冶金焦炭冶煉過程中無組織排放特征污染因子的監測分析

摘要：文章就冶金焦炭冶煉過程中無組織排放到空氣中的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴、氨等特征污染因子進行監測分析，闡明了在不同環境下污染因子濃度的變化以及在其冶煉過程中無組織排放的特征；通過對上風向和下風向污染物的變化及日均濃度出現不同程度變化的現象，影響企業周圍空氣質量的相應分析，根據實際情況提出了改進意見。

關鍵詞：冶金焦炭冶煉；無組織排放；排放特征；污染因子；污染監測 文獻標識碼：A

中圖分類號：X758 文章編號：1009-2374（2016）32-0083-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.041

1 概論

冶金企業的生產過程需要大量的焦炭作為燃料，但在焦炭的冶煉過程中又會產生焦爐煙氣，其煙氣中特征污染因子一般為C6H6（苯）、C7H8（甲苯）、C8H10（二甲苯）、NMHCs（非甲烷總烴）、NH3（氨）等是造成環境污染的主要因素。在日常工作中，相關部門雖然采取了一定的污染防治措施，但并沒有取得很好的實際效果，究其主要原因是由于廢氣中污染物種類多、氣體性質在外界因素的影響下易發生不定向變化，特別是廢氣排放的無組織性嚴重，沒有有效的監控措施，從而造成對其污染物防治工作存在盲目性。因此，需要通過對廢氣中的特征污染因子進行科學的監測分析，用經過科學監測分析中所得到的有代表性的數據來指導其特征污染物的治理工作具有其重要意義。

2 無組織排放概述

污染物排放過程中，所謂的無組織排放主要指的是一些工業廢氣沒有經過排氣筒進行無規則排放。較矮的排氣筒是有組織的廢氣排放，但在某些特定環境下，所產生的現象和無組織排放非常相近，因此，也可以將其當作是無組織排放。在冶金焦炭的冶煉過程中無組織排放都存在大量的有害性氣體，會對環境以及人體造成一定的危害。一般來說，其主要污染物包括粉塵物、飛灰、煙氣等；煙氣中污染物主要為氣態污染物，其氣態污染物主要包括SO2、NOx、VOCs（C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等揮發性有機物）等。冶金焦炭的冶煉過程中產生的無組織排放焦爐煙氣中的氣態污染物分為常規污染物和特征污染物兩種，NO2、NOx等屬于常規污染物，C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等屬于特征污染物。無組織污染物的污染源具有一定的分散性，同時，污染物在排放過程中離地面較近，不容易被稀釋擴散，能夠直接對周邊地面的大氣環境及空氣質量造成影響，影響周圍人群的正常生活。

3 監測分析

3.1 監測點布置的原則

實際的監測過程中，監測人員可根據工藝分布、占地面積、無組織排放種類、周圍環境復雜程度等因素，將該冶金焦炭廠看作是一個無組織排放的污染源，以《大氣污染物無組織排放監測技術導則》相關規定為原則進行監測點布設，通過對冶金焦炭廠進行分析，決定以廠界為界限扇形布點，設置11個點位，保證有1個背景點位，以滿足相關監測工作的順利開展。

3.2 監測項目分析

3.2.1 氣象因子。通常情況下，氣象因子監測分析可以分別同步觀測風向和低云量等地面氣象觀測參數。

3.2.2 污染因子。污染因子主要有C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3這5種。其中NH3是PM2.5實重要的前體物。監測人員通過對煉焦工藝進行研究分析，發現空氣中C2～C9對非甲烷總烴（NMHCs）年平均量、大氣VOCs對環境具有很大影響。同時，煉焦工藝都會形成C6H6、C7H8、C8H10等物質，對人體健康的影響嚴重。所以，對該5項特征污染因子進行監測勢在必行。

3.3 監測方式及監測依據

3.3.1 監測方式要求。進行污染物監測時，嚴格遵循國家相關標準，以我國現有的相關方法標準、規范作為監測技術指導，以確保監測結果的代表性和準確性。

3.3.2 監測方法依據及其測量儀器設備。在實際的采樣工作中，以《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）中的相關內容為采樣依據，按照《空氣和廢氣監測分析方法》進行相關作業。其中，以HJ 584-2010為依據，采用活性炭吸附CS2解吸氣相色譜法測定空氣中的C6H6、C7H8、C8H10，其最低檢出限均為0.0015mg/m3，主要儀器是GC4029A型氣相色譜儀；以《環境空氣 非甲烷總烴的測定 氣相色譜法》（HJ/T 38-1999）為依據，用于空氣中NMHCs的測定，其最低檢出限為0.04mg/m3，所用監測儀器為GC4029A型氣相色譜儀；以《環境空氣 氨的測定 納氏試劑分光光度法》（HJ 533-2009）為依據，用于空氣中NH3的測定，其最低檢出限為0.01mg/m3，監測過程中主要用到TH-150Z型大氣綜合采樣器、TU-1810型紫外可見分光光度計兩種儀器。

4 監測結果分析

4.1 氣象因子的監測結果

將冶金焦炭廠看作是一個無組織排放的污染源，其氣象因子主要是對風向、風速等情況的監測，為了提高采樣數據的精準度，避免出現數據波動過大現象，應該通過移動監控點進行多次采樣。具體的采樣結果為：2016年4月19日，一共采樣4次，具體的數據為：氣溫（℃）為：19.1、24.3、27.2、25.1；氣壓（kPa）為：101.5、101.3、101.1、101.3；風向都為：NE，風速（m/s）為：1.5、1.6、1.7、1.7；總云量均為4，低云量為：2、1、1。2016年4月20日，一共采樣4次，具體的數據為：氣溫（℃）為：18.7、23.6、26.8、24.5；氣壓（kPa）為：101.3、101.2、101.0、101.1；風向都為：NE；風速（m/s）為：1.6、1.4、1.4、1.3；總云量為：5、4、4、3；低云量為：3、2、1、1；2016年4月21日，一共采樣4次；具體的數據為：氣溫（℃）為：19.2、23.8、26.9、25.4；氣壓（kPa）為：100.9、100.7、100.7、100.8；風向都為：NE；風速（m/s）為：1.3、1.5、1.4、1.3；總云量均為4；低云量為：2、2、1、1。

作者通過對觀察數據進行研究分析發現，污染擴散方向會根據風向的不同發生相應的變化，監測點風向情況在很大程度上決定了監測結果。風向除了影響污染氣體擴散方向的同時，也會對其擴散路徑以及范圍產生相應的影響，并且這種影響與風速有著很大關系，影響會隨著風速的變大而變得更為明顯。

對于監控點的污染因子濃度來說，捕捉效率容易受到污染源排放強度的影響，同時，也會受到風向以及風速變化的影響。如果風向以及風速較為明顯，在對污染物的運動情況及其濃度最高點進行判斷時就會變得更加容易。在《大氣污染物無組織排放監測技術導則》中明確指出當監測時的風向>29°且風速在1.0～3.0m/s之間是最為合適的。當監測對風向、風速沒有要求的情況時，在周邊設置監控點，可以在靜風狀態下采樣，前提是能夠及時捕捉到污染物的濃度最高點。

4.2 特征污染物的監測結果

監測人員通過對3天的監測，NH3和C6H6在上風處都能監測出來，C6H6在上風處偶爾也能檢測出，出現這種狀況的主要原因是由于冶金企業的位置，周圍的污染企業

較多。

焦化工藝是冶金企業重要生產環節，由于工藝技術的特性會造成C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等多種污染物質的產生，作者通過對不同監測結果進行分析發現：在此次監測氣象狀態下，企業所在的下風向以及上風向的NMHCs監測濃度雖然呈現出上漲趨勢，但其濃度值并沒有超過相關規定的標準，其數值小于無組織排放監控所規定濃度5.0mg/m3的限值。企業所在的下風向及上風向的NH3濃度與NMHCs監測濃度表現情況一致，也呈現上漲趨勢但是并沒有超過規定的濃度標準，氨的環境濃度和廠界濃度在小于0.2mg/m3，控制在惡臭污染物排放標準2mg/m3之內。

在完成NMHCs、NH3的監測結果分析之后，作者又對其他污染因子監測結果進行了分析，發現C6H6、C7H8、C8H10在該廠區都能監測出，并且在下風向與上風向濃度存在較大差異，下風向濃度明顯較高。C6H6、C7H8、C8H10的工業對C6H6、C7H8、C8H10的大氣污染物綜合排放標準分別為0.5mg/m3、3.0mg/m3及1.5mg/m3，C6H6的工業企業設計衛生標準為2.4mg/m3，C8H10的工業企業設計衛生標準為0.3，前蘇聯居民區對C7H8濃度的限定最高為0.5mg/m3，對監測濃度進行分析，發現3種氣體濃度均沒有超出規定濃度的范圍，進而各種氣體的監測濃度均符合相關排放濃度標準。對整體監測結果進行統計分析，獲得符合企業正常生產狀態下無組織排放特征污染物的實際情況，對于企業特征污染物治理方案的制定具有一定的指導意義。

5 建議與結論

監測人員通過對相應的數據進行分析，污染物濃度雖然都有所增加，但是都能滿足環境標準和無組織排放標準的要求。雖然其濃度低于我國相關的要求，但C6H6、C7H8、C8H10、NMHCs、NH3等有害氣體的長期排放，會對周圍的居民的環境造成一定的影響。因此，相關部門應該積極在一些容易受到污染的地區設置監測點，增加除了常規監測點以外的監測點，定期進行抽查，指導企業的日常環境管理，從而提高企業周圍的環境質量。

總之，在國家強調環保節能減排的今天，積極對冶金焦炭廠無組織排放特征污染物的監測具有重要意義。在監測過程中，監測人員應該從冶金焦炭廠的實際狀況出發，設置合理的監測點，才能達到良好的監測效果，從而為企業特征污染物治理方案的制定提供科學的監測數字依據。

參考文獻

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作者簡介：鄒曉剛（1971-），新余鋼鐵集團有限公司環境監測站工程師，研究方向：環境監測及理化檢驗方法研究與改進、污染物治理方法探討、室內污染物的監測與防治等。

（責任編輯：王 波）