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环境空气颗粒物来源解析监测技术方法指南

1 适用范围

      本指南提供了大气颗粒物来源解析监测工作所涉及的技术方法,主要包括污染源样品采集、环境受体样品采集、样品管理、颗粒物监测项目选择与分析方法,以及贯穿颗粒物样品采集、保存、制备和分析等全过程的质量保证与质量控制措施,适用于环境空气颗粒物来源解析相关的监测工作。

      各地应根据所采用的环境空气颗粒物来源解析方法,结合本地区重点污染源排放清单、污染源颗粒物特征组分以及监测技术的可行性,科学合理地选择适合当地的监测技术方法。

2 规范性引用文件

      以下标准、规范和指南所含条文,在本指南中被引用即构成本指南的条文,与本指南同效。当上述标准、规范和指南被修订时,应使用其最新版本。

      GB 3095 环境空气质量标准

      GB 3847 柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)

      GB 18285 汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)

      GB 18352.6 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)

      GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

      GB/T 18883 室内空气质量标准

      HJ 93 环境空气颗粒物(PM10  PM2.5)采样器技术要求及检测方法

      HJ 168 环境监测分析方法标准制修订技术导则

      HJ 194 环境空气质量手工监测技术规范

      HJ 618 环境空气 PM10  PM2.5 的测定 重量法

      HJ 630 环境监测质量管理技术导则

      HJ 646 环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定 气相色谱-质谱法

      HJ 647 环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定 高效液相色谱法

      HJ 656 环境空气颗粒物(PM2.5)手工监测方法(重量法)技术规范

      HJ 657 空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法

      HJ 664 环境空气质量监测点位布设技术规范

      HJ 680 土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定 微波消解/原子荧光法

      HJ 777 空气和废气 颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法

      HJ 799 环境空气 颗粒物中水溶性阴离子(F-Cl-Br-NO -NO-PO 3-SO2-SO2- 的测定 离子色谱法

      HJ 800 环境空气 颗粒物中水溶性阳离子(Li+Na+NH+K+Ca2+Mg2+)的测定 离子色谱法

      HJ 829 环境空气 颗粒物中无机元素的测定 能量色散 X 射线荧光光谱法

      HJ 830 环境空气 颗粒物中无机元素的测定 波长色散 X 射线荧光光谱法

      HJ/T 20 工业固体废物采样制样技术规范

      HJ/T 48 烟尘采样器技术条件

      HJ/T 55 大气污染物无组织排放监测技术导则

      HJ/T 166 土壤环境监测技术规范

      HJ/T 393 防治城市扬尘污染技术规范

      HJ/T 397 固定源废气监测技术规范

      《环境空气质量监测规范(试行)》(国家环境保护总局公告 2007 年第 4 号)

      《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》(环发〔201392 号)

      《环境空气颗粒物来源解析技术路线(试行)》(环办函〔2015191 号)

      《空气和废气监测分析方法(第四版增补版)》(国家环境保护总局《空气和废气监测分析方法》编委会)

3 术语和定义

3.1 PM2.5

      空气动力学当量直径小于等于 2.5 μm 的颗粒物,也称细颗粒物。

3.2 PM10

      空气动力学当量直径小于等于 10 μm 的颗粒物,也称可吸入颗粒物。

3.3 颗粒物排放源

      向大气环境中排放颗粒物的污染源。

3.4 固定源

      燃煤、燃油、燃气的锅炉和工业炉窑以及石油化工、冶金、建材等生产过程中产生的颗粒物通过排气筒向大气排放的污染源。

3.5 移动源

      由发动机牵引、能够移动并向大气环境排放颗粒物的各种客运、货运交通设施和机械设备。

3.6 开放源

      露天环境中无组织、无规则地向大气环境排放颗粒物的污染源,具有源强不确定、排放随机等特点。

3.7 无组织排放源

      生产过程中产生的颗粒物不通过排气筒,直接向大气环境排放的污染源。

3.8 一次颗粒物

      污染源直接排放到大气环境中的颗粒物,又称一次粒子。

3.9 二次颗粒物

      排放到大气环境中的气态污染物经过光化学氧化反应,气-固转化形成的颗粒物,又称二次粒子。

3.10 环境受体

      受到污染物污染的环境空气,简称受体。

3.11 环境空气颗粒物来源解析

      通过化学、物理学、数学等方法定性或定量识别环境受体中颗粒物污染的来源,简称颗粒物来源解析。

3.12 环境空气颗粒物来源解析技术方法

      用于开展环境空气颗粒物来源解析的技术方法,主要包括:现场采样-实验室分析-受体模型法、现场调查-统计分析-源清单法和污染源监测-模拟分析-源模型法。

4 污染源样品采集

4.1 污染源分类及采样原则

      颗粒物排放源可分成固定源、移动源、开放源等。固定源主要包括燃煤(油)的各类电厂锅炉、民用炉灶、建材和冶金工业炉窑等颗粒物排放源。移动源主要包括机动车、船、飞机及非道路机械等颗粒物排放源。开放源通常包括土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘和二次扬尘等颗粒物排放源。特定地区的颗粒物来源解析工作有时还需要考虑生物质燃烧尘、餐饮油烟尘和海盐粒子等。与固定源、移动源和开放源等直接排放的一次颗粒物不同,二次颗粒物由排放到大气环境中的气态污染物(也称前体物)经过光化学氧化反应,气-固转化形成,是环境空气颗粒物   的重要组成部分。

      源样品采集应遵循以下三个原则:①代表性。在采样前需通过深入的污染源调查,参考本地区已有的污染源清单,识别与本地区颗粒物来源相关的各种污染源类别,并保证选择采样的污染源能分别代表本地区各类颗粒物排放源。在采样中,应合理布点,保证样品在空间和时间上的代表性,采样时污染源应处于正常工况条件。②真实性。应采集污染源排放到空气中较稳定存在的颗粒物,必要时可利用特殊装置(稀释通道采样装置、再悬浮采样装置等)模拟颗粒物进入到环境受体的真实过程。③独特性。采样中应尽可能远离其他类别的污染源,减少不同源类之间的交叉影响,提高样品的独特性。对于同一源类不同子源样品,甚至更细分的源类样品,采样中谨慎对待样品的混合。

4.2 固定源采样

      对于燃煤(油)的各类电厂锅炉、民用炉灶、建材和冶金工业炉窑等固定源排气的颗粒物采样,优先采用稀释通道采样法;如果不具备稀释通道采样法的采样条件,对于烟道内不夹杂液滴的情况,可采用直接采样法代替。

4.2.1 稀释通道采样法

4.2.1.1 适用范围

      本方法主要用于采集固定源的颗粒物,通过样品的稀释、冷却和停留等过程,可模拟颗粒物从污染源进入环境受体的过程。

4.2.1.2 采样布点

      (1)采样前充分调查区域内工业及民用燃煤(油)设施情况,根据吨位、燃烧方式(如链条炉、往复炉、煤粉炉等)、除尘方式(如静电除尘、湿法除尘等)及燃料种类进行多级子源类分类,对主要子源类选取 2 个以上运行工况正常的固定源。

      (2)采样点的布设具体参照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T 16157)和《固定源废气监测技术规范》(HJ/T 397)的相关规定。固定源采样位置选择在垂直管段,避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于 6 倍直径处,和距上述部件上游方向不小于 3 倍直径处。对矩形烟道,其当量直径 D=2AB/A+B),式中 AB 为边长。测试现场空间有限,难以满足上述要求时,可选择比较适宜的管段采样,采样断面与弯头等的距离至少是烟道直径的 1.5 倍。采样平台应有足够的工作面积使工作人员能安全、方便地操作。平台面积不小于 1.5 m2,并设有 1.1 m 高的护栏和不低于 10 cm 的脚部挡板,采样平台的承重不小于 200 kg/m2,采样孔距平台面约为 1.2 m~1.3 m

4.2.1.3 方法原理

      高温烟气在稀释通道内与洁净空气进行混合稀释,并冷却至大气环境温度,稀释冷却后的混合气体进入采样舱停留一段时间,然后使用采样器捕集一定粒径大小的颗粒物。该方法模拟烟气排放到大气中短时间内的稀释、冷却、凝结等过程,捕集的颗粒物可被近似认为是燃烧源排放的一次颗粒物,包括一次可过滤颗粒物和一次凝结颗粒物。

 

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