽高度角h0>65°的時段不適宜監測，其他時段則需要結合云量和地面風速具體判斷。

表5 大氣穩定度等級

表6 太陽輻射等級

3 監控點設置方法

3.1 監控點的數目

監控點的位置是隨風向風速決定的，隨當日當時的風速風向變化而改變，因此說，大氣污染物無組織排放監控點應該是個動點，而不是定點。大氣污染物無組織排放監控點的數目為2-4個，應是由平均風向的標準差S確定的，S的大小決定大氣污染物無組織排放監測的監控點數目，見表7。

表7 平均風向的標準差S與點位個數關系

3.2 監控點的距離

大氣污染物無組織排放監測監控點距排放源的距離是由風速、源高確定的，大氣污染物綜合排放標準中規定：二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物無組織排放監控點在其排放源的下風向2-50米距離布設，可見點位布設與監測時的風速密切相關，見表8。

表8 風速與點位距離關系

對于不同的源高或有圍墻、建筑物隔檔的污染源，情況較為復雜，不在此處一一討論。

3.3 關于監控布點有關問題的探討

(1)上風向是否需要布設對照點。根據GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》[2]附錄C的相關要求，在1997年1月1日前存在的工業企業排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物需在排放源上風向布設參照點。由此可推：1997年1月1日后建設的項目大氣污染物排放監測上風向不需布設參照點；1997年1月1日前建設的項目也僅是排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物時需上風向布設參照點；自1997年1月1日至今已過去20多年了，很多老企業合并、重組、遷建、改擴、倒閉，實際仍然生存的十不足一。經過20多年的變化，原老企業周邊的環境也大都變化極大上風向出現新的工業污染源、交通污染源等比比皆是。因此，上風向很難找到純粹的參照點了，再在上風向布設參照點已完全沒有任何意義。

(2)大氣污染源無組織排放監測的監控點是在周界外10米左右還是2-50 米。根據GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》[2]附錄C的規定；1997年1月1日前的建設項目排放的二氧化硫、氮氧化物、氟化物和顆粒物指標的在排放源下風向2-50米處布設監控點。其余的污染物排放監控點均在廠周界布設，1997年1月1 日后所有大氣污染物無組織排放監控點均在廠周界布設。

(3)特殊情況下的監控點布設。

A.排放源氣流與風向一致，即一般情況下的布點，按風向標準差布設點位；

B.排放源氣流與風向向背，會在排放源出口前形成渦流，監控點應設在排放源前；

C.排放源氣流與風向相交，因受到風力的影響，點位應布設在相交處靠源一側的下面。

(4)多個排放源的監控點布設。

A.排放源大小一樣，距離較近，點位布設在源間重疊處；

B.排放源大小不一樣，距離較近，以排放源大的為主布點；

C.排放源大小一樣，距離較遠，分別布點；

D.排放源大小不一樣，距離較遠；以一點為主，其余類推。

(5)不適宜大氣污染物無組織排放監測點位布設的情況：

A.根據表1，風向：S>22.5度

B.根據表2，風速：v>4.5m/s

C.根據表3，大氣穩定度：A、B、A-B、 B-C

D.根據表5，太陽輻射等級：當太陽輻射等級為+2、+3時，完全不宜布點。當太陽輻射等級為+1時，風速<1.9 m/s時，不宜布點。當風速大于等于6米時，不宜布點。

E.根據表6，云量：最適宜無組織排放監測的時間應是夜間，最適宜無組織排放監測的天氣應是陰天。當總云量和低云量大于5時，適宜無組織排放監測。當低云量小于或等于4時，太陽高度角小于或等于15度，適宜無組織排放監測。當低云量小于等于4，總云量大于等于8時，太陽高度角小于35度，適宜無組織排放監測。

F.太陽高度角大于65度，不適宜無組織排放監測；太陽高度角大于35度，小于等于65度時，低云量又小于等于4時，不適宜無組織排放監測；當太陽高度角大于15度，小于等于35度，低云量小于等于4時，可進行監測，但是否報出結果要進一步判定。

4 結論

由上述可以得出以下結論：

(1)監控點應為動點，而不是定點。測定過程中，當風向發生變化后，監控點應隨之變化。

(2)監控點的數量應是現場風向的標準差確定的，在監測方案中應該無法體現。

(3)監控點距源的距離應是由風速確定的。

(4)因周邊環境的改變和影響，以及現行法律法規越來越嚴格，上風向可不設參照點。

(5)堆場更適宜下風向2-50米布點；其他類型排放源適宜廠周界布點；有行業標準的按行業標準實施，可能在門外、窗外、氣樓處布設點位。

(6)當風速>4.5米時；風向標準差≥±22.5度時；太陽高度角>65度時；太陽輻射等級為+2、+3時；低云量<4時均不適宜大氣無組織排放監測。

(7)當氣象參數等級組合為aaa aab aac abb bbb bbc abc時，還應考慮(6)中的各種情況，以判斷數據是否報出。