淺議大氣污染物無組織排放監(jiān)測點位的布設(shè)

李小波，王 宏，陳永斌，侯邦飛

(1.湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 生態(tài)環(huán)境學院；2.十堰市環(huán)境監(jiān)測站；3.丹江口市環(huán)境監(jiān)測站，湖北 十堰 442000)

0 引言

在無組織排放的固定污染源監(jiān)督監(jiān)測和建設(shè)項目環(huán)境保護設(shè)施竣工驗收監(jiān)測中，為保證數(shù)據(jù)的“五性”中的“代表性”，監(jiān)測點位布設(shè)尤為重要。大氣污染物無組織排放監(jiān)測是目前環(huán)境監(jiān)測任務(wù)中最難于掌握、最受氣象因子影響的監(jiān)測任務(wù)。大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則之所以為導(dǎo)則，而不是技術(shù)規(guī)范，其成熟性、權(quán)威性、正式性與技術(shù)規(guī)范有差異，但其技術(shù)領(lǐng)先性、前瞻性較技術(shù)規(guī)范更強。筆者試圖通過解讀《HJT55-2000大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》，對氣象條件適宜程度的判定、監(jiān)測時段選擇和監(jiān)控點設(shè)置方法等進行歸納總結(jié)，望能對監(jiān)測人員采樣布點有所幫助。

1 各氣象因子對無組織排放監(jiān)測適宜程度判定

依據(jù)HJT-2000大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則[1]規(guī)定，各氣象因子的數(shù)值分為四類。

a 類：不利于污染物的擴散和稀釋，適宜于進行無組織排放監(jiān)測; b 類：較不利于污染物的擴散和稀釋，較適宜于進行無組織排放監(jiān)測; c 類：有利于污染物的擴散和稀釋，較不適宜進行無組織排放監(jiān)測 ; d 類：很有利于污染物的擴散和稀釋，不適宜進行無組織排放監(jiān)測。 在一般情況下， 風向變化、平均風速和大氣穩(wěn)定度三項氣象因子中，以其中適宜程度最差的一項所達到的類別來估計該次監(jiān)測中氣象條件總的適宜程度。如果三項氣象因子中的任一項達到d 類，或者其中兩項達到c 類，則該次無組織排放監(jiān)測應(yīng)取消，或更換時日。

1.1 風向變化的適宜程度

平均風向本身對污染物的擴散和稀釋沒有意義，用 10 min 平均風向的標準差代表風向變化的大小，其對無組織排放監(jiān)測的適宜程度分類見表1：

表1 風向變化的適宜程度分類

1.2 風速的適宜程度

以平均風速(亦可以10 min平均風速測定值為依據(jù))來劃分其對無組織排放監(jiān)測適宜程度，見表2：

表2 風速的適宜程度分類

1.3 大氣穩(wěn)定度的適宜程度

大氣穩(wěn)定度不同等級對無組織排放監(jiān)測的適宜程度分類見表3 ：

表3 大氣穩(wěn)定度的適宜程度分類

大氣穩(wěn)定度的判定要依據(jù)地面風速和太陽輻射等級來判定，而太陽輻射等級又需要用云量和太陽高度角來判定，太陽高度角的計算式為：

h0=arcsin [sinφsinδ+cosφcosδcos(15t+λ-300)]

(1)

式中：h0—太陽高度角(°)；

δ—太陽傾角(°)，與日期序數(shù)有關(guān)；

φ—當?shù)氐牡乩砭暥?°)；

λ—當?shù)氐牡乩斫?jīng)度(°)；

t—觀測時的北京時間(h)。

由此可見，影響大氣穩(wěn)定度的因素有地面風速、云量、當?shù)氐牡乩砭暥?、當?shù)氐牡乩斫?jīng)度、日期序數(shù)、觀測時的北京時間。

2 監(jiān)測時段的選擇

監(jiān)測時段的選擇與大氣穩(wěn)定度適宜程度密切相關(guān)，下面以十堰地區(qū)為例(十堰地區(qū)緯度：32.647017；經(jīng)度：110.785239)，計算太陽高度角，從而判斷大氣穩(wěn)定度。十堰地區(qū)每天當t=12.614，即12時36分50秒時，太陽高度角達到最大值，從9月3日至次年4月10日期間，太陽傾角不大于7.7度，由式(1)得出，太陽高度角最大值不大于65度。下面各選取四個季度中的一日，計算不同日期各時段對應(yīng)太陽高度角，計算結(jié)果見表4：

表4 十堰地區(qū)不同日期和時段對應(yīng)的太陽高度角

根據(jù)太陽高度角，結(jié)合表5大氣穩(wěn)定度等級和表6太陽輻射等級可判斷，太陽高度角h0>65°的時段不適宜監(jiān)測，其他時段則需要結(jié)合云量和地面風速具體判斷。

表5 大氣穩(wěn)定度等級

表6 太陽輻射等級

3 監(jiān)控點設(shè)置方法

3.1 監(jiān)控點的數(shù)目

監(jiān)控點的位置是隨風向風速決定的，隨當日當時的風速風向變化而改變，因此說，大氣污染物無組織排放監(jiān)控點應(yīng)該是個動點，而不是定點。大氣污染物無組織排放監(jiān)控點的數(shù)目為2-4個，應(yīng)是由平均風向的標準差S確定的，S的大小決定大氣污染物無組織排放監(jiān)測的監(jiān)控點數(shù)目，見表7。

表7 平均風向的標準差S與點位個數(shù)關(guān)系

3.2 監(jiān)控點的距離

大氣污染物無組織排放監(jiān)測監(jiān)控點距排放源的距離是由風速、源高確定的，大氣污染物綜合排放標準中規(guī)定：二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物無組織排放監(jiān)控點在其排放源的下風向2-50米距離布設(shè)，可見點位布設(shè)與監(jiān)測時的風速密切相關(guān)，見表8。

表8 風速與點位距離關(guān)系

對于不同的源高或有圍墻、建筑物隔檔的污染源，情況較為復(fù)雜，不在此處一一討論。

3.3 關(guān)于監(jiān)控布點有關(guān)問題的探討

(1)上風向是否需要布設(shè)對照點。根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》[2]附錄C的相關(guān)要求，在1997年1月1日前存在的工業(yè)企業(yè)排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物需在排放源上風向布設(shè)參照點。由此可推：1997年1月1日后建設(shè)的項目大氣污染物排放監(jiān)測上風向不需布設(shè)參照點；1997年1月1日前建設(shè)的項目也僅是排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物時需上風向布設(shè)參照點；自1997年1月1日至今已過去20多年了，很多老企業(yè)合并、重組、遷建、改擴、倒閉，實際仍然生存的十不足一。經(jīng)過20多年的變化，原老企業(yè)周邊的環(huán)境也大都變化極大上風向出現(xiàn)新的工業(yè)污染源、交通污染源等比比皆是。因此，上風向很難找到純粹的參照點了，再在上風向布設(shè)參照點已完全沒有任何意義。

(2)大氣污染源無組織排放監(jiān)測的監(jiān)控點是在周界外10米左右還是2-50 米。根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》[2]附錄C的規(guī)定；1997年1月1日前的建設(shè)項目排放的二氧化硫、氮氧化物、氟化物和顆粒物指標的在排放源下風向2-50米處布設(shè)監(jiān)控點。其余的污染物排放監(jiān)控點均在廠周界布設(shè)，1997年1月1 日后所有大氣污染物無組織排放監(jiān)控點均在廠周界布設(shè)。

(3)特殊情況下的監(jiān)控點布設(shè)。

A.排放源氣流與風向一致，即一般情況下的布點，按風向標準差布設(shè)點位；

B.排放源氣流與風向向背，會在排放源出口前形成渦流，監(jiān)控點應(yīng)設(shè)在排放源前；

C.排放源氣流與風向相交，因受到風力的影響，點位應(yīng)布設(shè)在相交處靠源一側(cè)的下面。

(4)多個排放源的監(jiān)控點布設(shè)。

A.排放源大小一樣，距離較近，點位布設(shè)在源間重疊處；

B.排放源大小不一樣，距離較近，以排放源大的為主布點；

C.排放源大小一樣，距離較遠，分別布點；

D.排放源大小不一樣，距離較遠；以一點為主，其余類推。

(5)不適宜大氣污染物無組織排放監(jiān)測點位布設(shè)的情況：

A.根據(jù)表1，風向：S>22.5度

B.根據(jù)表2，風速：v>4.5m/s

C.根據(jù)表3，大氣穩(wěn)定度：A、B、A-B、 B-C

D.根據(jù)表5，太陽輻射等級：當太陽輻射等級為+2、+3時，完全不宜布點。當太陽輻射等級為+1時，風速<1.9 m/s時，不宜布點。當風速大于等于6米時，不宜布點。

E.根據(jù)表6，云量：最適宜無組織排放監(jiān)測的時間應(yīng)是夜間，最適宜無組織排放監(jiān)測的天氣應(yīng)是陰天。當總云量和低云量大于5時，適宜無組織排放監(jiān)測。當?shù)驮屏啃∮诨虻扔?時，太陽高度角小于或等于15度，適宜無組織排放監(jiān)測。當?shù)驮屏啃∮诘扔?，總云量大于等于8時，太陽高度角小于35度，適宜無組織排放監(jiān)測。

F.太陽高度角大于65度，不適宜無組織排放監(jiān)測；太陽高度角大于35度，小于等于65度時，低云量又小于等于4時，不適宜無組織排放監(jiān)測；當太陽高度角大于15度，小于等于35度，低云量小于等于4時，可進行監(jiān)測，但是否報出結(jié)果要進一步判定。

4 結(jié)論

由上述可以得出以下結(jié)論：

(1)監(jiān)控點應(yīng)為動點，而不是定點。測定過程中，當風向發(fā)生變化后，監(jiān)控點應(yīng)隨之變化。

(2)監(jiān)控點的數(shù)量應(yīng)是現(xiàn)場風向的標準差確定的，在監(jiān)測方案中應(yīng)該無法體現(xiàn)。

(3)監(jiān)控點距源的距離應(yīng)是由風速確定的。

(4)因周邊環(huán)境的改變和影響，以及現(xiàn)行法律法規(guī)越來越嚴格，上風向可不設(shè)參照點。

(5)堆場更適宜下風向2-50米布點；其他類型排放源適宜廠周界布點；有行業(yè)標準的按行業(yè)標準實施，可能在門外、窗外、氣樓處布設(shè)點位。

(6)當風速>4.5米時；風向標準差≥±22.5度時；太陽高度角>65度時；太陽輻射等級為+2、+3時；低云量<4時均不適宜大氣無組織排放監(jiān)測。

(7)當氣象參數(shù)等級組合為aaa aab aac abb bbb bbc abc時，還應(yīng)考慮(6)中的各種情況，以判斷數(shù)據(jù)是否報出。