典型大气污染物监测浓度折算方法研究

赵晓孔

（安庆市生态环境保护综合行政执法支队，安徽安庆 246000）

1 引言

典型大气污染物浓度监测结果主要有体积浓度表示法和质量浓度表示法两种，目前国家各项标准中污染物排放限值都是以标准状况基准氧含量下，每立方米中含污染物毫克量作为限定的。日常环境监测执法工作中各种浓度表示方法必须折算成毫克每立方米才能判断是否超过规定排放限值，由于折算方法涉及烟气压力、温度、湿度及基准氧含量等参数［1］，计算方法需要有一定的数学功底，计算过程比较繁杂，执法人员经常看到监测数据却无法判断企业大气污染物排放是否符合国家规定的排放限值。当前生态环境管理中常用的大气污染物排放标准主要有大气综合排放标准、火电厂标准、水泥工业标准、锅炉标准、砖瓦工业标准等，不同行业标准的基准氧含量各不相同。快速准确地将监测值折算成标准值，从而判断排放是否达标是生态环境执法人员必备的专业技能。

2 折算方法

2.1 标准状况折算

常用的大气污染物排放浓度限值均指标准状况下的干烟气值，标准状况是指烟气温度273 K，压力为101.325 kPa 时的状态［2］。实际监测时烟气很难达到标准中规定的烟气参数条件。根据理想气体方程，烟气在温度、压力等非标准状况下的监测浓度值按照公式（1）折算成标准状况值：

式中，C标为标准状况（温度273 K，压力101.325 kPa）浓度值，mg/m3；C测为非标准状况下监测实际浓度值，mg/m3；P测为非标准状况下烟气压力实际监测值，Pa；T测为非标准状况下烟气温度实际监测值，K；P标为标准状况下烟气压力值，101.325 kPa；T标为标准状况下烟气温度值，273 K。

烟气湿度是指烟气中水分的含量，通常用水蒸气的体积占气体总体积的百分比来表示。污染物湿基浓度值按照公式（2）折算成干基值［3］：

式中，C干为污染物干基浓度值，mg/m3；C湿为污染物湿基浓度值，mg/m3；X湿度为烟气绝对湿度值（水分含量）。

2.2 体积浓度折算

体积浓度是单位气体中含有污染物体积数的表示方法。烟气监测中常用的体积浓度表示方法有ppm（10－6，百万分之）、ppb（10－9，十亿万分之）、ppt（10－12，万亿分之）等，常见的SO2，H2S，NH3，NO，NO2，HCl，CO 等气体体积浓度按公式（3）折算成质量浓度［3］：

式中，C0为污染物质量浓度值，mg/m3；V测为污染物实测的体积浓度，ppm；M 为污染物的分子量，g。

表1 常见大气污染物体积浓度折算系数

2.3 质量浓度折算

常用的大气污染物质量浓度表示方法有千克/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，各类大气污染物排放标准中都是以毫克/立方米（mg/m3）作为排放限值的单位，因此不同的排放标准在实际工作中都必须折算成毫克/立方米（mg/m3），同是质量浓度不同单位之间折算非常简单，只需要乘以折算单位换算系数即可。实际监测中各种浓度往往都是实际工况情况下的监测值，而大气污染物排放标准中的浓度值都是标准状况基准氧含量下的浓度值，折算中除了需要考虑温度、压力、湿度等工况外，不同的排放标准中还规定了基准氧含量。实际工况氧含量状况下监测污染物浓度值按公式（4）折算成基准氧含量状况下浓度值。

式中，C标为标准状况下污染物浓度，mg/m3；C测为监测工况下污染物浓度，mg/m3；G工况为监测工况下过量空气系数；G标况为标准状况下过量空气系数。

过量空气系数指实际供给燃料燃烧的空气量与理论空气量之比［4］，常见大气污染物排放标准中标准状况下过量空气系数见表2。

表2 常见大气污染物排放标准中基准过量空气系数

3 折算应用实例

某燃煤发电公司4 号发电机组锅炉大气污染物排放执行国家超低排放限值，SO235 mg/m3，NOX50 mg/m3，颗粒物5 mg/m3。2020 年11 月18 日14：00在线监控数据为SO26.39 ppm，NOX32.45 mg/m3，颗粒物4.77 mg/m3，烟气温度52.8 ℃，湿度17.5%，压力－18 Pa，氧含量7.1%，主要污染物实时监测浓度均未超过规定排放限值要求。根据公式（3）（1）折算湿基浓度为SO221.80 mg/m3，NOX38.73 mg/m3，颗粒物5.69 mg/m3；根据公式（2）折算成干基浓度为SO226.42 mg/m3，NOX46.95 mg/m3，颗粒物6.90 mg/m3；根据公式（4）折算成标准状况基准氧含量下的浓度值为SO228.51mg/m3，NOX50.66mg/m3，颗粒物7.45mg/m3。折算过程数据见表3。折算成标准状况基准氧含量状态下后，SO2＜35 mg/m3，未超过国家规定排放标准；NOX＞50 mg/m3，超过了国家规定排放标准；颗粒物＞5 mg/m3，超过了国家规定排放标准。3 项主要污染物实测浓度全部未超过国家规定排放标准，折算成国家规定的标准状况基准氧含量后有2 项超过了规定排放标准，超标率66.67%。因此日常环境管理中不能用实测值作为污染物排放达标判定标准，必须将实测值折算后与标准限值比较后判定大气污染物是否达标。

表3 某燃煤发电厂4 号发电机组锅炉烟气主要污染物折算过程数据

4 结语

各类大气污染物排放标准中的规定限值都是标准状况下的浓度值，实际工况下的监测浓度值不能直接作为是否达标的判定依据，需要根据烟气的温度、压力、湿度及含氧量等折算成标准状况基准氧含量下浓度。通常折算步骤是先将非标准状况折算成标况，再根据湿度、基准氧含量等折算成与国家规定的排放标准工况相一致的浓度值，如果折算后的浓度值大于国家规定排放标准值就是超标排放，反之则符合国家规定排放标准。将实际工况监测值折算成标准状况基准氧含量浓度值，在现实生态环境保护监测、执法等环境管理中具有重要的现实意义，可避免各类污染源通过稀释实现达标排放。