低浓度颗粒物监测方法应用中常见的问题探讨
河北兴标检测技术有限公司，河北 ·沧州 061000
【摘要】随着我国环境保护形势的不断发展，环境监测工作也面临极大的挑战，对于低浓度颗粒物监测来讲，存在的影响因素较多，监测质量难以保障，鉴于这种情况，做好监测管理工作是非常重要的。论文以结合低浓度颗粒物监测方法问题及对策展开探讨。
Abstract: With the continuous development of environmental protection situation in China, environmental monitoring work is also facing great challenges. For the monitoring of low concentration particulate matter, there are many influencing factors, and the quality of monitoring is difficult to guarantee. In view of this situation, it is very important to do a good job of monitoring and management. This paper discusses the problems and countermeasures of low concentration particulate matter monitoring methods.
【关键词】低浓度；颗粒物；监测方法；监测问题
Keywords: low concentration; particulate matter; monitoring method; monitoring problem
1 引言
近年来，公众对空气环境质量关注度越来越高，每次发生的大范围雾霾也是环保工作面临的一项难题。以往研究表明，雾霾的成因主要是由化石燃料燃烧产生的颗粒物引起的。因此我国应加大环境监管力度，严格控制固定污染源颗粒物排放标准限值。
2 固定污染源颗粒物污染的危害
颗粒物或尘(Particulate Matter,Dust)，是指在采样条件下，以任何形状、结构或密度分散于气相中的固态物质。测量烟尘浓度在标准状态下，1m3干排气中烟尘的质量，单位为g/m3（引JISZ8808-1995）。城市中的细颗粒物绝大来自燃烧和工业生产等人为污染，颗粒物由于比表面积大，吸附能力强，是大气中各种反应的良好场所。尤其是可吸入颗粒物特别是粒径小于2.5μm以下的部分，可直接达到人类肺部进入肺泡，并可能进入血液通往全身，颗粒物富集大量有毒重金属和有害有机物，并且粘附细菌和病毒。颗粒物作为水汽凝结结核和降水对其的冲刷作用，可使颗粒物进入降水和云中，对形成酸雨也有非常重要的影响。火电厂排放的颗粒物对周围大气化学成分也有重要影响，有关人员研究了某电厂周围大气颗粒物和静电沉淀法收集粉煤灰的矿物特征和形态特征，利用粉煤灰的一些理化特性，分析了电厂排放的迁移和演变过程，研究电厂排放物的示踪特征。此外火电厂烟尘对农作物也会产生危害，根据某电厂扩建工程预计降尘量，通过模拟试验研究了烟尘对大白菜的生物学特性、生理功能、产量和品质均有不同伤害程度[1]。
3 固定污染源颗粒物监测的方式及标准
近年来,我国对涉排行业制定了相应的排放标准,监测数据就是判定排放浓度以及排放总量最有效的依据。固定污染源颗粒物监测根据工作主体的不同分为在线监测和手工监测,其中在线监测主要应用于较大型的连续排放口,可获得实时数据,便于及时发现问题,为决策提供依据；手工监测需要有专人操作仪器,可根据现场情况选择合适的工作方案,获得科学合理的数据。在这2种检测方式中,在线监测不需人工操作节省人力资源,但易受湿度、燃料、燃烧工况等因素影响,无法及时做出调整；手工监测因为可在一些没有安装在线监测仪器的地方开展监测工作,所以具有更广泛的适用性。目前,我国进行固定源颗粒物监测工作所依据的标准主要是《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157—1996(以下简称高浓度方法)和《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法》HJ836—2017(以下简称低浓度方法),山东、河北等省也颁布有地方性标准。
4 低浓度颗粒物监测方法应用中常见的问题
4.1 烟气湿度
烟气湿度是颗粒物在线监测仪表选型的关键参数，是影响其测量结果准确性的重要因素。通过烟气颗粒物测量方法的简述和分析不难看出，直接光学散射法监测的原理为激光照射烟气通过散射程度测量烟尘，由于湿烟气中细微水滴也影响了激光散射，加上湿气污染镜面，因此造成测量结果比实际值增大。考虑到这种偏差问题，国家标准中也对颗粒物监测仪的线性校准系数进行了具体要求，在实际应用中可以利用系数对结果数据进行修正。但标准规定相关系数应≥0.85，当测量范围上限≤50mg/m3时，相关系数应≥0.75，即参比法测量值与分析结果相差较大后，无法再继续利用系数进行修正。
4.2 试验过程不严谨
由于低浓度颗粒物测定时对监测仪器的精度要求较高，监测过程中非常小的实验误差就会对颗粒物监测结果产生较大的偏差，以往试验研究表明，一般火电厂均采用炉外湿式脱硫技术，而外排烟气湿度高、烟气温度低，若不采取全程加热，一会导致滤膜边缘破损严重，二会因为烟气中水蒸汽凝结在采样管内壁，将附着在采样管壁上的颗粒物冲刷到滤膜上，引起滤膜增重误差[2]。
4.3 现行环境监测分析方法标准的实施情况和存在的问题
随着环境管理的日益严格和环境污染控制技术的不断进步，特别是国家对大气污染源的自动监测已全面展开。针对脱硫后管道内颗粒物浓度低、温度低、湿度高的“两低一高”情况，现有的采样分析标准方法无法对监测仪器进行准确的校准和检定。此外，近年来，企业对环境保护的重视程度越来越高。除尘设备的除尘效率逐步提高。固定污染源排气管内颗粒物质量浓度可小于50mg/m3。30万千瓦时机组的大多数电厂都采用了静电除尘器和脱硫除尘技术。颗粒物的质量浓度已降至约30mg/m3，有些甚至低于10mg/m3。
5 低浓度颗粒物监测方法应用的有效措施
5.1 做好监测前的准备工作
首先，选择监测点位。开展固定污染源颗粒物监测前,应首先对监测现场进行核实,并制定监测方案。若尚未选定监测点位,应优先将监测点位选择在垂直管段,避开湍流涡流区；断面应位于距离变径、弯头“上3下6”处,原则上不超过20个点位；采样断面的气流速度最好在5m/s以上；断面也应尽量选在负压不太大的区域,以免造成采样仪负载过大,无法完成工作。其次，监测标准的选择。选取原则为：测定固定污染源排气中颗粒物质量浓度大于50mg/m3时,选用高浓度方法；污染源排放中颗粒物质量浓度大于20mg/m3而不超过50mg/m3时,高浓度方法和低浓度方法同时选用；排放中颗粒物质量浓度小于或等于20mg/m3时,选用低浓度方法。同时,根据选用的标准准备仪器和滤筒(膜),滤筒(膜)应选择质地均匀、无针眼的产品,并做好编号。
5.2 全程序空白采集
全程序空白指除采样过程中采样嘴背对气流不采集废气外，其它操作与实际样品操作完全相同获得的样品。全程序空白采样装置装好新滤膜枪头，将采样嘴置于测点上，不同的是采样嘴反向背对气流，这时皮托管全压和静压倒置采样器显示流速接近0，采样泵不工作，其它操作(移动点位、采样时间等)与正常采样相同。全程空白测量时，应切断采样管与采样器主机的连接，密封采样管末端接口，以防止在全程空白过程中空气(烟道为负压)或排气(烟道为正压)进入采样系统。在采样过程中任何低于全程序空白增重的样品均无效。
5.3 湿度去除
排气湿度是对采样影响较大的因素,湿度过大会增大采样阻力,甚至由于吸收水分导致滤筒(膜)破损使采样工作无法完成。针对颗粒物浓度较小的排放口,采用低浓度方法专用采样时,因其有配套的加热装置,所以应选择适当高于露点的加热温度,这样可以防止水分在滤膜上凝结。加热温度应不超过110℃,避免颗粒物中气化温度较低的组分再次气化影响测定结果。针对颗粒物浓度较大的排放口,应选择直径较小的采样嘴以减小采样泵的负荷,并选用强度较大的刚玉滤筒[3]。
5.4 选择科学的监测方法
经过比选，在综合考虑现场改造、采购成本和运行维护等因素后，选取了管路和烟气加热预处理较为完善、抗颗粒物干扰能力较强、改造难度和维护程度相对不大、费用成本相比较低的直接抽取散射法颗粒物在线分析仪。经过上线调试运行，监测结果满足相关标准要求。
5.5 规范监测流程
首先，我国现行有效的固定污染源废气中颗粒物的测定国家标准方法有2个，对固定污染源废气中颗粒物的测定时，要根据颗粒物的浓度选择合适的标准方法。其次，现场采样人员要规范采集有效的样品，现场采样过程中要对颗粒物采样管采用全程加热；现场采样时要规范采集空白样品；在符合监测条件的情况下要按要求开展同步双样的测定。另外，实验室分析人员要按规范要求准确有效称量样品，样品干燥冷却后应平衡24h再称量，并且采用十万分之一天平进行称量。
6 结语
固定污染源颗粒物监测既是一项常规监测项目,也是一项系统性的工作,专业性和技术性较强。由于污染源种类众多,监测人员不仅要不断学习、掌握污染源排放的新知识、新方法,而且在监测时要依据相关的标准,根据现场实际情况做出判断,以准确的数据为污染治理提供支持。
【参考文献】
[1]奚健.低浓度颗粒物在线监测技术比较[J].中国环保产业.2017(1)：35-38
[2]周刚,梁宵,钟琪等.固定污染源颗粒物测定影响因素研究[J].中国科技成果,216(16)：20-23；27.
[3]李焕峰.固定污染源排气中颗粒物测定的质量保证[J].中国环境管理,2014,6(3)：57-60.
