固定污染源废气中低浓度颗粒物测定方法应用中问题的探讨

柯慧敏，卢春艳，卢 源，李国清

（1.宁波远大检测技术有限公司，浙江 宁波 315104；2.浙江环科环境咨询有限公司，浙江 杭州 310007；3.浙江省环境保护科学设计研究院，浙江 杭州 315048）

近年来，企业对环境保护日益关注，除尘设备的除尘效率不断提高，固定污染源废气中颗粒物的排放浓度可以低于50 mg/m3，绝大多数电厂采用了静电除尘器和脱硫除尘技术，颗粒物排放浓度已降至约30 mg/m3，有些甚至低于10 mg/m3。我国现有颗粒物监测方法采用GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》[1]，形成于20世纪90年代，当时固定污染源排放的颗粒物浓度普遍较高，用此方法进行监测，基本能得到较准的监测结果[2]。但严格意义而言，该方法仅适用于颗粒物质量浓度高于20 mg/m3时测量，测定低于20 mg/m3的颗粒物时误差较大。主要表现在：称重的滤筒在湿烟气情况下长时间采样，滤筒因受潮在取样时容易破损，对检测结果产生较大的影响。沉积在采样嘴及采样管前段的颗粒物无法回收，造成结果偏低。当长时间气流经过滤筒时，会导致玻璃纤维的流失甚至破损，造成滤筒本身的失重[3]。

为了应对低浓度颗粒物测定的需求，国家环境保护部发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》（HJ 836-2017）弥补了GB 16157在监测20 mg/m3以下颗粒物时的不足。新方法采用滤膜代替滤筒，同时采用采样头整体称重，克服了采样装置前段沉积颗粒物无法回收、取样时造成玻璃纤维损失带来的误差问题。但是在低浓度颗粒物监测方法应用过程中也遇到了问题，本文就相关问题进行了探讨。

1 标准适用范围探讨

新标准规定“适用于各类燃煤、燃油、燃气锅炉、工业炉窑、固定式燃气轮机以及其他固定污染源废气中颗粒物的测定，当测定结果大于50 mg/m3时，表述为＞50 mg/m3”[4]；当测量结果大于50 mg/m3时，数据的实际应用价值不大，需用GB/T 16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》重新进行测定。但实际监测中适用于那个标准，在一开始就很难界定。需通过调查、采样、称重到计算才能确定结果是否＜50 mg/m3。

环保部出台的《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T 16157-1996修改单中规定在测定固定污染源排气中颗粒物浓度时，浓度小于等于20 mg/m3时，适用于HJ 836《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》；浓度大于20 mg/m3且不超过50 mg/m3时，本标准与HJ 836同时适用。采用本标准测定浓度小于等于20 mg/m3时，测定结果表述为“＜ 20 mg/m3”[5]。

2 监测设备方面探讨

2.1 含湿量测定设备

通常废气中的含湿量采用干湿球法测定，但由于低浓度颗粒物采样中常出现高温高湿，被测气体温度过高，会导致湿球温度升至100℃，这时湿球温度不在受气体湿度的影响，因此不能用干湿球法测定这种状况下气体的含湿量。标准中建议使用冷凝法和重量法测定废气含湿量，但在现场实际操作过程中，过程复杂，操作繁琐，难以实现。但标准也提倡仪器法测定废气中含湿量，因此建议使用当下市场上流行的红外吸收法或电容式湿度传感器法测定。

2.2 恒温恒湿称量设备

标准要求处理平衡后的采样头，在恒温恒湿设备内用天平称重。恒温恒湿设备需满足温度控制（15℃～30℃）任意一点，控温精度±1℃，相对湿度应控制在（50±5）%RH范围内。由于所使用的电子天平分辨率为0.01 mg，所以恒温恒湿设备应具有良好的避震性能。控温系统和控湿系统的振动不应引起电子天平的波动。同时恒温恒湿设备还具有相应的除静电功能，避免静电对称量造成的影响。

3 采样方面问题探讨

3.1 同步双样的采集问题

固定污染源颗粒物测量过程中，使用同一测量系列（使用同一采样孔采样时）或在同一时间使用两个对称的测量系列 （使用不同的采样孔时）得到的两个样品。由于工况问题及现场作业的不确定因素，在实际操作过程中很难实行。

3.2 采样时间问题

标准要求样品采集时应保证每个样品的增重不小于1 mg，或采样体积不小于1 m3。由于增重只有当样品称量后才能获取，一般采样时多选择采样体积大于1 m3来处理。当烟气流速约为12 m/s时，使用直径80 mm的采样头，30 min采样体积勉强符合标准要求；当烟气流速约6 m/s时，使用直径100 mm的采样头需36 min采样体积符合标准要求；在烟气流速更低的监测断面，需要更长的采样时间。再加上耗时相同的1个全程序空白样品，如此长的采样时间，在实际应用过程中是一大难事。

3.3 采样滤膜的选择

滤膜的材质选取尤为重要，滤膜材质不应吸收或与废气中的气态化合物发生化学反应，在最大的采样温度下应保持热稳定，并避免质量损失。建议选用石英材质或聚四氟乙烯材质滤膜。低浓度颗粒物采样滤膜采用特殊加工的滤膜，并通过滤膜网避免了滤膜介质的损失，确保了采样流量的稳定均匀。

3.4 采集全程序空白

采样过程中，采样嘴应背对废气气流方向，采样管在烟道中放置时间和移动方式与实际采样相同。全程序空白营造每次测量系列过程中进行一次，并保证至少一天一次。为防止在采集全程序空白过程中空气或废气进入采样系统，必须断开采样管与采样器主机的连接，密封采样管末端接口。

任何低于全程序空白增重的样品均无效。全程序空白增重除以对应测量系列的平均体积不应超过排放限值的10%。

4 结语

新标准《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定 重量法》，虽然在实际应用上还存在一些问题。但该方法采用整体称量法克服了采样装置前段沉积颗粒物无法回收、取样造成玻璃纤维损失带来的较大误差问题。同时规定了采集颗粒物到滤膜上的最小质量或最低采样体积，使用了针对低浓度颗粒物的清洗及称量方法，可较大程度上降低采样和分析过程中的误差。

[1]GB/T 16157-1996，固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].

[2] 梁云平.固定源低浓度颗粒物监测技术现状与思考[J].中国环境监测，2013，（5）：161-164.

[3] 罗四国，刘真贞，王国贵，等.固定污染源排放低浓度颗粒物监测方法研究[J].资源节约与环保，2014，（10）：118-119.

[4] HJ 836-2017，固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定重量法[S].

[5] GB/T 16157-1996，固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].