固定源排放數(shù)濃度顆粒物采樣方法的研究進展

周崢惠 董儷香 周美姣

（1常州市建筑科學研究院集團股份有限公司 江蘇常州 213000 2青山綠水（江蘇）檢驗檢測有限公司 江蘇常州 213000）

引言

中國的大氣環(huán)境問題變得越來越嚴重，導致各行各業(yè)對區(qū)域霾污染給與了高度的關注，霧霾污染主要是由于大氣中顆粒物（PM2.5）的增加所致。由于其粒徑小，在空氣中的停留時間長，并且容易通過呼吸進入人體血液循環(huán)，因此細顆粒物為人體健康帶來嚴重的風險及造成極大的危害。本研究從固定源數(shù)濃度顆粒物采樣方法入手，分析和探討了國內(nèi)外固定源數(shù)濃度顆粒物監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀，指出了相關顆粒物采樣方法和分析分析方法的優(yōu)缺點，提出了針對固定源數(shù)濃度顆粒物監(jiān)測技術與設備配置的研究思路與建議。

1 固定燃燒源顆粒物直接采樣方法

目前，我國常用的過濾方法有皮托管平行測速采樣法、靜壓平衡等速采樣管法和普通采樣管法等。通用采樣管法與皮托管平行測速采樣法基本一致，動壓平衡等速采樣管法主要是通過采樣抽氣在采樣管之內(nèi)形成的壓差和采樣管平行放置的皮托管測量的動壓來達到等速采樣。靜壓平衡等速采樣管法主要是將專業(yè)的采樣嘴法配入采樣管之中，嘴的內(nèi)外壁靜壓等，實現(xiàn)等速采樣的條件。該方法在粉塵濃度高，粉塵凝聚力強的情況下實際應用受到約束。

2 固定源顆粒物間接采樣方法

在稀釋通道之中的煙氣顆粒物因為重力沉降、傳熱轉移、擴散沉積、顆粒物表面張力和粘度等相關因素的作用下凝結于稀釋通道的管壁之上，導致出現(xiàn)不可估量的損失，而且因為顆粒物的體積越大，對掛壁造成的損失也會越大，為了有效降低大體積顆粒物對掛壁損失導致的測量影響，在進行源煙氣的稀釋前，通常利用顆粒物切割器進行大顆粒物的與切割后在采集稀釋的煙道氣，也就是說，基于大氣環(huán)境的顆粒稀釋通道間接采樣方式通常集中在細顆粒物的采樣上，除此之外，在煙氣稀釋的通道之中放置顆粒物的分級補集裝置后，有效拓展了低溫材質(zhì)濾膜的應用范疇。現(xiàn)階段，大氣環(huán)境的顆粒物稀釋通道的間接采樣方式在汽車尾氣的顆粒物排放監(jiān)測中被廣泛的應用。

3 顆粒物分級采集技術

目前國內(nèi)用的比較多的是虛擬慣性撞擊式分級切割采樣器，其主要原理和慣性撞擊式分級切割采樣器非常類似，不但通過不同粒徑顆粒物的不同慣性實施分級采樣，不同的地方就是煙氣在流入慣性撞擊采樣器之后氣流就會被分成兩份，就是主流與次流，較小的顆粒慣性意味著較小的斯托克斯數(shù)趨于與主流一起向下游移動，而較大的顆粒慣性意味著較大的斯托克斯數(shù)，這意味著與主流分離的顆粒與次流一起流進排污口并被收集。虛擬慣性沖擊分級切割采樣器需要精確控制多通道氣流的流量，因此，對設備的配置和控制擁有更高的要求。

4 基于ELPI的顆粒物粒數(shù)濃度的測量

近些年來，我國已經(jīng)有很多的學者把先進的ELPI法和稀釋采樣法聯(lián)用對固定源PM2.5數(shù)濃度顆粒物進行測量。通常他們認為越小的顆粒物粒徑，就會具備越大的表面積。由于其具備很大的表面積和強大的吸附能力，因此，其吸收了大量的有毒有害物質(zhì)與微生物，進而具備了更強的毒性和危害性。國內(nèi)外學者不但對數(shù)濃度顆粒物的質(zhì)量濃度給與了高度重視，還提高了對數(shù)濃度顆粒物粒數(shù)濃度。粒徑分布與其特征的探究。通過芬蘭Dekati企業(yè)研究開發(fā)的荷電低壓電被稱作撞擊分級采樣器，其實質(zhì)就是一種串級顆粒物慣性撞擊式分級切割采樣器。現(xiàn)階段，已經(jīng)在測試大氣環(huán)境、固定污染源廢棄、汽車尾氣等數(shù)濃度顆粒物的濃度研究及徑粒分布與其特點研究中得以廣泛的應用。其主要的工作原理就是：帶電的氣溶膠顆粒由電暈放電器帶電，并通過撞擊法將樣品分為12級進行采集，分級之后可以通過精密的電子儀表實時地在各個級別中的帶電顆粒物進行測量，并把測得的電荷量信號當做數(shù)濃度顆粒物的濃度，然后可以有效分析出粒子粒數(shù)粒徑度的主要分布。

ELPI+一般和數(shù)濃度顆粒物混合稀釋系統(tǒng)互相結合的進行運用，相關文獻和實驗結果表明，煙氣稀釋和數(shù)濃度顆粒物針對粒數(shù)濃度和粒徑的主要分布進行對比分析，結果顯示，稀釋的比例越大，數(shù)濃度顆粒物的數(shù)量就會越多，為此，通過ELPI+加強顆粒物的粒數(shù)濃度與粒徑主要分布情況展開探究分析的過程中，應該對有關影響因素進行充分考慮。

結語

ELPI屬于傳統(tǒng)的撞擊采樣器，具有煙灰反彈和重懸浮并進入下一個級別，從而造成PM2.5測量結果過高；ELPI因為具備較大的尺寸，不能直接放于煙道內(nèi)采集樣本，應該利用管路引出煙氣在進行采樣，在引出的過程將無法避免的造成煙塵損失。利用ELPI法和稀釋采樣法聯(lián)用技術對固定污染源廢氣中的數(shù)濃度顆粒物的主要濃度進行實時的監(jiān)測，該技術目前國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的檢測方法或標準。通過學習國外先進的檢測技術原理，結合國內(nèi)固定源監(jiān)測需求和企業(yè)已配置的環(huán)保設施協(xié)同減排能力，開展適合我國固定源廢氣排放中細顆粒物檢測及控制技術。