環境污染源中廢氣監測的流程及質量控制研究

金 純

（浙江環境監測工程有限公司，浙江 杭州 310012）

廢氣監測主要是利用監測儀器來測定空氣中含硫化合物、含氮化合物、碳氫化合物、碳氧化合物、鹵素化合物等分子狀態污染物及降塵、飄塵等粒子狀態污染物的濃度。根據廢氣監測數據，環境保護部門可以針對性地制訂廢氣防治方案，最大限度地將廢氣中的有毒有害物質含量降到最低點，進而達到改善空氣質量的目的。因此，為了提高廢氣監測精度，確保廢氣治理效果，廢氣監測機構需要對每一個環節的監測質量進行有效控制，這樣才能給廢氣治理工作提供更加精準的數據。

1 廢氣的分類與來源

廢氣已經成為污染環境的罪魁禍首，尤其是火電廠、鋼鐵廠、化工廠、制藥廠等基礎工業生產過程中排放出的氣體，含有大量的二氧化硫、氮氧化合物、碳氫化合物等有毒有害物質，這些污染物一旦進入到大氣當中，將直接危及人體健康，同時也給自然生態環境造成嚴重污染。如果按照廢氣的存在狀態劃分，主要分為兩大類，即氣體物質和存在于氣體中而形成氣溶膠的顆粒物。氣體物質主要包括有機污染氣體和無機污染氣體。而顆粒物主要包括多環芳烴、油類等有機顆粒物，以及礦物塵、金屬、氧化物粉塵等無機顆粒物。這些廢氣主要來自于火電行業、鋼鐵冶煉行業、化工與石化行業、建材行業、交通運輸業、飲食業以及日常生活[1]。

以火電行業為例，在生產過程中，產生廢氣的主要工序是鍋爐燃燒、輸灰系統、原料系統，其中鍋爐燃燒過程產生的煙氣當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質，這些物質多來自于煤炭當中的礦物質。輸灰系統廢氣主要是指中間灰庫排放出來的含塵廢氣。而原料系統主要是煤場、原煤破碎、輸煤皮帶產生的含塵廢氣。由于火電廠的生產規模不同，因此，排放出的廢氣量也存在明顯差異，火電廠的工藝流程及排放的污染物如圖1所示。

圖1 火電廠生產工藝流程及排放的污染物

2 廢氣監測流程

廢氣監測的主要內容包括顆粒物與其他有害氣體物質的排放濃度、顆粒物與其他有害氣體物質的排放量以及廢氣排放量。廢氣監測目的是檢查污染源排放的顆粒物與其他有害物質的排放濃度、排放量、噸產品排放量、無組織排放量、無組織排放濃度是否與國家、地方的排放標準相符，同時對已經建成的建設項目投入使用后排放的大氣污染物對周邊環境與人體健康所造成的污染程度及廢氣治理工作提供科學確鑿的參考依據。在監測過程中，參照的主要標準包括《火電廠大氣污染物排放標準》《鍋爐大氣污染物排放標準》《工業爐窯大氣污染物排放標準》《大氣污染物綜合排放標準》等，其監測流程如下：

2.1 事前準備工作

在廢氣監測工作開始之前，監測人員應當做好充分的事前準備工作，首先應當確定被監測單位，并與單位負責人取得聯系，就監測事宜向單位負責人予以說明，然后要求被監測單位提供一些基礎性材料，比如排污許可證、自行監測方案等，并根據這些資料確定具體的監測項目與監測位置。其次，由于污染源監測儀器屬于高精度儀器，因此，在監測之前需要對儀器進行校準，同時指派專人負責對監測過程中的具體內容及安全防護工作進行現場監督，以避免發生不必要的安全事故。最后，為了提高現場監測效率，監測人員應當及時與被監測單位的有關人員做好溝通協調工作，以全面了解與監測工作相關聯的信息。

2.2 廢氣監測布點

合理布置采樣點是廢氣監測工作的重中之重，因此，監測人員應當事先明確采樣點的布置原則：第一，選取的監測點位應當具有代表性，不能隨意選擇一般的采樣點。第二，采樣點的選擇應當遵循易于到達的原則，即監測人員與采樣點之間盡量保持在零距離，這樣有利于提高測量精度。第三，監測人員確定的采樣點應當易于操作，并且有足夠的空間來放置監測儀器。第四，安全性原則，即采樣點的位置應當安全可靠，發生意外事故的可能性為零。第五，符合國家及地方的相關標準要求，如果選擇的采樣點不合規，應當及時進行更改或者采取加設采樣點的方式來為監測工作提供更多的便利條件。比如在煙道內布設采樣點時，監測人員應當特別留意，由于煙道內同一斷面各個點位的氣流速度及煙塵濃度分布不均勻，在這種情況下，如果設置的采樣點位較少，則無法得到確切的監測值。因此，監測人員應當結合煙道的斷面形狀、尺寸規格以及煙塵的流速采取多點測量、多點布設的方式，這樣才能獲得更加精準的監測數據。

以圓形斷面煙道上的采樣點為例，當監測人員進駐采樣現場以后，首先應當根據GB／T 16157-2017《固定污染源排氣中顆粒物和氣態污染物采樣方法》的規定，確定圓環數與測點數，如表1所示。

表1 圓形斷面煙道等面積環數和測點數

采樣孔應當位于和圓形斷面互相垂直的兩條直徑線上，采樣孔的數量以四個為宜，為了便于監測，在煙道上選取采樣孔時盡量在煙道兩側，由于表1當中的最大煙道直徑為4 000 mm，如果在監測過程中，煙道直徑超過4 000 mm，那么監測人員可以根據表1中的數據向外推演，比如煙道直徑大于4 000 mm小于5 000 mm時，等面積圓環數為7個，測量直徑條數為2個，測點總數介于14—28之間，依此類推。在計算采樣點與煙道中心的距離時，應當按照下面的數學計算式來計算出最后的結果：，在計算式當中，rm代表采樣點與煙道中心的距離，R代表煙道半徑，n代表從煙道中心算起的測點序號，m代表確定的圓環數，其中，m的取值可以從表1當中查得。

2.3 數據處理

當采樣點確定以后，監測人員開始進入監測環節。由于監測數據的精準度直接影響著廢氣治理效果，因此，監測人員應當嚴格執行國家頒布的污染物排放標準，一旦發現監測數據與相關標準存在較大差異，應當及時進行復測以提高監測數據的精準度。比如在監測空氣中總懸浮顆粒時，應當根據GB∕T 15432-2018《環境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》中規定的測定方法，在測定顆粒數量與濃度時需要的儀器包括大流量或中流量采樣器、流量計、濾膜、恒溫恒濕箱以及分析天平等，首先利用X光機對濾膜進行檢查，如果發現濾膜存在孔洞，應當及時更換，然后將濾膜放置在恒溫恒濕箱內平衡24小時，平衡溫度介于15—30 ℃之間，并將平衡溫度與濕度記錄下來，利用精度為1 mg的大流量采樣器與精度為0.1 mg的中流量采樣器稱量平衡以后的濾膜，這道工序結束以后，應當及時進入到采樣工序，最后，在平衡條件下對樣品進行稱重，進而計算出顆粒物的重量與濃度[2]。

3 環境污染源中廢氣監測工作存在的主要問題

受到外界干擾因素與人為主觀因素的影響，在廢氣監測工作中也常常暴露出一些亟待解決的問題，因此，廢氣監測機構應當及時查找產生這些問題的原因，并采取針對性的、行之有效的解決措施，以提高廢氣監測數據的精準度，確保監測工作能夠高效開展。

3.1 監測人員綜合素養亟待提升

廢氣監測工作專業性強，對監測數據的精度要求高，這就需要廢氣監測隊伍應當具有較高的專業技術水平與豐富的從業經驗。但是，就目前的監測隊伍來看，由于后期培訓工作不到位，監測人員所具備的專業技術水準仍然停留在最初水平，加之部分監測人員自主學習意識淡薄，在實際工作當中經常出現人為失誤，監測數據的精準度也受到嚴重影響。而究其原因是由于監測機構資金短缺，尤其在專業人才培養方面，投入的資金少之又少，甚至個別地區只是盲目地招用監測人員，卻忽略了監測人員的理論水平與實踐能力。

3.2 取樣方法不科學

隨著廢氣監測水平的不斷提升，近年來，在廢氣監測領域出現了大量的新型監測技術與取樣方法，而部分地區在采樣與監測過程中仍然沿用過去的老方法、老套路、老思想，取樣方法無創新，監測流程過于繁瑣，這就嚴重影響了廢氣監測結果。比如在測定大氣中氮氧化物的含量與濃度時，目前主要采取的測定方法有兩種，即鹽酸萘乙二胺分光光度法與化學發光法，監測機構在選擇測定方法時，應當事先明確這兩種方法的優缺點，然后再選擇最優測定方案。但是，一些監測人員為了加快監測進度，往往不經事前調研便隨意確定測定方法，進而給監測結果的準確率造成嚴重影響。

3.3 采樣過程不嚴謹

采樣工作的質量直接關系到廢氣監測數據的準確性，而在實際工作當中，一些監測人員由于缺乏實戰經驗，并且對采樣過程表現出一副“無所謂”的態度，以至監測樣品的性狀發生巨大改變。比如在采樣過程中，為了收集具有實際參考與應用價值的樣品，監測人員首先需要對盛裝樣品的器具做氣密性實驗，以防止樣品外溢影響監測結果。通常情況下，采樣系統的負壓表讀數往往在6—7千帕之間，而30秒后系統內的壓力將下降到1.5千帕，這表明集氣裝置的氣密性良好，但是，由于監測人員的疏忽，在集氣裝置內部壓力遠遠低于1.5千帕時，仍然對內部氣體的濃度進行測定，在這種情況之下，最終的測定數據也必將出現較大的誤差。

4 環境污染源中廢氣監測工作的質量控制措施

為了提高監測工作質量，確保監測數據能夠真實反映出大氣污染物的實際水平，監測機構應當采取以下質量控制措施。

4.1 嚴控廢氣采集裝置質量

廢氣采集裝置是監測工作順利開展的一個重要載體，如果采集裝置存在質量缺陷，那么后續的監測工作質量也將受到嚴重影響。因此，監測機構應當從采集裝置的采購源頭抓起。首先，在采購之前，需要對供應商的資質以及產品的質量檢測合格證書等材料進行審查，然后遵循“優中選優”的原則，確定最后的供應商，在供需雙方簽訂采購合同之前，監測機構應當指派專業人員負責對各種監測裝置、儀器、設備的各項質量參數進行檢查，確認無誤后方可履行采購手續。另外，監測機構應當事先明確各種監測裝置的性能，并結合監測工作量與監測工作的難易程度，合理選擇監測器具。比如在選擇濾膜時，盡量選擇與廢氣當中的氣態化合物不發生反應的石英材質的濾膜或者聚四氟乙烯材質的濾膜，這兩種材質的濾膜在常溫條件的穩定性較好，進而能夠保證采集氣體的質量濃度不受影響[3]。

4.2 明確廢氣排量與工況

在對工業生產過程中產生的廢氣進行監測時，由于工業生產企業的生產規模不同，排放出的有害氣體含量也存在明顯差異，這就嚴重影響了廢氣監測結果。為了避免這種情況的發生，提高廢氣監測質量，監測機構應當事先對工業生產企業的作業生產條件、廢氣排放量以及生產工況等信息進行了解，然后再制訂符合工況條件的監測方案。比如在對鋼鐵企業加熱爐排放的廢氣進行監測時，監測機構需要提前進駐生產作業現場，并對現場的生產工況進行了解，如果鋼鐵企業的加熱爐始終處于持續運轉狀態，那么可以直接采集廢氣樣本，如果加熱爐處于停置狀態或者處于間斷性運轉狀態，監測人員應當及時調整監測日期，以保證采集的煙氣樣本具有說服力與代表性。

4.3 明確監測流程，提升監測水平

為了建設一支專業技術水平高、綜合職業素養高、責任心強、經驗豐富的監測隊伍，監測機構應當根據監測人員的崗位工作職責，專門制訂一套科學系統的培訓教育計劃，并將國家及地方的相關標準、機構內部的各項管理機制、新型的監測技術與方法等內容納入培訓計劃中，并通過集中培訓、專家講座、遠程線上互動以及實戰演練等方式，對監測人員進行培養再教育，以提高監測隊伍的專業水準與綜合素養。另外，在監測工作開始之前，監測機構應當指派專人負責對監測人員開展技術交底工作，使其能夠明確監測流程的每一個環節，以避免出現人為失誤的情況。比如在對氣體檢測儀進行校準時，監測人員應當明確檢測儀內部的傳感器的基本功能，并保證在每一次使用氣體檢測儀之前，都需要對儀器重新進行校準，必要時應當更換探頭，這樣才能保證監測數據的精準度。

5 結語

廢氣監測質量與廢氣治理工作成效存在著密不可分的關系，因此，監測人員應當進一步明確廢氣監測流程，積極借鑒和學習先進的監測方法與成功案例，并通過內部培訓、自主學習等方法不斷提升自身的專業技術水平，在改善和提高廢氣監測質量的同時，為廢氣治理工作提供更加科學確鑿的參考依據。