环境污染源中废气监测的流程及质量控制研究

2022-05-23金纯

皮革制作与环保科技 2022年5期

金纯

（浙江环境监测工程有限公司，浙江杭州 310012）

废气监测主要是利用监测仪器来测定空气中含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合物等分子状态污染物及降尘、飘尘等粒子状态污染物的浓度。根据废气监测数据，环境保护部门可以针对性地制订废气防治方案，最大限度地将废气中的有毒有害物质含量降到最低点，进而达到改善空气质量的目的。因此，为了提高废气监测精度，确保废气治理效果，废气监测机构需要对每一个环节的监测质量进行有效控制，这样才能给废气治理工作提供更加精准的数据。

1 废气的分类与来源

废气已经成为污染环境的罪魁祸首，尤其是火电厂、钢铁厂、化工厂、制药厂等基础工业生产过程中排放出的气体，含有大量的二氧化硫、氮氧化合物、碳氢化合物等有毒有害物质，这些污染物一旦进入到大气当中，将直接危及人体健康，同时也给自然生态环境造成严重污染。如果按照废气的存在状态划分，主要分为两大类，即气体物质和存在于气体中而形成气溶胶的颗粒物。气体物质主要包括有机污染气体和无机污染气体。而颗粒物主要包括多环芳烃、油类等有机颗粒物，以及矿物尘、金属、氧化物粉尘等无机颗粒物。这些废气主要来自于火电行业、钢铁冶炼行业、化工与石化行业、建材行业、交通运输业、饮食业以及日常生活[1]。

以火电行业为例，在生产过程中，产生废气的主要工序是锅炉燃烧、输灰系统、原料系统，其中锅炉燃烧过程产生的烟气当中含有大量的硫氧化合物、氮氧化合物以及少量的一氧化碳、二氧化碳、氟化物、氯化物等有毒有害物质，这些物质多来自于煤炭当中的矿物质。输灰系统废气主要是指中间灰库排放出来的含尘废气。而原料系统主要是煤场、原煤破碎、输煤皮带产生的含尘废气。由于火电厂的生产规模不同，因此，排放出的废气量也存在明显差异，火电厂的工艺流程及排放的污染物如图1所示。

图1 火电厂生产工艺流程及排放的污染物

2 废气监测流程

废气监测的主要内容包括颗粒物与其他有害气体物质的排放浓度、颗粒物与其他有害气体物质的排放量以及废气排放量。废气监测目的是检查污染源排放的颗粒物与其他有害物质的排放浓度、排放量、吨产品排放量、无组织排放量、无组织排放浓度是否与国家、地方的排放标准相符，同时对已经建成的建设项目投入使用后排放的大气污染物对周边环境与人体健康所造成的污染程度及废气治理工作提供科学确凿的参考依据。在监测过程中，参照的主要标准包括《火电厂大气污染物排放标准》《锅炉大气污染物排放标准》《工业炉窑大气污染物排放标准》《大气污染物综合排放标准》等，其监测流程如下：

2.1 事前准备工作

在废气监测工作开始之前，监测人员应当做好充分的事前准备工作，首先应当确定被监测单位，并与单位负责人取得联系，就监测事宜向单位负责人予以说明，然后要求被监测单位提供一些基础性材料，比如排污许可证、自行监测方案等，并根据这些资料确定具体的监测项目与监测位置。其次，由于污染源监测仪器属于高精度仪器，因此，在监测之前需要对仪器进行校准，同时指派专人负责对监测过程中的具体内容及安全防护工作进行现场监督，以避免发生不必要的安全事故。最后，为了提高现场监测效率，监测人员应当及时与被监测单位的有关人员做好沟通协调工作，以全面了解与监测工作相关联的信息。

2.2 废气监测布点

合理布置采样点是废气监测工作的重中之重，因此，监测人员应当事先明确采样点的布置原则：第一，选取的监测点位应当具有代表性，不能随意选择一般的采样点。第二，采样点的选择应当遵循易于到达的原则，即监测人员与采样点之间尽量保持在零距离，这样有利于提高测量精度。第三，监测人员确定的采样点应当易于操作，并且有足够的空间来放置监测仪器。第四，安全性原则，即采样点的位置应当安全可靠，发生意外事故的可能性为零。第五，符合国家及地方的相关标准要求，如果选择的采样点不合规，应当及时进行更改或者采取加设采样点的方式来为监测工作提供更多的便利条件。比如在烟道内布设采样点时，监测人员应当特别留意，由于烟道内同一断面各个点位的气流速度及烟尘浓度分布不均匀，在这种情况下，如果设置的采样点位较少，则无法得到确切的监测值。因此，监测人员应当结合烟道的断面形状、尺寸规格以及烟尘的流速采取多点测量、多点布设的方式，这样才能获得更加精准的监测数据。

以圆形断面烟道上的采样点为例，当监测人员进驻采样现场以后，首先应当根据GB／T 16157-2017《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》的规定，确定圆环数与测点数，如表1所示。

表1 圆形断面烟道等面积环数和测点数

采样孔应当位于和圆形断面互相垂直的两条直径线上，采样孔的数量以四个为宜，为了便于监测，在烟道上选取采样孔时尽量在烟道两侧，由于表1当中的最大烟道直径为4 000 mm，如果在监测过程中，烟道直径超过4 000 mm，那么监测人员可以根据表1中的数据向外推演，比如烟道直径大于4 000 mm小于5 000 mm时，等面积圆环数为7个，测量直径条数为2个，测点总数介于14—28之间，依此类推。在计算采样点与烟道中心的距离时，应当按照下面的数学计算式来计算出最后的结果：，在计算式当中，rm代表采样点与烟道中心的距离，R代表烟道半径，n代表从烟道中心算起的测点序号，m代表确定的圆环数，其中，m的取值可以从表1当中查得。

2.3 数据处理

当采样点确定以后，监测人员开始进入监测环节。由于监测数据的精准度直接影响着废气治理效果，因此，监测人员应当严格执行国家颁布的污染物排放标准，一旦发现监测数据与相关标准存在较大差异，应当及时进行复测以提高监测数据的精准度。比如在监测空气中总悬浮颗粒时，应当根据GB∕T 15432-2018《环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法》中规定的测定方法，在测定颗粒数量与浓度时需要的仪器包括大流量或中流量采样器、流量计、滤膜、恒温恒湿箱以及分析天平等，首先利用X光机对滤膜进行检查，如果发现滤膜存在孔洞，应当及时更换，然后将滤膜放置在恒温恒湿箱内平衡24小时，平衡温度介于15—30 ℃之间，并将平衡温度与湿度记录下来，利用精度为1 mg的大流量采样器与精度为0.1 mg的中流量采样器称量平衡以后的滤膜，这道工序结束以后，应当及时进入到采样工序，最后，在平衡条件下对样品进行称重，进而计算出颗粒物的重量与浓度[2]。

3 环境污染源中废气监测工作存在的主要问题

受到外界干扰因素与人为主观因素的影响，在废气监测工作中也常常暴露出一些亟待解决的问题，因此，废气监测机构应当及时查找产生这些问题的原因，并采取针对性的、行之有效的解决措施，以提高废气监测数据的精准度，确保监测工作能够高效开展。

3.1 监测人员综合素养亟待提升

废气监测工作专业性强，对监测数据的精度要求高，这就需要废气监测队伍应当具有较高的专业技术水平与丰富的从业经验。但是，就目前的监测队伍来看，由于后期培训工作不到位，监测人员所具备的专业技术水准仍然停留在最初水平，加之部分监测人员自主学习意识淡薄，在实际工作当中经常出现人为失误，监测数据的精准度也受到严重影响。而究其原因是由于监测机构资金短缺，尤其在专业人才培养方面，投入的资金少之又少，甚至个别地区只是盲目地招用监测人员，却忽略了监测人员的理论水平与实践能力。

3.2 取样方法不科学

随着废气监测水平的不断提升，近年来，在废气监测领域出现了大量的新型监测技术与取样方法，而部分地区在采样与监测过程中仍然沿用过去的老方法、老套路、老思想，取样方法无创新，监测流程过于繁琐，这就严重影响了废气监测结果。比如在测定大气中氮氧化物的含量与浓度时，目前主要采取的测定方法有两种，即盐酸萘乙二胺分光光度法与化学发光法，监测机构在选择测定方法时，应当事先明确这两种方法的优缺点，然后再选择最优测定方案。但是，一些监测人员为了加快监测进度，往往不经事前调研便随意确定测定方法，进而给监测结果的准确率造成严重影响。

3.3 采样过程不严谨

采样工作的质量直接关系到废气监测数据的准确性，而在实际工作当中，一些监测人员由于缺乏实战经验，并且对采样过程表现出一副“无所谓”的态度，以至监测样品的性状发生巨大改变。比如在采样过程中，为了收集具有实际参考与应用价值的样品，监测人员首先需要对盛装样品的器具做气密性实验，以防止样品外溢影响监测结果。通常情况下，采样系统的负压表读数往往在6—7千帕之间，而30秒后系统内的压力将下降到1.5千帕，这表明集气装置的气密性良好，但是，由于监测人员的疏忽，在集气装置内部压力远远低于1.5千帕时，仍然对内部气体的浓度进行测定，在这种情况之下，最终的测定数据也必将出现较大的误差。

4 环境污染源中废气监测工作的质量控制措施

为了提高监测工作质量，确保监测数据能够真实反映出大气污染物的实际水平，监测机构应当采取以下质量控制措施。

4.1 严控废气采集装置质量

废气采集装置是监测工作顺利开展的一个重要载体，如果采集装置存在质量缺陷，那么后续的监测工作质量也将受到严重影响。因此，监测机构应当从采集装置的采购源头抓起。首先，在采购之前，需要对供应商的资质以及产品的质量检测合格证书等材料进行审查，然后遵循“优中选优”的原则，确定最后的供应商，在供需双方签订采购合同之前，监测机构应当指派专业人员负责对各种监测装置、仪器、设备的各项质量参数进行检查，确认无误后方可履行采购手续。另外，监测机构应当事先明确各种监测装置的性能，并结合监测工作量与监测工作的难易程度，合理选择监测器具。比如在选择滤膜时，尽量选择与废气当中的气态化合物不发生反应的石英材质的滤膜或者聚四氟乙烯材质的滤膜，这两种材质的滤膜在常温条件的稳定性较好，进而能够保证采集气体的质量浓度不受影响[3]。

4.2 明确废气排量与工况

在对工业生产过程中产生的废气进行监测时，由于工业生产企业的生产规模不同，排放出的有害气体含量也存在明显差异，这就严重影响了废气监测结果。为了避免这种情况的发生，提高废气监测质量，监测机构应当事先对工业生产企业的作业生产条件、废气排放量以及生产工况等信息进行了解，然后再制订符合工况条件的监测方案。比如在对钢铁企业加热炉排放的废气进行监测时，监测机构需要提前进驻生产作业现场，并对现场的生产工况进行了解，如果钢铁企业的加热炉始终处于持续运转状态，那么可以直接采集废气样本，如果加热炉处于停置状态或者处于间断性运转状态，监测人员应当及时调整监测日期，以保证采集的烟气样本具有说服力与代表性。

4.3 明确监测流程，提升监测水平

为了建设一支专业技术水平高、综合职业素养高、责任心强、经验丰富的监测队伍，监测机构应当根据监测人员的岗位工作职责，专门制订一套科学系统的培训教育计划，并将国家及地方的相关标准、机构内部的各项管理机制、新型的监测技术与方法等内容纳入培训计划中，并通过集中培训、专家讲座、远程线上互动以及实战演练等方式，对监测人员进行培养再教育，以提高监测队伍的专业水准与综合素养。另外，在监测工作开始之前，监测机构应当指派专人负责对监测人员开展技术交底工作，使其能够明确监测流程的每一个环节，以避免出现人为失误的情况。比如在对气体检测仪进行校准时，监测人员应当明确检测仪内部的传感器的基本功能，并保证在每一次使用气体检测仪之前，都需要对仪器重新进行校准，必要时应当更换探头，这样才能保证监测数据的精准度。