夏齊良

(安徽省當(dāng)涂縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，安徽 馬鞍山 243100)

1 引言

隨著污染源顆粒物濃度超低排放在重點(diǎn)地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)逐漸執(zhí)行，排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)和質(zhì)量控制要求也越來(lái)越高，監(jiān)測(cè)分析人員不僅要掌握監(jiān)測(cè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)方法的知識(shí)，更要有一定的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)操作經(jīng)驗(yàn)，才能處理現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種問(wèn)題。嘗試以筆者多年的實(shí)踐，對(duì)固定污染源常見(jiàn)因子顆粒物監(jiān)測(cè)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精確性的諸多因素進(jìn)行探討和總結(jié)，以期提高固定污染源廢氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、代表性。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)的概述

國(guó)內(nèi)顆粒物主要采用現(xiàn)場(chǎng)采樣--實(shí)驗(yàn)室稱重的監(jiān)測(cè)技術(shù)，目前通用方法有GB/T16157(文中簡(jiǎn)稱濾筒法，適用于顆粒物濃度>20 mg/m3)和HJ836-2017(文中簡(jiǎn)稱濾膜法，適用于顆粒物濃度≤50 mg/m3)。2018年1月8日環(huán)保部以修改單的形式，對(duì)GB/T16157的適用范圍進(jìn)行了修改，緊隨其后2018年3月頒布實(shí)施了《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測(cè)定 重量法》，這樣就解決了大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)與低濃度顆粒物監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)的配套、銜接的問(wèn)題。顆粒物監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)多、時(shí)間長(zhǎng)，整個(gè)采樣分析中質(zhì)量控制顯得尤為重要。做好質(zhì)量控制，才能得到準(zhǔn)確真實(shí)的排放數(shù)據(jù)。本研究用上述兩種方法(濾筒法、濾膜法)對(duì)3臺(tái)鍋爐測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 用一套煙塵設(shè)備兩種取樣管對(duì)3臺(tái)鍋爐測(cè)試的樣品分析 mg/m3

結(jié)論為：稱重增重比較——驗(yàn)證數(shù)據(jù)證實(shí)濾筒法對(duì)低濃度顆粒物表現(xiàn)出不適用性。特別對(duì)濕度高顆粒物濃度低的廢氣測(cè)量誤差較大。分體稱重(濾筒從采樣頭取出單獨(dú)稱重)較整體稱重(濾膜和采樣頭組件一起稱重)結(jié)果偏低，主要原因：①分體采樣裝置在拆卸過(guò)程中易造成濾筒纖維損失，影響稱重；②濾筒采樣嘴和前彎管中有顆粒物吸附于內(nèi)壁，濕度越大，誤差越大，即使輕輕敲打?yàn)V筒采樣頭并用毛刷將附在管內(nèi)的塵粒刷入一部分到濾筒中，濕度大時(shí)，敲打顆粒物也不能全部落入濾筒，毛刷也會(huì)被玷污，整體稱重就避免了上屬情況。綜上所說(shuō)，低濃度排放用濾膜法更適合，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，更能反應(yīng)排放的真實(shí)情況。

3 顆粒物監(jiān)測(cè)主要環(huán)節(jié)的質(zhì)控技術(shù)

固定污染源顆粒物監(jiān)測(cè)全過(guò)程主要分3部分：設(shè)備調(diào)試、分析室稱重、現(xiàn)場(chǎng)采樣監(jiān)測(cè)。顆粒物監(jiān)測(cè)的全程質(zhì)控手段，使得到的數(shù)據(jù)溯源性更強(qiáng)，真實(shí)性更高，代表性更全，質(zhì)控技術(shù)總結(jié)如下。

3.1 固定污染源顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備的質(zhì)量控制

設(shè)備的流量、溫度、壓力計(jì)、計(jì)時(shí)等都要定期進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。排放濃度和廢氣流量都要這些參數(shù)參與計(jì)算，它們的準(zhǔn)確性直接影響到廢氣的監(jiān)測(cè)結(jié)果。采樣設(shè)備的質(zhì)量控制匯總見(jiàn)表2。

3.2 稱重時(shí)的質(zhì)量控制

顆粒物監(jiān)測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)采樣，收集到的顆粒物質(zhì)量增重進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室稱重?？梢钥闯龇Q重是質(zhì)控的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，濾膜法稱重和濾筒法稱重比較；濾筒法天平要求感量為0.1 mg，濾筒的干燥平衡是在干燥器中冷卻平衡的，干燥平衡后兩次重量之差應(yīng)不超過(guò)0.5 mg至為恒重；而濾膜法天平要求感量為0.01 mg，干燥平衡是在恒溫恒濕器冷卻平衡至少24 h。兩次重量之差應(yīng)小于 0.2 mg，如第三次平衡后稱量的質(zhì)量同上次稱量的質(zhì)量差仍大于0.2 mg，確認(rèn)操作和設(shè)備正常后，此樣品作廢[4]。濾膜法稱重質(zhì)控要求更嚴(yán)格更復(fù)雜。下面以復(fù)雜的濾膜法為例進(jìn)行闡述。

表2 顆粒物采樣器的主要質(zhì)控技術(shù)

(1)天平等的清洗。用抗靜電的布擦拭使用的鑷子和天平的標(biāo)準(zhǔn)砝碼及天平表面，確保干燥無(wú)塵,檢查分析天平的基準(zhǔn)水平，采樣前、后稱重時(shí)，必須進(jìn)行天平校準(zhǔn)。

(2)采樣前、采樣后平衡及稱量時(shí)，應(yīng)保證環(huán)境溫度和濕度條件一致，應(yīng)避免靜電對(duì)稱量造成的影響[5]，稱量時(shí)應(yīng)佩戴無(wú)粉末、抗靜電、無(wú)硝酸鹽、磷酸鹽的一次性手套進(jìn)行操作。

(3)為了減少系統(tǒng)誤差，采樣前、后的濾膜稱重用同一臺(tái)天平同一人操作，應(yīng)對(duì)稱重后的采樣頭進(jìn)行檢查，檢查是否存在濾膜破損或其他異常情況，若存在異常情況，樣品無(wú)效。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)采樣時(shí)質(zhì)量控制

(1)確保等速采樣，保證采樣嘴與煙氣流向之間的偏差不超過(guò)10度，應(yīng)避免采樣管和煙道或采樣口的碰撞，損傷皮托管或采樣頭。

(2)及時(shí)檢查干燥器的硅膠，2/3變紅時(shí)及時(shí)更換，更換后重檢氣密性，應(yīng)及時(shí)傾倒采樣管(包括軟管)內(nèi)、冷卻器的冷卻水，減少系統(tǒng)采樣阻力。

(3)測(cè)量全程空白時(shí)，應(yīng)切斷采樣管與采樣器主機(jī)的連接，密封采樣管末端接口[6]，防止空氣(煙道為負(fù)壓)或排氣(煙道為正壓)進(jìn)入采樣系統(tǒng)。

(4)避免樣品轉(zhuǎn)移及運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)濾膜法的整體采樣嘴(或?yàn)V筒口)朝下的情況，防止樣品增重?fù)p失，遇到煙道廢氣濕度大，煙氣溫度又低，這種情況要開(kāi)啟采樣管上固定在采樣頭上的加熱裝置的加熱功能，加熱溫度不應(yīng)超過(guò)110 ℃。

(5)每個(gè)樣品均要采集同步雙樣，同步雙樣的相對(duì)偏差應(yīng)不大于允許的最大相對(duì)偏差，最大相對(duì)偏差應(yīng)在10%～25%之間按濃度線性計(jì)算得出。

4 采樣現(xiàn)場(chǎng)遇到的的常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析和糾正措施

(1)采樣過(guò)程中儀器功率瞬間升的很大，計(jì)壓示值迅速上升很高，儀器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，塵泵停止運(yùn)行的問(wèn)題?？赡茉?yàn)闅饴范氯⒉蓸幼爝x擇不正確。糾正措施采樣中要檢查管路是否有折彎或重物壓扁；濾芯是否臟堵、干燥筒緩沖器或氣水分離器濾網(wǎng)有無(wú)堵塞、氣水分離器濾網(wǎng)有無(wú)結(jié)冰(冬季時(shí))；監(jiān)測(cè)時(shí)通過(guò)預(yù)測(cè)流速選擇合適的采樣嘴以等速采樣，此過(guò)程中工況變化，造成煙氣流速突變，原先等速采樣的采樣嘴因流速突變不能等速跟蹤采樣，導(dǎo)致塵泵功率過(guò)大造成停機(jī)保護(hù)。

(2)采樣時(shí)儀器顯示沒(méi)有動(dòng)壓或流速的問(wèn)題?？赡茉颍孩贉y(cè)試前壓力傳感器校零不對(duì)；②監(jiān)測(cè)孔開(kāi)孔位置不符合要求；③壓力管(橙藍(lán)管)有漏氣或堵塞，也可能正壓和負(fù)壓管接反；④無(wú)動(dòng)力自然排放的工況會(huì)出現(xiàn)此情況，以上是造成此種情況的4種主要原因。糾正措施采樣前采樣管懸空狀態(tài)執(zhí)行壓力校零，校零確保是在無(wú)風(fēng)的狀況下進(jìn)行，若正壓管正對(duì)風(fēng)向校零，誤差會(huì)很大，可能出現(xiàn)沒(méi)有動(dòng)壓或流速情況；確保開(kāi)孔位置符合要求，排除漩渦點(diǎn)，采樣點(diǎn)應(yīng)選擇在直管段，距彎頭、閥門(mén)、變徑管下游方向不低于6倍直徑和上游方向不低于3倍直徑的位置，并避開(kāi)噴水(霧)管段；判斷壓力管(橙藍(lán)管)是否有漏氣或堵塞 ，可采取簡(jiǎn)易的流速和流量判斷方式，25 ℃左右時(shí)，動(dòng)壓21 Pa對(duì)應(yīng)流速為5 m/s，動(dòng)壓90 Pa對(duì)應(yīng)流速10 m/s；無(wú)動(dòng)力自然排放工況，動(dòng)壓和流速基本上趨于0，無(wú)法進(jìn)行等速跟蹤測(cè)量，只能預(yù)設(shè)流量來(lái)采樣，設(shè)置恒定流量的方式進(jìn)行測(cè)量，煙塵儀系列流速測(cè)量范圍是5～45 m/s ，受S型皮托管規(guī)格和性質(zhì)決定低于2 m/s的流速無(wú)法測(cè)量，在2～5 m/s測(cè)出的流速誤差很大。所以，小于5 m/s的廢氣煙道設(shè)置恒定流量的方式采樣。

(3)肉眼能看到塵或煙氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備(CEMS)上有一定的數(shù)值，但實(shí)際幾乎采不到顆粒物?？赡茉颍孩俨键c(diǎn)及開(kāi)孔位置不符合要求；②采樣系統(tǒng)到主機(jī)(包括主機(jī))之間的管路有漏氣；③實(shí)際采樣流量不符合等速要求或采樣嘴銳邊不完好；④負(fù)壓過(guò)大，采不到氣，造成采氣量過(guò)小。糾正措施如果現(xiàn)場(chǎng)情況特殊，開(kāi)孔位置無(wú)法達(dá)到上3下6(下游方向不低于6倍直徑和上游方向不低于3倍直徑的位置)，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)情況，合理安排監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(如橫向管道中，顆粒物自身重力作用，在管道上、中、下分布極不均勻)，要增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量和頻次；漏氣要分段檢查采樣管、連接軟管、氣水分離器(干燥筒、緩沖器)、煙塵過(guò)濾芯處的透明罩、主機(jī)內(nèi)部的管路連接密封情況，檢查方法見(jiàn)表2；每次采樣前要預(yù)測(cè)流速，選擇完好的與預(yù)測(cè)流速相匹配的采樣嘴；在廢氣監(jiān)測(cè)中常遇到煙道內(nèi)負(fù)壓>20 kPa的污染源，必須克服煙道負(fù)壓才能采到樣品，負(fù)壓過(guò)大的情況下如果儀器使用年限較長(zhǎng)，抽氣泵的性能降低了，就會(huì)出現(xiàn)采塵量下降造成采不到塵，為減小泵的負(fù)擔(dān)，此時(shí)可選比預(yù)測(cè)流速時(shí)儀器自動(dòng)選嘴功能小1 mm或 2 mm的采樣嘴。

(4)生產(chǎn)負(fù)荷不穩(wěn)定或偏小的問(wèn)題。影響顆粒物監(jiān)測(cè)的重要外因就是監(jiān)測(cè)時(shí)的工況了，生產(chǎn)負(fù)荷與廢氣排放濃度有直接關(guān)系，少數(shù)企業(yè)在污染源監(jiān)測(cè)時(shí)，怕超標(biāo)排放，減小生產(chǎn)負(fù)荷。工作人員在進(jìn)行廢氣監(jiān)測(cè)時(shí)不僅要關(guān)注儀器設(shè)備的操作，還要有專人監(jiān)督生產(chǎn)設(shè)備與環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀況。對(duì)于生產(chǎn)負(fù)荷要進(jìn)行核查。主要核查以下方面：①風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量與實(shí)測(cè)風(fēng)量的合理性；②通過(guò)企業(yè)熱工儀表或單位時(shí)間燃料消耗量核查工況，如鍋爐等通過(guò)熱水量及升高溫度和燃料消耗進(jìn)行測(cè)算；③現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查企業(yè)燃料類型，除塵器設(shè)計(jì)除塵效率等參數(shù)，根據(jù)不同爐窯排放參考系數(shù)測(cè)算排放量，如實(shí)測(cè)量與測(cè)算量相差大于±50%，則要查找原因，判斷工況是否正常或能否達(dá)到相關(guān)監(jiān)測(cè)規(guī)范最低工況要求；④非燃燒工藝，工業(yè)生產(chǎn)通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)原料的消耗、產(chǎn)品產(chǎn)量與相關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較計(jì)算生產(chǎn)負(fù)荷。

(5)顆粒物實(shí)測(cè)濃度與空氣過(guò)剩系數(shù)折算的問(wèn)題。在固定污染源排氣監(jiān)測(cè)中，大多數(shù)排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要用過(guò)量空氣系數(shù)等折算其測(cè)量濃度，這樣消除了燃燒設(shè)備運(yùn)行工況差異和人為稀釋因素的影響，避免造成達(dá)標(biāo)排放的假像，雖然含氧量不屬于污染指標(biāo)，但在燃燒煙道中是必測(cè)的因子，含氧量的大小決定折算排放濃度的高低，所以氧的電化學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)前一定要用純氮?dú)庑Ａ愫?1%標(biāo)準(zhǔn)氧氣標(biāo)定合格才可進(jìn)行含氧量的測(cè)定。需要過(guò)氧系數(shù)換算的有各類鍋爐、飲食業(yè)的油煙、工業(yè)爐窯(沖天爐、熔化爐、熱處理爐、干燥爐、石灰窯等)，不需要過(guò)氧系數(shù)換算的如明弧電爐、焙燒回爐轉(zhuǎn)窯等，在實(shí)際工作要積累經(jīng)驗(yàn)，做到能分清各種燃燒設(shè)備是執(zhí)行那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的那種爐窯折算系數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

固定污染源廢氣顆粒物監(jiān)測(cè)是一個(gè)繁瑣而復(fù)雜的工作，需要在日常監(jiān)測(cè)中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，掌握監(jiān)測(cè)技術(shù)，使得現(xiàn)場(chǎng)遇到故障問(wèn)題能及時(shí)解決。文中對(duì)兩種方法的實(shí)用范圍進(jìn)行了比較，濾膜法更適合低濃度、高濕度的監(jiān)測(cè)環(huán)境，對(duì)監(jiān)測(cè)全過(guò)程的質(zhì)量控制具體操作方法作了詳述，也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題作了總結(jié)，以消除監(jiān)測(cè)中影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的不利因素，以期對(duì)從事污染源廢氣監(jiān)測(cè)的人員有所參考和幫助。