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菌等有害物質(zhì)，并通過呼吸作用進入人體，對身體造成傷害。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(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 相關環(huán)保工作及環(huán)保標準的需要

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，因此國家相關部門對其排放限值的要求日漸嚴格。2015年，李克強總理明確了提出了“推進燃煤電廠低濃度排放改造”，對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]。

國家現(xiàn)行標準方面，火電廠、煉焦化學工業(yè)、水泥廠、石油化學工業(yè)、合成樹脂工業(yè)、無機化學工業(yè)等相關污染物排放標準對固定污染源顆粒物排放限值控制范圍在5～30 mg/m3。HJ836-2017的測量范圍為顆粒物濃度不超過50 mg/m3，可以滿足監(jiān)測及管理要求。

1.3 超低排放形勢下GB/T 16157-1996顯現(xiàn)不足

《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(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，計算出排氣中顆粒物的濃度。當時由于環(huán)保要求和除塵技術的局限，固定源顆粒物排放濃度限值為200 mg/m3。隨著國家對環(huán)保的重視及科技的發(fā)展，企業(yè)對生態(tài)環(huán)境保護日益關注，高處理效率的除塵設備大批投入使用，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準》(DB14/1703-2019)中顆粒物濃度限值低至5 mg/m3。幾十年的發(fā)展導致固定源煙道中顆粒物濃度范圍已不在一個級別。GB/T 16157-1996僅適用于顆粒物濃度大于50 mg/m3的情況，當測定更低濃度的顆粒物時會出現(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)情況下長時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確度，對測定結(jié)果產(chǎn)生了較大影響[4]。在此情況下，原國家環(huán)境保護部于2018年1月8日實施《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T 16157-1996)修改單[5]中規(guī)定了標準的適用范圍，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 對低濃度顆粒物測定設備提出了新的要求

2.1.1 恒溫恒濕稱量設備

HJ836-2017中，采樣前和采樣后的采樣頭均需在恒溫恒濕設備中平衡至少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對稱量結(jié)果產(chǎn)生較大影響，因此標準中對恒溫恒濕設備溫度和濕度的控制范圍和精度也提出了嚴格的要求，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周圍環(huán)境反應較為敏感，因此，恒溫恒濕設備需具有良好的避震性能?？販乜貪裣到y(tǒng)在運行過程中，不能使天平波動。同時恒溫恒濕設備應有一定的抗靜電能力，以防靜電導致稱重失準，最終影響測定結(jié)果。

2.1.2 含濕量測定設備

固定源廢氣中含濕量一般采用干濕球法時行測定，該方法穩(wěn)定性好，裝置簡單，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)測時含濕量的測定。冷凝法、重量法操作過程繁瑣，不便使用。儀器法使用簡便，建議使用較流行的紅外吸收法或阻容式濕度傳感器法測定。

2.1.3 自動煙塵測定設備

HJ836-2017要求采樣時需確保每個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驗室稱量獲取，實際采樣過程中難以把握，故實際監(jiān)測時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的采樣時間，傳統(tǒng)的小流量自動煙塵測定設備在實際工作中會大大降低工作效率，增加采樣人員工作負擔，建議實際工作選用大流量的煙塵測定設備。

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量過程中，使用同一測量系列或在同一時間使用兩個對稱的測量系列得到的兩個樣品，是提升顆粒物測定精準度的重要方法[1]。由于現(xiàn)場采樣平臺及工況等不確定因素，在實際操作過程中較難實行。

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)強度較低，在低溫環(huán)境使用時易出現(xiàn)破裂狀況，導致質(zhì)量損失，從而影響監(jiān)測結(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)，化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易與廢氣中的氣態(tài)化合物發(fā)生反應，更容易得到準確的測定結(jié)果[7]。

2.3 實驗室稱重處理耗時較長

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備中平衡至少24 h后再進行稱量。另外，稱量過程中如果兩次稱量質(zhì)量差大于0.20 mg時，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)測結(jié)果的時間周期較長。隨著科技的發(fā)展煙塵顆粒物濃度現(xiàn)場直讀的設備和相應標準也應用而生。近日，山東省市場監(jiān)督管理局發(fā)布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定β射線法》(DB37/T 3785-2019)于2020年1月24日正式實施。這也為低濃度顆粒物的測定指出了新的方向。

3 結(jié)語

《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 重量法》(HJ836-2017)已于2018年3月1日起正式實施。標準的實施在一定程度上完善了顆粒物的監(jiān)測方法，彌補了 GB/T 16157-1996測低濃度顆粒物數(shù)據(jù)失準的不足。兩標準配合使用，為企業(yè)排污自控和環(huán)境管理部門控制排污質(zhì)量提供了科學的依據(jù)，有利于國家補齊監(jiān)測短板，使國標方法與國際通行主流方法更好地銜接。