典型大氣污染物監測濃度折算方法研究

趙曉孔

（安慶市生態環境保護綜合行政執法支隊，安徽安慶 246000）

1 引言

典型大氣污染物濃度監測結果主要有體積濃度表示法和質量濃度表示法兩種，目前國家各項標準中污染物排放限值都是以標準狀況基準氧含量下，每立方米中含污染物毫克量作為限定的。日常環境監測執法工作中各種濃度表示方法必須折算成毫克每立方米才能判斷是否超過規定排放限值，由于折算方法涉及煙氣壓力、溫度、濕度及基準氧含量等參數［1］，計算方法需要有一定的數學功底，計算過程比較繁雜，執法人員經常看到監測數據卻無法判斷企業大氣污染物排放是否符合國家規定的排放限值。當前生態環境管理中常用的大氣污染物排放標準主要有大氣綜合排放標準、火電廠標準、水泥工業標準、鍋爐標準、磚瓦工業標準等，不同行業標準的基準氧含量各不相同。快速準確地將監測值折算成標準值，從而判斷排放是否達標是生態環境執法人員必備的專業技能。

2 折算方法

2.1 標準狀況折算

常用的大氣污染物排放濃度限值均指標準狀況下的干煙氣值，標準狀況是指煙氣溫度273 K，壓力為101.325 kPa 時的狀態［2］。實際監測時煙氣很難達到標準中規定的煙氣參數條件。根據理想氣體方程，煙氣在溫度、壓力等非標準狀況下的監測濃度值按照公式（1）折算成標準狀況值：

式中，C標為標準狀況（溫度273 K，壓力101.325 kPa）濃度值，mg/m3；C測為非標準狀況下監測實際濃度值，mg/m3；P測為非標準狀況下煙氣壓力實際監測值，Pa；T測為非標準狀況下煙氣溫度實際監測值，K；P標為標準狀況下煙氣壓力值，101.325 kPa；T標為標準狀況下煙氣溫度值，273 K。

煙氣濕度是指煙氣中水分的含量，通常用水蒸氣的體積占氣體總體積的百分比來表示。污染物濕基濃度值按照公式（2）折算成干基值［3］：

式中，C干為污染物干基濃度值，mg/m3；C濕為污染物濕基濃度值，mg/m3；X濕度為煙氣絕對濕度值（水分含量）。

2.2 體積濃度折算

體積濃度是單位氣體中含有污染物體積數的表示方法。煙氣監測中常用的體積濃度表示方法有ppm（10－6，百萬分之）、ppb（10－9，十億萬分之）、ppt（10－12，萬億分之）等，常見的SO2，H2S，NH3，NO，NO2，HCl，CO 等氣體體積濃度按公式（3）折算成質量濃度［3］：

式中，C0為污染物質量濃度值，mg/m3；V測為污染物實測的體積濃度，ppm；M 為污染物的分子量，g。

表1 常見大氣污染物體積濃度折算系數

2.3 質量濃度折算

常用的大氣污染物質量濃度表示方法有千克/立方米（kg/m3）、克/立方分米（g/dm3）、毫克/立方分米（mg/dm3）、毫克/立方米（mg/m3）等，各類大氣污染物排放標準中都是以毫克/立方米（mg/m3）作為排放限值的單位，因此不同的排放標準在實際工作中都必須折算成毫克/立方米（mg/m3），同是質量濃度不同單位之間折算非常簡單，只需要乘以折算單位換算系數即可。實際監測中各種濃度往往都是實際工況情況下的監測值，而大氣污染物排放標準中的濃度值都是標準狀況基準氧含量下的濃度值，折算中除了需要考慮溫度、壓力、濕度等工況外，不同的排放標準中還規定了基準氧含量。實際工況氧含量狀況下監測污染物濃度值按公式（4）折算成基準氧含量狀況下濃度值。

式中，C標為標準狀況下污染物濃度，mg/m3；C測為監測工況下污染物濃度，mg/m3；G工況為監測工況下過量空氣系數；G標況為標準狀況下過量空氣系數。

過量空氣系數指實際供給燃料燃燒的空氣量與理論空氣量之比［4］，常見大氣污染物排放標準中標準狀況下過量空氣系數見表2。

表2 常見大氣污染物排放標準中基準過量空氣系數

3 折算應用實例

某燃煤發電公司4 號發電機組鍋爐大氣污染物排放執行國家超低排放限值，SO235 mg/m3，NOX50 mg/m3，顆粒物5 mg/m3。2020 年11 月18 日14：00在線監控數據為SO26.39 ppm，NOX32.45 mg/m3，顆粒物4.77 mg/m3，煙氣溫度52.8 ℃，濕度17.5%，壓力－18 Pa，氧含量7.1%，主要污染物實時監測濃度均未超過規定排放限值要求。根據公式（3）（1）折算濕基濃度為SO221.80 mg/m3，NOX38.73 mg/m3，顆粒物5.69 mg/m3；根據公式（2）折算成干基濃度為SO226.42 mg/m3，NOX46.95 mg/m3，顆粒物6.90 mg/m3；根據公式（4）折算成標準狀況基準氧含量下的濃度值為SO228.51mg/m3，NOX50.66mg/m3，顆粒物7.45mg/m3。折算過程數據見表3。折算成標準狀況基準氧含量狀態下后，SO2＜35 mg/m3，未超過國家規定排放標準；NOX＞50 mg/m3，超過了國家規定排放標準；顆粒物＞5 mg/m3，超過了國家規定排放標準。3 項主要污染物實測濃度全部未超過國家規定排放標準，折算成國家規定的標準狀況基準氧含量后有2 項超過了規定排放標準，超標率66.67%。因此日常環境管理中不能用實測值作為污染物排放達標判定標準，必須將實測值折算后與標準限值比較后判定大氣污染物是否達標。

表3 某燃煤發電廠4 號發電機組鍋爐煙氣主要污染物折算過程數據

4 結語

各類大氣污染物排放標準中的規定限值都是標準狀況下的濃度值，實際工況下的監測濃度值不能直接作為是否達標的判定依據，需要根據煙氣的溫度、壓力、濕度及含氧量等折算成標準狀況基準氧含量下濃度。通常折算步驟是先將非標準狀況折算成標況，再根據濕度、基準氧含量等折算成與國家規定的排放標準工況相一致的濃度值，如果折算后的濃度值大于國家規定排放標準值就是超標排放，反之則符合國家規定排放標準。將實際工況監測值折算成標準狀況基準氧含量濃度值，在現實生態環境保護監測、執法等環境管理中具有重要的現實意義，可避免各類污染源通過稀釋實現達標排放。