典型大氣污染物監(jiān)測濃度折算方法研究

趙曉孔

（安慶市生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，安徽安慶 246000）

1 引言

典型大氣污染物濃度監(jiān)測結(jié)果主要有體積濃度表示法和質(zhì)量濃度表示法兩種，目前國家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中污染物排放限值都是以標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量下，每立方米中含污染物毫克量作為限定的。日常環(huán)境監(jiān)測執(zhí)法工作中各種濃度表示方法必須折算成毫克每立方米才能判斷是否超過規(guī)定排放限值，由于折算方法涉及煙氣壓力、溫度、濕度及基準(zhǔn)氧含量等參數(shù)［1］，計(jì)算方法需要有一定的數(shù)學(xué)功底，計(jì)算過程比較繁雜，執(zhí)法人員經(jīng)?？吹奖O(jiān)測數(shù)據(jù)卻無法判斷企業(yè)大氣污染物排放是否符合國家規(guī)定的排放限值。當(dāng)前生態(tài)環(huán)境管理中常用的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)主要有大氣綜合排放標(biāo)準(zhǔn)、火電廠標(biāo)準(zhǔn)、水泥工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、鍋爐標(biāo)準(zhǔn)、磚瓦工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)氧含量各不相同?？焖贉?zhǔn)確地將監(jiān)測值折算成標(biāo)準(zhǔn)值，從而判斷排放是否達(dá)標(biāo)是生態(tài)環(huán)境執(zhí)法人員必備的專業(yè)技能。

2 折算方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)狀況折算

常用的大氣污染物排放濃度限值均指標(biāo)準(zhǔn)狀況下的干煙氣值，標(biāo)準(zhǔn)狀況是指煙氣溫度273 K，壓力為101.325 kPa 時的狀態(tài)［2］。實(shí)際監(jiān)測時煙氣很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的煙氣參數(shù)條件。根據(jù)理想氣體方程，煙氣在溫度、壓力等非標(biāo)準(zhǔn)狀況下的監(jiān)測濃度值按照公式（1）折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況值：

式中，C標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)狀況（溫度273 K，壓力101.325 kPa）濃度值，mg/m3；C測為非標(biāo)準(zhǔn)狀況下監(jiān)測實(shí)際濃度值，mg/m3；P測為非標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣壓力實(shí)際監(jiān)測值，Pa；T測為非標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣溫度實(shí)際監(jiān)測值，K；P標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣壓力值，101.325 kPa；T標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣溫度值，273 K。

煙氣濕度是指煙氣中水分的含量，通常用水蒸氣的體積占?xì)怏w總體積的百分比來表示。污染物濕基濃度值按照公式（2）折算成干基值［3］：

式中，C干為污染物干基濃度值，mg/m3；C濕為污染物濕基濃度值，mg/m3；X濕度為煙氣絕對濕度值（水分含量）。

2.2 體積濃度折算

體積濃度是單位氣體中含有污染物體積數(shù)的表示方法。煙氣監(jiān)測中常用的體積濃度表示方法有ppm（10－6，百萬分之）、ppb（10－9，十億萬分之）、ppt（10－12，萬億分之）等，常見的SO2，H2S，NH3，NO，NO2，HCl，CO 等氣體體積濃度按公式（3）折算成質(zhì)量濃度［3］：

式中，C0為污染物質(zhì)量濃度值，mg/m3；V測為污染物實(shí)測的體積濃度，ppm；M 為污染物的分子量，g。

表1 常見大氣污染物體積濃度折算系數(shù)

2.3 質(zhì)量濃度折算

常用的大氣污染物質(zhì)量濃度表示方法有千克/立方米（kg/m3）、克/立方分米（g/dm3）、毫克/立方分米（mg/dm3）、毫克/立方米（mg/m3）等，各類大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中都是以毫克/立方米（mg/m3）作為排放限值的單位，因此不同的排放標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際工作中都必須折算成毫克/立方米（mg/m3），同是質(zhì)量濃度不同單位之間折算非常簡單，只需要乘以折算單位換算系數(shù)即可。實(shí)際監(jiān)測中各種濃度往往都是實(shí)際工況情況下的監(jiān)測值，而大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的濃度值都是標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量下的濃度值，折算中除了需要考慮溫度、壓力、濕度等工況外，不同的排放標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了基準(zhǔn)氧含量。實(shí)際工況氧含量狀況下監(jiān)測污染物濃度值按公式（4）折算成基準(zhǔn)氧含量狀況下濃度值。

式中，C標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)狀況下污染物濃度，mg/m3；C測為監(jiān)測工況下污染物濃度，mg/m3；G工況為監(jiān)測工況下過量空氣系數(shù)；G標(biāo)況為標(biāo)準(zhǔn)狀況下過量空氣系數(shù)。

過量空氣系數(shù)指實(shí)際供給燃料燃燒的空氣量與理論空氣量之比［4］，常見大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)狀況下過量空氣系數(shù)見表2。

表2 常見大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中基準(zhǔn)過量空氣系數(shù)

3 折算應(yīng)用實(shí)例

某燃煤發(fā)電公司4 號發(fā)電機(jī)組鍋爐大氣污染物排放執(zhí)行國家超低排放限值，SO235 mg/m3，NOX50 mg/m3，顆粒物5 mg/m3。2020 年11 月18 日14：00在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為SO26.39 ppm，NOX32.45 mg/m3，顆粒物4.77 mg/m3，煙氣溫度52.8 ℃，濕度17.5%，壓力－18 Pa，氧含量7.1%，主要污染物實(shí)時監(jiān)測濃度均未超過規(guī)定排放限值要求。根據(jù)公式（3）（1）折算濕基濃度為SO221.80 mg/m3，NOX38.73 mg/m3，顆粒物5.69 mg/m3；根據(jù)公式（2）折算成干基濃度為SO226.42 mg/m3，NOX46.95 mg/m3，顆粒物6.90 mg/m3；根據(jù)公式（4）折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量下的濃度值為SO228.51mg/m3，NOX50.66mg/m3，顆粒物7.45mg/m3。折算過程數(shù)據(jù)見表3。折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量狀態(tài)下后，SO2＜35 mg/m3，未超過國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)；NOX＞50 mg/m3，超過了國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)；顆粒物＞5 mg/m3，超過了國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。3 項(xiàng)主要污染物實(shí)測濃度全部未超過國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，折算成國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量后有2 項(xiàng)超過了規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率66.67%。因此日常環(huán)境管理中不能用實(shí)測值作為污染物排放達(dá)標(biāo)判定標(biāo)準(zhǔn)，必須將實(shí)測值折算后與標(biāo)準(zhǔn)限值比較后判定大氣污染物是否達(dá)標(biāo)。

表3 某燃煤發(fā)電廠4 號發(fā)電機(jī)組鍋爐煙氣主要污染物折算過程數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

各類大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定限值都是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的濃度值，實(shí)際工況下的監(jiān)測濃度值不能直接作為是否達(dá)標(biāo)的判定依據(jù)，需要根據(jù)煙氣的溫度、壓力、濕度及含氧量等折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量下濃度。通常折算步驟是先將非標(biāo)準(zhǔn)狀況折算成標(biāo)況，再根據(jù)濕度、基準(zhǔn)氧含量等折算成與國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)工況相一致的濃度值，如果折算后的濃度值大于國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)值就是超標(biāo)排放，反之則符合國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。將實(shí)際工況監(jiān)測值折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況基準(zhǔn)氧含量濃度值，在現(xiàn)實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測、執(zhí)法等環(huán)境管理中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可避免各類污染源通過稀釋實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。