对固定污染源排气中颗粒物测定的新思考——以可凝结颗粒物为例

科技信息　专题论述　对固定污染源排号￡ｌ１颗粒物测定硇新思考　以可凝结颗粒物为例　河南省民权县环保局环境监测站　刘风云　张秀娟　［摘要］可凝结颗粒物是微细颗粒物，对环境的影响主要缘自其物理形态和化学组成。本文论述了可凝结颗粒物的定义和国内外　颗粒物的测定方法。并就可凝结颗粒物的量级和危害进行了初步讨论，提出可凝结颗粒物是被忽略的固定源颗粒状污染物，揭示出　中国现存颗粒物采样方法存在的问题，并对此问题进行研究。　［关键词］可凝结颗粒物　固定源　微细颗粒物　１．前言　中国固定源颗粒物测定标准ＧＢ１６１５７—１９９６　ｆ固定污染源排气中颗　粒物测定与气态污染物采样方法）和ＨＪ／Ｔ３９７—２００７（固定源废气监测　技术规范１中对颗粒物定义：燃料和其它物质在燃烧、合成、分解和各种　物料在机械处理中所产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒物状　物质ｌ１】０由定义可知，以固态或者液态形式存在的才为颗粒物，然而，气　态或者蒸汽类物质因为温度、压力变化，也可凝结为固态或者液态，形　成颗粒物。该类颗粒物因为其体积极小，且形成于离开烟囱的烟羽中，　所以无法应用中国现有颗粒物监测方法测定。该类颗粒物，称为可凝结　颗粒物，美国ＥＰＡ（美国环保署）定义：该物质在烟道温度状况下在采样　位置处为气态，离开烟道后在环境状况下降温数秒内凝结成为液态或　者固态。该类物质通常以冷凝核的形式存在，空气动力学直径小于１Ｉｘｍ　属于“微细颗粒物”。可凝结颗粒物在烟道内呈气态，所以相应的除尘设　备俑｝电或者布袋除尘器）对其无能为力，当然也可穿透传统的颗粒物监　测方法（ＵＳＥＰＡ　Ｍｅｔｌ１ｏｄ　５或者Ｍｅｔｈｏｄ　１７和ＧＢ１６１５７—１９９６）使用的过滤　燃道譬蕾　介质１２１。从“源一汇”的角度出发，可过滤颗粒物（Ｆｉｌｔｅｒｂｌｅ　ＰＭ）与可凝结颗　粒物（Ｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ　Ｐｍ）量之和，才是固定污染源向环境空气中排放的颗　粒物总量即总颗粒物（Ｔｏｔａｌ　ＰＭ），实际上，固定源排放总颗粒物的构成如　图１所示。因为中国当前颗粒物采样方法由ＧＢ１６１５７－－１９９６规定，且从　设备防腐和增大烟气抬升高度的角度出发，不希望烟气以较低的温度　排放，所以，不难想象，无论是固定源污染物监测或者空气污染管理、控　制领域，可凝结颗粒物都是遗漏的组分。　掌囊Ｉ睡■ｒｆ　＇　Ｗ照蠢鬏糍铂　蹦＇　胃麓蟾疆糍囊ｆｃＰＭ，　■一Ｐ　Ｉｏ－—　＿一ｌ＿————＿一　＿ｌ　Ｉ￣Ｍｔｅ＿＿－＿　≮ＰＭ２，◆　ａ－－－－－－．翻　如ｌ＿＿＿＿◆　图１总颗粒物（ＴＶｍ）构成示意图　（图１中各成分比例为示意图，不代表真实情况，实际比例与燃料　种类、燃烧方式和除尘设施等因素有关）　ＦＰＭ：是指中国现有颗粒物测定方法采集到的颗粒物质；ＣＰＭ：是　指烟道温度状况下在采样位置处为气态，离开烟道后在环境状况下降　温数秒内凝结成为液态或者固态的颗粒物质；ＴＰＭ：是指ＦＰＭ与ＣＰＭ　量之和；ＰＭ。。：是指ＦＰＭ中空气动力学直径小于１０１￣ｍ的颗粒物质；Ｔｏ－－　ｔａｌ　ＰＭ　总ＰＭ　是指ＰＭ　。与ＣＰＭ量之和（ＣＰＭ空气动力学直径通常小　于１岬，属于总ＰＭ。。组成部分）。ＰＭ：　：是指ＦＰＭ中空气动力学直径小　于２．５的颗粒物质；Ｔｏｔａｌ　ＰＭ：５：总ＰＭｍ是指ＰＭ＂与ＣＰＭ量之和ｆＣＰＭ　空气动力学直径通常小于ｌ，属于总ＰＭ　组成部分）。　２、国内外固定源颗粒物测定方法状况　２．１中国固定源颗粒物测定方法　当前，中国涉及固定源颗粒物测定的国家和行业标准为１９９６年３月　颁布的ＧＢ１６１５７－－１９９６（固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采　样方法，类似于ＵＳＥＰＡＭｅｔｈｏｄｌ７），和２００８年３月实施的脚，Ｉ１３９７—２００７　ｆ固定源废气监测技术规范）。两个标准中规定的颗粒物测定方法相似，　都仅针对可过滤颗粒物，如图２所示。　’　因为滤筒位于烟道之内，因而工作温度等同于烟道温度，经等速采　样仍为气态的可凝结颗粒物直接穿过过滤介质，待温度降低后在环境　中凝结为颗粒物，滤筒上捕获的组分为可过滤颗粒物（ＦＰＭ），采样结束　后将滤筒送至实验室烘干称量，这意味着中国标准中仅测量可过滤颗　粒物作为固定源颗粒物的排放。　２．２美国固定源颗粒物监测方法　ＦＰＭ－ＨＣＰＭ　图２中国颗粒物测定方法采样示意图　ＥＰＡ涉及固定源颗粒物测定的方法有：Ｍｅｔｈｏｄ　５、Ｍｅｔｈｏｄ　１７、Ｍｅｔｈｏｄ　２０１／２０１Ａ和Ｍｅｔｈｏｄ　２０２。具体见表１所示。　表１　ＥＰＡ固定源颗粒物采样方法　方法编号　方法名称　Ｍｅｔｈｏｄ５　固定源颗粒物排放的测定　Ｍｅｔｈｏｄ１７　固定源颗粒物排放的测定ｆ烟道内过滤法）　Ｍｅｔｈｏｄ　２０ｌ／２０ｌ　Ａ　ＰＭ　。排放的测定　Ｍｅｔｈｏｄ　２０２　固定源可凝结颗粒物排放的测定　Ｍｅｔｈｏｄ　２０２固定源可凝结颗粒物排放的测定　在表１中，Ｍｅｔｈｏｄ　５和Ｍｅｔｈｏｄ　１７都测量可过滤颗粒物，所不同的　是Ｍｅｔｈｏｄ　５中滤膜位于烟道之外，使用加热组件保持其处于高温　（１２０％）氛围中，Ｍｅｔｈｏｄ　１７与中国现有方法类似，将滤膜放置于烟道之　内。Ｍｅｔｈｏｄ　２０１／２０１Ａ用于测定固定源颗粒物中ＰＭ　。的排放，Ｍｅｔｈｏｄ　２０２　则专门针对可凝结颗粒物进行测定。　图３　Ｍｅｔｈｏｄ　２０２可凝结颗粒物测定示意图　如图３所示，烟气经等速采样通过滤膜后进入冰水浴的冲击瓶，前　三个冲击瓶内装有　１００ｍｌ去离子水，用来收集烟气中的可凝结颗粒物，　最后一个冲击瓶内装有固定量的硅胶，以保护抽气泵和计算烟气含湿　量。采样结束后，使用氮气以２０Ｌ／ａｒｉｎ的流量吹扫冲击瓶１小时，脱除　去离子水中溶解的ＳＯ：，消除其对结果造成的干扰。吹脱完毕后，将冲击　瓶内的溶液转移至指定容器中，用二氯甲烷萃取出有机组分，常温常压　下在通风橱内自然风干，恒重后称量得到可凝结颗粒物有机组分的量，　萃取余液在烘箱内烘干，经处理恒重后称量得到可凝结颗粒物无机组　分的量。两者之和即为可凝结颗粒物的质量，除以标干状态下的采样体　积即得到烟气中可凝结颗粒物的质量浓度。　２．３中国固定源颗粒物测定方法存在的问题　由上述分析可知，对于固定源排放颗粒物，ＥＰＡ拥有较为系统的测　定体系。可全面反映固定源颗粒物的排放状况，而中国固定源颗粒物测　定方法较单一，仅针对可过滤颗粒物，同时，对于固定源排放出一次颗　粒物ＰＭ　也缺乏相应的分析测定方法。　３、可凝结颗粒物的量级和危害　３．１可凝结颗粒物的量级　（下转第３９４页）　－．－——３９３－－－——　科技信息　专题论述　仔猪黄白痢治疗　虞城县畜牧局　张中月　张银初　丁峰　仔猪黄白痢是由致病性大肠杆菌引起的仔猪常见和多发的传染病，　特别是仔猪黄痢发病率高，死亡率高。而仔猪白痢虽发病率高，死亡率低，　但常引起病猪脱水消瘦，如不及时治疗，多数死亡或转为慢性，即使恢复　也成为僵猪。因此，仔猪黄白痢不仅直接造成养猪场重大的经济损失，还　影响了仔猪的生长发育，导致大量的饲料浪费，大大降低了整个养猪场　的经济效益。　临床表现　１．哺乳前期仔猪黄痢　常在出生后，最短０．５ｄ，最长３ｄ，仔猪突然发病。仔猪病初时拉黄色　或淡黄色稀粪，混有气泡，常有腥臭味，１ｄ之内波及全群，随后病势加　重，以致肛门松弛失禁，粪水顺流而下，仔猪毛色粘附黄色液体，迅速消　瘦，畏寒颤抖，最后因脱水、衰竭而死，发病率高，死亡率８０％～１００％。　２．哺乳中后期仔猪自痢　即８日龄以后发生的仔猪，白色稀粪．有时带有黄色稀粪，糊状、有　腥臭味、有时混有气泡，仔猪哺乳一般不受影响，生长缓慢，２８　ＦＩ龄断奶　均重不超过５　／头。发病率可高达６０％以上，没有继发其他病菌或病　毒感染，死亡率较低，一般不超过１０％。　３．仔猪腹泻与水肿　常发生于断奶后不久，因全价饲料中植物蛋白抗原刺激，植物蛋白　引起的ＤＨ值碱性增加，不可利用高蛋白含量增加，同时疫苗接种、仔猪　阉割、突然改变环境等应激，均促使胃肠消化受阻，机体免疫力下降，病　原菌滋生，会出现水肿、过敏性腹泻的症状，严重者激活圆环病毒并继　发血液原虫病的发生，导致断奶仔猪衰竭综合症，如果处理不当，可能　导致较高死亡率。　二、防治措施　治疗原则　母子同治、交替用药，是￣ｔｉ？Ｌ期间治疗幼畜细菌性腹泻的基本原　则，也是根治此病的科学措施。　一、１．母猪用药。从母猪产前半个月起，混饲“母猪健”等保健药＋抗病　毒药＋阿莫西林。连用５ｄ，净化病毒和致病菌，以最好的状态迎接生　产；生产当天，于产仔一头时，注射产后快康等类似药物，产完后继续注　射２ｄ，１次／ｄ；同时在生产前一天和产后第１ｄ、第３　ｄ、第５ｄ分别喂母仔　安类药物，每次早晚各一次，用量按药物说明加一倍，确保母仔平安健　康。　２．仔猪用药。仔猪腹泻后，口服仔猪痢乐、仔猪痢宝。肌注或交巢穴　注射，各类针对治疗大肠杆菌类药物，如前述口服药及沙星类药特效肠　炎灵、庆大霉素等等。在原虫病常发地区，同时肌注抗血液原虫药品，结　合流行病学和疾病的因果关系，注意掌握其他流行病的继发和并发，及　时有针对性地选择联合用药，并注意用药疗程，能有效提高治愈率。　３．防控　（１）保证周围环境干净卫生。平时做好猪舍、环境、饲料和饮水的卫　生工作，栏内保持干燥通风，勤换垫草和饮水。　（２）改善母猪的饲养管理。保证给母猪适当喂些营养丰富的精料、　青料和多汁饲料。　（３）围绕初生仔猪，做好“巧过四关”，杜绝肠炎腹泻。一是初生关。　出生后于吃奶前１—２ｈ立即接种猪瘟细胞苗，做好超免，同时肌注或口　服仔猪痢宝、仔猪痢乐、混感康宁等仔猪大肠杆菌药，任意选一种均可，　控制黄白痢。出生７２ｈ后，肌注补血补铁制剂，提高生命力和抗病力。到　１４日龄左右，再加强肌注一次补血补铁制剂，确保腹泻高发期间控制速　发性败血型大肠杆菌病。二是补料关。从７～１２日龄，开始用易消化高　能量高蛋白颗粒碎料（爆玉米花、爆米、颗粒料等），投喂诱食，增强仔猪　采食能力，提高抗应激、抗病能力。三是断奶关。断奶前５ｄ和断奶后２　周内，混饲维生素Ｅ、酵母等，严防水肿病，及早控制消化不良和过敏性　腹泻，顺利度过不适应阶段。四是驱虫保育关。断奶后１０～１５ｄ左右，进　行第一次驱虫健胃，再混饲一些消积化食、利水止泻、温中健脾的促进　生长药物　（上接第３９３页）　当前，中国国内对可凝结颗粒物的测定还未开展，Ｌｏｕｉｓ　Ａ．Ｃｏｒｉ和　Ｊｏｈｎ　Ｓｈｅｒｗｅｌｌ｛２］总结了ＥＰＡ的大量测定结果，指出对于燃煤锅炉而言，以　质量计，可凝结颗粒物排放占到总ＰＭ　。排放的７６％，总ＰＭ排放的４９％，　ＡＰ～４２中可凝结颗粒物的排放因子也呈现类似结论口】。这意味着：第～，　中国当前对于固定源颗粒物的测定结果（即可过滤颗粒物）不能代表固　定源的真实排放情况；第二，可凝结颗粒物都属于微细颗粒物且在ＰＭ　。　总排放中份额甚大（７６％），随着颗粒物粒径的减小其富集程度也逐渐加　大，若不加考虑则必将对环境空气可吸入颗粒物控制政策的制定造成　负面影响。　３．２可凝结颗粒物的危害　可凝结颗粒物是微细颗粒物，对环境的影响主要缘自其物理形态　和化学组成。从物理形态上看，可冷凝颗粒物主要由气态物质凝聚而　成，粒径一般小于１“ｍ，以气溶胶的形式存在于环境空气中；从化学组　成上看，这些颗粒上通常富集各种重金属（如ｓｅ，Ａｓ，Ｐｈ，ｃｒ等）和ＰＡＨｓ　（多环芳烃）等污染物，多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。之　于环境，可凝结颗粒物能明显影响能见度，鉴于其对温度的敏感性，可　能为霾的成因之一，因为其较大的比表面积且富集各种重金属，也为众　多大气化学反应提供场所，起到催化作用；可凝结颗粒物对人体健康的　危害有２个方面：一是可凝结颗粒物复杂的化学成分造成的危害，作为　其它污染物的载体，能吸附多种化学组分随呼吸进入人体，并能使毒性　物质有更高的反应和溶解速度，而且随着粒径的减小，可凝结颗粒物在　大气中的存留时间和在呼吸系统的吸收率也随之增加；二是微细颗粒物　可直接进入肺泡并在肺内沉积，被细胞吸收，侵入组织细胞，形成尘肺。　４、对可凝结颗粒物的思考　伴随着烟气脱硫的广泛开展和氮氧化物控制政策的不断推进，能　预计中国硫氧化物和氮氧化物的排放必将得到有效的控制，然而不容　忽视的是现今中国大多数城市的首要污染物多为可吸入颗粒物，颗粒　物与“霾”的相关问题也一直是学术研究的热点和公众关心的重点。可　凝结颗粒物作为遗漏的固定源颗粒状污染物，按照上文的相关结论，对　环境空气中可吸人颗粒物的贡献相当可观。对符合中国国情的可凝结　颗粒物排放量进行测定，同时研究其物理化学特点，进行环境影响评　估，无疑是一件有重要意义的工作，具体可从以下几方面着手。　４．１可凝结颗粒物的测定方法　当前，ＥＰＡ已有较为完善的可凝结颗粒物测定方法，尽管仍有不　足，且在发展之中，但毕竟已成体系。对于中国而言，相对来说具备“后　发优势”，可借鉴ＥＰＡ的测定方法，进一步在烟气冷却方法阶段做文　章，使用间接水冷、直接气冷ｆ稀释采样系统）　或者半导体制冷等方法，　．．－——开发出更精准、更适合国情、具备自身特色的可凝结颗粒物测定方法。　４．２可凝结颗粒物的环境影响评估　可凝结颗粒物的环境影响评估工作建立在对排放量和物理化学特　点的准确测定基础之上。从排放量上可初步评估可凝结颗粒物对环境　的影响程度；测定ＰＡＨ，ＯＣ／ＥＣ等物理化学特点，可为评估可凝结颗粒物　对有害物质的富集程度和探寻其与环境颗粒物之间关系积累基础资料。　４．３颗粒物污染的管理控制对策　按照国外的相关结论，可凝结颗粒物的排放量相当可观。将其考虑　在内，固定源颗粒物的真实排放量必将提高，在排放清单中固定源排放　颗粒物所占的份额也将增大，因而势必对颗粒物的防控措施与管理政　策的制定产生新的影响。　结语　（１）实际上，固定源排放出的颗粒物可分为可过滤颗粒物和可凝结　颗粒物，可凝结颗粒物在烟道温度状况下为气态，离开烟道排放到环境　空气中凝结为固态或者液态。　（２１中国与美国固定源颗粒物测定方法比较表明，中国当前颗粒物　测定方法较为单一，仅测量可过滤颗粒物，ＥＰＡ测定方法较为系统，可　全面反映出固定源颗粒物的真实排放。　（３）有关国外测定结果表明，以质量计，可凝结颗粒物排放占到反映　出固定源颗粒物的真实排放总ＰＭ。。排放的７６％，总ＰＭ排放的４９％，这　说明可凝结颗粒物的排放相当可观，应引起我们足够的重视。　ｆ４）美国ＥＰＡ对可凝结颗粒物已有较为完善的测定方法，中国可借　鉴ＥＰＡ测定方法之经验，结合自身实际，消化吸收与自主研发相结合，　开发出具备中国特色的测定方法。　ｆ５）建议中国当前以研发可凝结颗粒物分析测定技术为基础，逐步　开展可凝结颗粒物环境影响评估和控制管理对策等方面的研究，全面　评价可凝结颗粒物的环境影响和固定源排放总颗粒物对环境空气ＰＭ　的贡献情况，以便制定科学的决策。　参考文献　［１］董林．燃煤电厂可吸入颗粒物排放和控制研究［Ｒ］博士学位论　文．浙江大学，２００８．　［２］陶傻广州冬季天气大气ＰＭ２．５污染特点分析［ｆ］．中国环境监　测．２００７　２３（５）：５３—５４　［３］ＨＪ／Ｔ３９７－２００７固定源废气监测技术方案Ｉｓ］．　［４］Ｂ１６１５７—１９９６．固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采　样方法ｆＳ１．　３９４．－－——