固定源排放数浓度颗粒物采样方法的研究进展

周峥惠 董俪香 周美姣

（1常州市建筑科学研究院集团股份有限公司 江苏常州 213000 2青山绿水（江苏）检验检测有限公司 江苏常州 213000）

引言

中国的大气环境问题变得越来越严重，导致各行各业对区域霾污染给与了高度的关注，雾霾污染主要是由于大气中颗粒物（PM2.5）的增加所致。由于其粒径小，在空气中的停留时间长，并且容易通过呼吸进入人体血液循环，因此细颗粒物为人体健康带来严重的风险及造成极大的危害。本研究从固定源数浓度颗粒物采样方法入手，分析和探讨了国内外固定源数浓度颗粒物监测技术的研究现状，指出了相关颗粒物采样方法和分析分析方法的优缺点，提出了针对固定源数浓度颗粒物监测技术与设备配置的研究思路与建议。

1 固定燃烧源颗粒物直接采样方法

目前，我国常用的过滤方法有皮托管平行测速采样法、静压平衡等速采样管法和普通采样管法等。通用采样管法与皮托管平行测速采样法基本一致，动压平衡等速采样管法主要是通过采样抽气在采样管之内形成的压差和采样管平行放置的皮托管测量的动压来达到等速采样。静压平衡等速采样管法主要是将专业的采样嘴法配入采样管之中，嘴的内外壁静压等，实现等速采样的条件。该方法在粉尘浓度高，粉尘凝聚力强的情况下实际应用受到约束。

2 固定源颗粒物间接采样方法

在稀释通道之中的烟气颗粒物因为重力沉降、传热转移、扩散沉积、颗粒物表面张力和粘度等相关因素的作用下凝结于稀释通道的管壁之上，导致出现不可估量的损失，而且因为颗粒物的体积越大，对挂壁造成的损失也会越大，为了有效降低大体积颗粒物对挂壁损失导致的测量影响，在进行源烟气的稀释前，通常利用颗粒物切割器进行大颗粒物的与切割后在采集稀释的烟道气，也就是说，基于大气环境的颗粒稀释通道间接采样方式通常集中在细颗粒物的采样上，除此之外，在烟气稀释的通道之中放置颗粒物的分级补集装置后，有效拓展了低温材质滤膜的应用范畴。现阶段，大气环境的颗粒物稀释通道的间接采样方式在汽车尾气的颗粒物排放监测中被广泛的应用。

3 颗粒物分级采集技术

目前国内用的比较多的是虚拟惯性撞击式分级切割采样器，其主要原理和惯性撞击式分级切割采样器非常类似，不但通过不同粒径颗粒物的不同惯性实施分级采样，不同的地方就是烟气在流入惯性撞击采样器之后气流就会被分成两份，就是主流与次流，较小的颗粒惯性意味着较小的斯托克斯数趋于与主流一起向下游移动，而较大的颗粒惯性意味着较大的斯托克斯数，这意味着与主流分离的颗粒与次流一起流进排污口并被收集。虚拟惯性冲击分级切割采样器需要精确控制多通道气流的流量，因此，对设备的配置和控制拥有更高的要求。

4 基于ELPI的颗粒物粒数浓度的测量

近些年来，我国已经有很多的学者把先进的ELPI法和稀释采样法联用对固定源PM2.5数浓度颗粒物进行测量。通常他们认为越小的颗粒物粒径，就会具备越大的表面积。由于其具备很大的表面积和强大的吸附能力，因此，其吸收了大量的有毒有害物质与微生物，进而具备了更强的毒性和危害性。国内外学者不但对数浓度颗粒物的质量浓度给与了高度重视，还提高了对数浓度颗粒物粒数浓度。粒径分布与其特征的探究。通过芬兰Dekati企业研究开发的荷电低压电被称作撞击分级采样器，其实质就是一种串级颗粒物惯性撞击式分级切割采样器。现阶段，已经在测试大气环境、固定污染源废弃、汽车尾气等数浓度颗粒物的浓度研究及径粒分布与其特点研究中得以广泛的应用。其主要的工作原理就是：带电的气溶胶颗粒由电晕放电器带电，并通过撞击法将样品分为12级进行采集，分级之后可以通过精密的电子仪表实时地在各个级别中的带电颗粒物进行测量，并把测得的电荷量信号当做数浓度颗粒物的浓度，然后可以有效分析出粒子粒数粒径度的主要分布。

ELPI+一般和数浓度颗粒物混合稀释系统互相结合的进行运用，相关文献和实验结果表明，烟气稀释和数浓度颗粒物针对粒数浓度和粒径的主要分布进行对比分析，结果显示，稀释的比例越大，数浓度颗粒物的数量就会越多，为此，通过ELPI+加强颗粒物的粒数浓度与粒径主要分布情况展开探究分析的过程中，应该对有关影响因素进行充分考虑。

结语

ELPI属于传统的撞击采样器，具有烟灰反弹和重悬浮并进入下一个级别，从而造成PM2.5测量结果过高；ELPI因为具备较大的尺寸，不能直接放于烟道内采集样本，应该利用管路引出烟气在进行采样，在引出的过程将无法避免的造成烟尘损失。利用ELPI法和稀释采样法联用技术对固定污染源废气中的数浓度颗粒物的主要浓度进行实时的监测，该技术目前国内外尚没有统一的检测方法或标准。通过学习国外先进的检测技术原理，结合国内固定源监测需求和企业已配置的环保设施协同减排能力，开展适合我国固定源废气排放中细颗粒物检测及控制技术。