淺談HJ836-2017制定的必要性及使用過程中的常見問題

王永寧

(山西省陽泉生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山西 陽泉 045000)

1 HJ836-2017制定的必要性

1.1 顆粒物的危害

顆粒物是指燃料和其他物質(zhì)在燃燒、分解、合成及物料機(jī)械處理產(chǎn)生的懸浮于排氣中的固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)[1]。顆粒物比表面積大，極易在其表面吸附細(xì)菌等有害物質(zhì)，并通過呼吸作用進(jìn)入人體，對(duì)身體造成傷害。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單也將含顆粒物的室外空氣污染列入其中。

1.2 相關(guān)環(huán)保工作及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的需要

近年來，霧霾天氣常常困擾著人們生活，而固定污染源顆粒物排放也是其主要成因之一，因此國(guó)家相關(guān)部門對(duì)其排放限值的要求日漸嚴(yán)格。2015年，李克強(qiáng)總理明確了提出了“推進(jìn)燃煤電廠低濃度排放改造”，對(duì)火電廠在顆粒物排放方面提出了更高的要求，排放濃度不高于10 mg/m3[2]。

國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)方面，火電廠、煉焦化學(xué)工業(yè)、水泥廠、石油化學(xué)工業(yè)、合成樹脂工業(yè)、無機(jī)化學(xué)工業(yè)等相關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)固定污染源顆粒物排放限值控制范圍在5～30 mg/m3。HJ836-2017的測(cè)量范圍為顆粒物濃度不超過50 mg/m3，可以滿足監(jiān)測(cè)及管理要求。

1.3 超低排放形勢(shì)下GB/T 16157-1996顯現(xiàn)不足

《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T 16157-1996)[3]制定于1996年，該方法為過濾稱重法，利用等速采樣原理抽取一定量的含塵氣體，根據(jù)抽取的氣體體積和濾筒上最終所捕集到的顆粒物量，計(jì)算出排氣中顆粒物的濃度。當(dāng)時(shí)由于環(huán)保要求和除塵技術(shù)的局限，固定源顆粒物排放濃度限值為200 mg/m3。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視及科技的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)日益關(guān)注，高處理效率的除塵設(shè)備大批投入使用，顆粒物的排放濃度大幅下降。作者所在的山西省于2019年11月1日發(fā)布《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB14/1703-2019)中顆粒物濃度限值低至5 mg/m3。幾十年的發(fā)展導(dǎo)致固定源煙道中顆粒物濃度范圍已不在一個(gè)級(jí)別。GB/T 16157-1996僅適用于顆粒物濃度大于50 mg/m3的情況，當(dāng)測(cè)定更低濃度的顆粒物時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)果偏差較大的問題。主要原因是：無法回收沉積在采樣管前段及采樣嘴的顆粒物，造成結(jié)果偏低；在“二低一高”(溫度低、顆粒物濃度低、濕度高)情況下長(zhǎng)時(shí)間采樣易造成濾筒纖維損失或破損，降低了顆粒物采樣的準(zhǔn)確度，對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生了較大影響[4]。在此情況下，原國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于2018年1月8日實(shí)施《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T 16157-1996)修改單[5]中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，見表1。

表1 GB/T 16157-1996和HJ836-2017的適用范圍

2 HJ836-2017使用過程中的常見問題

2.1 對(duì)低濃度顆粒物測(cè)定設(shè)備提出了新的要求

2.1.1 恒溫恒濕稱量設(shè)備

HJ836-2017中，采樣前和采樣后的采樣頭均需在恒溫恒濕設(shè)備中平衡至少24 h，且使用十萬分之一天平稱重。由于溫度和濕度的變化會(huì)對(duì)稱量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)恒溫恒濕設(shè)備溫度和濕度的控制范圍和精度也提出了嚴(yán)格的要求，詳見表2[1]。

表2 HJ836-2017中溫度和濕度控制要求

稱量所用的十萬分之一電子天平對(duì)周圍環(huán)境反應(yīng)較為敏感，因此，恒溫恒濕設(shè)備需具有良好的避震性能。控溫控濕系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，不能使天平波動(dòng)。同時(shí)恒溫恒濕設(shè)備應(yīng)有一定的抗靜電能力，以防靜電導(dǎo)致稱重失準(zhǔn)，最終影響測(cè)定結(jié)果。

2.1.2 含濕量測(cè)定設(shè)備

固定源廢氣中含濕量一般采用干濕球法時(shí)行測(cè)定，該方法穩(wěn)定性好，裝置簡(jiǎn)單，使用成本低，但由于其使用溫度的局限性，HJ836-2017中含濕量測(cè)定方法只提及冷凝法、重量法和儀器法。干濕球法不能用于低濃度顆粒物監(jiān)測(cè)時(shí)含濕量的測(cè)定。冷凝法、重量法操作過程繁瑣，不便使用。儀器法使用簡(jiǎn)便，建議使用較流行的紅外吸收法或阻容式濕度傳感器法測(cè)定。

2.1.3 自動(dòng)煙塵測(cè)定設(shè)備

HJ836-2017要求采樣時(shí)需確保每個(gè)樣品較采樣前重量增加大于等于1 mg，或采樣體積大于等于1 m3。樣品重量的增加只能通過實(shí)驗(yàn)室稱量獲取，實(shí)際采樣過程中難以把握，故實(shí)際監(jiān)測(cè)時(shí)常選擇增加采樣體積使其大于1 m3以確保采集樣品有效。這意味著顆粒物的采集需要更長(zhǎng)的采樣時(shí)間，傳統(tǒng)的小流量自動(dòng)煙塵測(cè)定設(shè)備在實(shí)際工作中會(huì)大大降低工作效率，增加采樣人員工作負(fù)擔(dān)，建議實(shí)際工作選用大流量的煙塵測(cè)定設(shè)備。

2.2 采樣常見問題

2.2.1 同步雙樣

HJ836-2017增加了同步雙樣等質(zhì)控手段，同步雙樣指顆粒物測(cè)量過程中，使用同一測(cè)量系列或在同一時(shí)間使用兩個(gè)對(duì)稱的測(cè)量系列得到的兩個(gè)樣品，是提升顆粒物測(cè)定精準(zhǔn)度的重要方法[1]。由于現(xiàn)場(chǎng)采樣平臺(tái)及工況等不確定因素，在實(shí)際操作過程中較難實(shí)行。

2.2.2 濾膜結(jié)構(gòu)與材質(zhì)

GB/T 16157-1996中采樣材質(zhì)常用玻璃纖維濾筒。玻璃纖維濾筒是將多張玻璃纖維噴涂形成。玻璃纖維材質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，在低溫環(huán)境使用時(shí)易出現(xiàn)破裂狀況，導(dǎo)致質(zhì)量損失，從而影響監(jiān)測(cè)結(jié)果[6]。而HJ836-2017要求濾膜材質(zhì)為石英材質(zhì)或聚四氟乙烯材質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與廢氣中的氣態(tài)化合物發(fā)生反應(yīng)，更容易得到準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果[7]。

2.3 實(shí)驗(yàn)室稱重處理耗時(shí)較長(zhǎng)

HJ836-2017中顆粒物樣品采集后，需將采樣頭用蘸有丙酮的石英棉進(jìn)行擦拭清洗，再在105～110℃條件下高溫干燥1 h。待采樣頭冷卻后在恒溫恒濕設(shè)備中平衡至少24 h后再進(jìn)行稱量。另外，稱量過程中如果兩次稱量質(zhì)量差大于0.20 mg時(shí)，需繼續(xù)平衡24 h，若第二次平衡后兩次稱量結(jié)果質(zhì)量差仍大于0.20 mg，還將繼續(xù)平衡24 h。因此此方法得出最終監(jiān)測(cè)結(jié)果的時(shí)間周期較長(zhǎng)。隨著科技的發(fā)展煙塵顆粒物濃度現(xiàn)場(chǎng)直讀的設(shè)備和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)用而生。近日，山東省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測(cè)定β射線法》(DB37/T 3785-2019)于2020年1月24日正式實(shí)施。這也為低濃度顆粒物的測(cè)定指出了新的方向。

3 結(jié)語

《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測(cè)定 重量法》(HJ836-2017)已于2018年3月1日起正式實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施在一定程度上完善了顆粒物的監(jiān)測(cè)方法，彌補(bǔ)了 GB/T 16157-1996測(cè)低濃度顆粒物數(shù)據(jù)失準(zhǔn)的不足。兩標(biāo)準(zhǔn)配合使用，為企業(yè)排污自控和環(huán)境管理部門控制排污質(zhì)量提供了科學(xué)的依據(jù)，有利于國(guó)家補(bǔ)齊監(jiān)測(cè)短板，使國(guó)標(biāo)方法與國(guó)際通行主流方法更好地銜接。