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大气污染物无组织排放现场监测技术镇江市环境监测中心站2005年5月张先宝第一章概述无组织污染排放源指不经排气筒无规则排放的源,如设置于露天环境中具有无组织排放的设施(煤堆、建材场、垃圾场等),或指具有无组织排放的建筑物(车间和工棚等);需要时,也可以将一些低矮的经排气筒排放的源当作无组织源处理。确定污染源常用于环境管理,对于污染物的控制与处理,对新建企业的环境评价,对污染物的监测,规定原有企业的限期治理和达标排放,主要控制其排放源能达标和对周边敏感地区贡献。环境监测是指人们对影响人类和其他生物生存和发展的环境质量状况进行监视性测定的活动,它是通过对环境质量某些代表值进行长时间的测定,以掌握环境污染状况和判明环境质量的好坏。大气污染物无组织排放监测是环境管理的技术依据,通过对无组织源所排放的污染物的监测,为大气质量评定、环境影响评价、环保验收及仲裁监测提供数据基础;也为环境科学研究提供技术支持。大气污染物无组织排放监测有一定的规范和方法,它和污染源类型、污染物性质、环境标准及地形与气象条件相关。作为一名环境监测人员,在现场取样、分析过程仅仅是测试工作的一个中间环节,全面的监测人员应掌握三个方面知识:(1)了解监测对象,熟习污染物性质及排放规律;(2)熟习相关的法律法规;(3)掌握污染物采样布点、取样和分析方法,全面掌握监测分析作业指导书要求。另外,作为一名现场监测人员,要具备较强的责任心,现场工作的质量比较难控制,需要每一位监测人员自觉地、严格地按操作程序进行。第二章大气污染物从环境质量角度,大气污染物从化学性质分还原型(煤烟型)、氧化型(石油型)和混合型;按物理性质分气态、蒸气和气溶胶状;按其形成过程分一次污染物和二次污染物。大气污染物可以按监测重要度分为五类。第一类的大气污染物是指我国环境保护局已制定出环境标准的那些物质,是评价环境质量的主要控制指标。如可吸入悬浮微粒(PM10)、二氧化硫、氮氧化物、飘尘、一氧化碳、光化学氧化剂等,对它们在大气中的浓度有严格的限制,参见《环境空气质量标准》(GB3095-1996)中的规定。第二类必须分析的大气污染物是那些已知对人类健康特别有害,但目前在大气环境质量标准中尚未限制的那些污染物,例如,石棉、汞等属于此类,其他大气污染物凡经证实确会引起严重疾病并增加死亡率的均属此列,其数目还在不断增加。第三类必须加以限制的是那些新建固定污染源排放的大气污染物。如酸雾(H2S04)、氮氧化物和硫氧化物等气态污染物。为保证这类物质的排放量符合排放标准,必须经常监测这类物质在烟道气中的浓度。第四类必须加以限制的是来自移动污染源的排放物。如汽车尾气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。第五类污染物包括许多元素和化合物,对它们的影响和控制正在进行很多研究,以确定这些污染物应该控制的程度和最好的控制方法。这类物质包括砷、汞、镍、铬、钒、锰、铜、锌、钡和锡等金属以及氯、氯化氢、硫化氢、硒、硼、磷、多环芳香烃、多氯联苯、有恶臭的化合物、细颗粒物质、农药、气源性致病原、活性有机化合物及放射性核素等。从环境控制角度:大气污染物无组织排放监测涉及污染物监测因子,主要根据国家有关废气的排放标准、建设项目“环评”、初步设计、使用的原辅材料以及采用工艺(即行业特征)、环境保护工作需要确定。表1-1中例出各行业中都有一些常见的特征因子,但在建设项目竣工环境保护验收监测、环境影响评价或环境污染事故进行监测因子选择时,不应只限于表1-1中所列因子,或表1-1所列所有项目中都进行监测,而应根据实际情况确定。表1-1不同行业排放的废气污染因子工业类别废气污染物工业类别废气污染物燃料燃烧SO2、NOX、碳氢化合物(燃油、气)、烟尘等农药CI2、H2S、Hg、HCI、苯、粉尘、CS2黑色金属冶炼SO2、NOX、氰化物、硫化物、CO、氟化物、粉尘等油漆苯、酸、铅、粉尘、醛、醇、酮类有色金属冶炼SO2、NOX、Hg、Be、氟化物、CO、粉尘(铜、砷、铅、锌、镉)等造纸H2S、粉尘、甲醛、硫醇炼焦SO2、CO、苯、苯并(a)芘、氨、H2S、酚、烟尘等纺织、印染H2S、粉尘等选矿药剂CS2、H2S、粉尘等皮革及其制品H2S、铬酸雾、粉尘、醛等火力发电厂热电SO2、NOX、CO、碳氢化合物(燃油、气)、烟尘等电镀铬酸雾、氰化氢、NOX、粉尘等石油化工SO2、NOX、Pb、氟化物、氰化物、烃、H2S、苯、酚、醛、CO、HCI、粉尘灯泡、仪表Hg、Pb、粉尘等有机化工酚、氰化氢、氯、苯、氟化物、酸雾、粉尘水泥SO2、NOX、氟化物、粉尘等氮肥CO、NO2、硫化氢、酸雾、粉尘石棉制品石棉尘等磷肥氟化物、SO2、酸雾、粉尘铸造SO2、NOX、CO、氟化物、Pb、粉尘等氯碱CI2、HCI、Hg玻璃钢制品苯类等硫酸SO2、NOX、氟化物、酸雾、粉尘等油毡沥青烟、苯并(a)花化纤H2S、氨、CS2、粉尘蓄电池Pb等染料CI2、HCI、SO2、H2S、Hg、氯苯、苯胺类、硝基苯类、光气油漆施工溶剂、苯类橡胶H2S、苯、粉尘、甲硫醇危险废物焚烧烟尘、CO、SO2、HF、HCI、NOX、Hg、Cd、As、Ni、Pb、Cr、Sn、Sb、Cu、Mn、二恶英类油脂化工CI2、HCI、氟化氢、氯磺酸、SO2、NOX、粉尘制药CI2、H2S、SO2、HCI、氨、苯、醛、醇、肼生活垃圾焚烧烟尘、CO、SO2、HCI、Hg、Cd、Pb、二恶英类表1-1中所例出的物质,特别是一些具有危险性的化学物质,监测人员需要掌握,或者能以较快的方法能够获取,特别是在环境污染事故应急监测时,监测因子的快速有效识别,对事故应急监测速度和环境管理提供良好的基础。第三章相关的法律法规及监测方法3.1、相关标准作为一名环境监测人员,必须了解相关的法律、法规及监测标准,与大气污染物无组织排放监测相关的法律法规如下:《大气污染物无组织排放监测技术导则》(HJ/T55-2000);《建设项目竣工环境保护验收管理办法》;《环境影响评价报告书》,报告书中结论也是监测时的参照要求;因为环境保护管理办法中,“三同时”制度是一种重要手段,特别是在验收监测时,验收实际上是环境保护影响评价的后续过程,特别是对环境保护敏感目标的空气质量要求,在环评结论中都有体现。GB3095-1996《环境空气质量标准》;在我国现有国家大气污染物排放标准系列中,按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则,工业炉窑执行GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》;火电厂执行GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》;炼焦炉执行GB16171-1996《炼焦炉大气污染物排放标准》;水泥厂执行GB4915-1996《水泥厂大气污染物排放标准》;恶臭物质排放执行GB14554-93《恶臭污染物排放标准》;生活垃圾焚烧执行GB18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》;危险废物焚烧执行GB18481-2001《危险废物焚烧污染控制标准》;医疗废弃物焚烧执行GB/T18773-2002《医疗废弃物焚烧环保卫生标准》,其余大气污染物均执行GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。相关的监测标准,GB6921—86《大气飘尘浓度测定方法》;GB/T15262-94《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》;GB/T13906—92《空气质量氮氧化物的测定》;GB/9801-1998《空气质量一氧化碳的测定非分散红外法》等;以上是一些与监测相关的部分标准,实际监测时,应该按实验室认可原则,所有的监测方法与技术严格按本单位的“样品的采集和分析作业指导书”进行。3.2大气样品的采集方法和采样仪器采集大气(空气)样品的方法可归纳为直接采样法和富集(浓缩)采样法两类。3.2.1直接采样法当大气中的被测组分浓度较高,或者监测方法灵敏度高时,从大气中直接采集少量气样即可满足监测分析要求。例如,用非色散红外吸收法测定空气中的一氧化碳;用紫外荧光法测定空气中的二氧化硫等都用直接采样法。这种方法测得的结果是瞬时浓度或短时间内的平均浓度,能较快地测知结果。常用的采样容器有注射器、塑料袋、真空瓶(管)等。(一)注射器采样常用100mL注射器采集有机蒸气样品(非甲烷总烃)。采样时,先用现场气体抽洗2—3次,然后抽取100mL,密封进气口,带回实验室分析。样品存放时间不宜长,一般应当天分析完。(二)塑料袋采样应选择与样气中污染组分既不发生化学反应,也不吸附、不渗漏的塑料袋。常用的有聚四氟乙烯袋、聚乙烯袋及聚酯袋等。为减小对被测组分的吸附,可在袋的内壁衬银、铝等金属膜。采样时,先用二联球打进现场气体冲洗2—3次,再充满样气,夹封进气口,带回尽快分析。(三)采气管采样采气管是两端具有旋塞的管式玻璃容器,其容积为100—500mL。采样时,打开两端旋塞,将二联球或抽气泵接在管的一端,迅速抽进比采气管容积大6—10倍的欲采气体,使采气管中原有气体被完全置换出,关上两端旋塞,采气体积即为采气管的容积。(四)真空瓶采样真空瓶是一种用耐压玻璃制成的固定容器(苏码罐),容积为500—1000mL。采样前,先用抽真空装置将采气瓶(瓶外套有安全保护套)内抽至剩余压力达1.33kPa左右;如瓶内预先装入吸水液,可抽至溶液冒泡为止,关闭旋塞。采样时,打开旋塞,被采空气即充入瓶内,关闭旋塞,则采样体积为真空采气瓶的容积。如果采气瓶内真空度达不到1.33kPa,实际采样体积应根据剩余压力进行计算。当用闭口压力计测量剩余压力时,现场状态下的采样体积按下式计算:式中:V——现场状态下的采样体积(L);V0——真空采气瓶容积(L);P——大气压力(kPa);PB——闭管压力计读数(kPa)。当用开管压力计测量采气瓶内的剩余压力时,现场状态下的采样体积按下式计算:式中:PK——开管压力计读数(kPa);其余符号意义和单位同前式。3.2.2、富集(浓缩)采样法大气中的污染物质浓度一般都比较低(ppm—ppb数量级),直接采样法往往不能满足分析方法检测限的要求,故需要用富集采样法对大气中的污染物进行浓缩。富集采样时间一般比较长,测得结果代表采样时段的平均浓度,更能反映大气污染的真实情况。这种采样方法有溶液吸收法、固体阻留法、低温冷凝法及自然沉降法等。(一)溶液吸收法该方法是采集大气中气态、蒸气态及某些气溶胶态污染物质的常用方法。采样时,用抽气装置将欲测空气以一定流量抽入装有吸收液的吸收管(瓶)。采样结束后,倒出吸收液进行测定,根据测得结果及采样体积计算大气中污染物的浓度。溶液吸收法的吸收效率主要决定于吸收速度和样气与吸收液的接触面积。欲提高吸收速度,必须根据被吸收污染物的性质选择效能好的吸收液。常用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。按照它们的吸收原理可分为两种类型,一种是气体分子溶解于溶液中的物理作用,如用水吸收大气中的氯化氢、甲醛;用5%的甲醇吸收有机农药;用10%乙醇吸收硝基苯等。另一种吸收原理是基于发生化学反应。例如,用氢氧化钠溶液吸收大气中的硫化氢基于中和反应;用四氯汞钾溶液吸收SO2基于络合反应等。理论和实践证明,伴有化学反应的吸收溶液的吸收速度比单靠溶解作用的吸收液吸收速度快的多。因此,除采集溶解度非常大的气态物质外,一般都选用伴有化学反应的吸收液。吸收液的选择原则是:(1)与被采集的物质发生化学反应快或对其溶解度大。(2)污染物质被吸收液吸收后,要有足够的稳定时间,以满足分析测定所需时间的要求。(3)污染物质被吸收后,应有利于下一步分析测定,最好能直接用于测定。(4)吸收液毒性小、价格低、易于购买,且尽可能回收利用。增大被采气体与吸收液接触面积的有效措施是选用结构适宜的吸收管(瓶)。下面介绍几种常用吸收管。2.冲击式吸收管这种吸收管有小型(装5—10mL吸收液,采样流量为3.0L/min)和大型(装50—100mL吸收液,采样流量为30L/min)两种规格,适宜采集气溶胶态物质。因为该吸收管的进气管喷嘴孔径小,距瓶底又很近,当被采气样快速从喷嘴喷出冲向管底时,则气溶胶颗粒因惯性作用冲击
本文标题:大气污染物无组织排放现场监测技术
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