浅谈HJ836-2017制定的必要性及使用过程中的常见问题

王永宁

(山西省阳泉生态环境监测中心，山西 阳泉 045000)

1 HJ836-2017制定的必要性

1.1 颗粒物的危害

颗粒物是指燃料和其他物质在燃烧、分解、合成及物料机械处理产生的悬浮于排气中的固态和液态颗粒状物质[1]。颗粒物比表面积大，极易在其表面吸附细菌等有害物质，并通过呼吸作用进入人体，对身体造成伤害。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单也将含颗粒物的室外空气污染列入其中。

1.2 相关环保工作及环保标准的需要

近年来，雾霾天气常常困扰着人们生活，而固定污染源颗粒物排放也是其主要成因之一，因此国家相关部门对其排放限值的要求日渐严格。2015年，李克强总理明确了提出了“推进燃煤电厂低浓度排放改造”，对火电厂在颗粒物排放方面提出了更高的要求，排放浓度不高于10 mg/m3[2]。

国家现行标准方面，火电厂、炼焦化学工业、水泥厂、石油化学工业、合成树脂工业、无机化学工业等相关污染物排放标准对固定污染源颗粒物排放限值控制范围在5～30 mg/m3。HJ836-2017的测量范围为颗粒物浓度不超过50 mg/m3，可以满足监测及管理要求。

1.3 超低排放形势下GB/T 16157-1996显现不足

《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 16157-1996)[3]制定于1996年，该方法为过滤称重法，利用等速采样原理抽取一定量的含尘气体，根据抽取的气体体积和滤筒上最终所捕集到的颗粒物量，计算出排气中颗粒物的浓度。当时由于环保要求和除尘技术的局限，固定源颗粒物排放浓度限值为200 mg/m3。随着国家对环保的重视及科技的发展，企业对生态环境保护日益关注，高处理效率的除尘设备大批投入使用，颗粒物的排放浓度大幅下降。作者所在的山西省于2019年11月1日发布《燃煤电厂大气污染物排放标准》(DB14/1703-2019)中颗粒物浓度限值低至5 mg/m3。几十年的发展导致固定源烟道中颗粒物浓度范围已不在一个级别。GB/T 16157-1996仅适用于颗粒物浓度大于50 mg/m3的情况，当测定更低浓度的颗粒物时会出现结果偏差较大的问题。主要原因是：无法回收沉积在采样管前段及采样嘴的颗粒物，造成结果偏低；在“二低一高”(温度低、颗粒物浓度低、湿度高)情况下长时间采样易造成滤筒纤维损失或破损，降低了颗粒物采样的准确度，对测定结果产生了较大影响[4]。在此情况下，原国家环境保护部于2018年1月8日实施《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 16157-1996)修改单[5]中规定了标准的适用范围，见表1。

表1 GB/T 16157-1996和HJ836-2017的适用范围

2 HJ836-2017使用过程中的常见问题

2.1 对低浓度颗粒物测定设备提出了新的要求

2.1.1 恒温恒湿称量设备

HJ836-2017中，采样前和采样后的采样头均需在恒温恒湿设备中平衡至少24 h，且使用十万分之一天平称重。由于温度和湿度的变化会对称量结果产生较大影响，因此标准中对恒温恒湿设备温度和湿度的控制范围和精度也提出了严格的要求，详见表2[1]。

表2 HJ836-2017中温度和湿度控制要求

称量所用的十万分之一电子天平对周围环境反应较为敏感，因此，恒温恒湿设备需具有良好的避震性能。控温控湿系统在运行过程中，不能使天平波动。同时恒温恒湿设备应有一定的抗静电能力，以防静电导致称重失准，最终影响测定结果。

2.1.2 含湿量测定设备

固定源废气中含湿量一般采用干湿球法时行测定，该方法稳定性好，装置简单，使用成本低，但由于其使用温度的局限性，HJ836-2017中含湿量测定方法只提及冷凝法、重量法和仪器法。干湿球法不能用于低浓度颗粒物监测时含湿量的测定。冷凝法、重量法操作过程繁琐，不便使用。仪器法使用简便，建议使用较流行的红外吸收法或阻容式湿度传感器法测定。

2.1.3 自动烟尘测定设备

HJ836-2017要求采样时需确保每个样品较采样前重量增加大于等于1 mg，或采样体积大于等于1 m3。样品重量的增加只能通过实验室称量获取，实际采样过程中难以把握，故实际监测时常选择增加采样体积使其大于1 m3以确保采集样品有效。这意味着颗粒物的采集需要更长的采样时间，传统的小流量自动烟尘测定设备在实际工作中会大大降低工作效率，增加采样人员工作负担，建议实际工作选用大流量的烟尘测定设备。

2.2 采样常见问题

2.2.1 同步双样

HJ836-2017增加了同步双样等质控手段，同步双样指颗粒物测量过程中，使用同一测量系列或在同一时间使用两个对称的测量系列得到的两个样品，是提升颗粒物测定精准度的重要方法[1]。由于现场采样平台及工况等不确定因素，在实际操作过程中较难实行。

2.2.2 滤膜结构与材质

GB/T 16157-1996中采样材质常用玻璃纤维滤筒。玻璃纤维滤筒是将多张玻璃纤维喷涂形成。玻璃纤维材质结构强度较低，在低温环境使用时易出现破裂状况，导致质量损失，从而影响监测结果[6]。而HJ836-2017要求滤膜材质为石英材质或聚四氟乙烯材质，化学性质稳定，不易与废气中的气态化合物发生反应，更容易得到准确的测定结果[7]。

2.3 实验室称重处理耗时较长

HJ836-2017中颗粒物样品采集后，需将采样头用蘸有丙酮的石英棉进行擦拭清洗，再在105～110℃条件下高温干燥1 h。待采样头冷却后在恒温恒湿设备中平衡至少24 h后再进行称量。另外，称量过程中如果两次称量质量差大于0.20 mg时，需继续平衡24 h，若第二次平衡后两次称量结果质量差仍大于0.20 mg，还将继续平衡24 h。因此此方法得出最终监测结果的时间周期较长。随着科技的发展烟尘颗粒物浓度现场直读的设备和相应标准也应用而生。近日，山东省市场监督管理局发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定β射线法》(DB37/T 3785-2019)于2020年1月24日正式实施。这也为低浓度颗粒物的测定指出了新的方向。

3 结语

《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》(HJ836-2017)已于2018年3月1日起正式实施。标准的实施在一定程度上完善了颗粒物的监测方法，弥补了 GB/T 16157-1996测低浓度颗粒物数据失准的不足。两标准配合使用，为企业排污自控和环境管理部门控制排污质量提供了科学的依据，有利于国家补齐监测短板，使国标方法与国际通行主流方法更好地衔接。