钢铁企业PM2.5监测及影响因素的控制措施

王基发

阳春新钢铁有限责任公司 广东阳春 529600

摘要：在钢铁冶炼过程中，排放的废气量大，污染物含量较为复杂，主要有二氧化硫、颗粒物、氮氧化物等。其中颗粒物包含PM10、PM2.5等，本文就钢铁企业的环境空气PM2.5进行监测，选择检测方法、仪器设备及对监测过程中的采样流量、样品输送管路、滤膜、空气温度和湿度、气压和风速等影响因素进行分析及控制。

关键词：PM2.5 监测 影响因素

1．前言

PM2.5颗粒物作为环境空气中的重要污染因子，PM2.5是指直径小于2.5微米的颗粒物，是由固体和液态混合组成的细小粉尘颗粒物，高浓度的PM2.5会造成雾霾天气，影响该区域的气候和作业员工的职业健康。目前PM2.5的治理已成为提高环境空气质量的重要手段。

根据钢铁企业流程长、工序多、区域广、排放大等特点，制定监测方案，选择合适的监测方法、仪器设备、滤膜等，对PM2.监测过程中的影响因素进行分析和控制。

2、PM2.5的监测

2.1监测方法的选择

为了使检测结果准确，采用传统的环境空气PM2.5重量法，在设置的监测点位采集一定时段、一定流量的样品，将采集的样品进行保存、处理、分析。采样器以设定的流量采环境空气，使在空气中的PM2.5颗粒物被截留在滤膜上，根据采样的采样体积和滤膜前后的重量，根据公式算出PM2.5的浓度。

2.2监测仪器设备的选择

PM2.5切割器、采样系统：要求切割粒径Da50=(2.5±0.2)um/Da50=(10±0.5)um;捕集效率的几何标准差（1.2±0.1）um/(1.5±0.1)um

流量校准器：流量为60-125 L/min，误差控制≤2%

温度计：（－30~50)℃, ±0. 5℃.

气压计：（50~107)kPa, ±0. 1kPa.

湿度计：要求（10%~100%)RH, 精度为±5%RH.

滤膜：根据钢铁厂的实际情况，选用玻璃纤维滤膜，滤膜对0. 3um标准粒子的截留效率要求不低于99. 8%。

分析天平： 检定分度值不超过0. 1毫克。

恒温恒湿箱：湿度控制（50±3)%RH，温度控制要在（20-30)℃，控温±1℃。

采样前仪器维护与校准：仪器使用前，应检查是否正常，管道是否接好，采样头是否漏气，切割器及滤网要洁净；每两周1 次需校验采样系统的采样流量，流量计要经过检定合格，流量误差要求小于5%。

2.3滤膜的选择与控制

选用玻璃纤维滤膜，滤膜对0.3μm 标准粒子的截留效率不低于99%。滤膜要求：吸湿性小，在相对湿度35%-40%暴露24h 的重量增加应小于10μg；滤膜带电性低，在采集试样和试样称量时的实验过程中静电影响小；化学稳定性要稳定，对SOX、NOX吸附性能小；压力损失小、强度好、质量恒定，变化小。滤膜不得重复使用，使用前检查是否损坏或穿孔，不能使用质量不合格的滤膜。滤膜使用前后在检定合格的恒温恒湿的条件下静止放置24 小时，控制20~30℃的温度范围，控制湿度为45%~55%范围，滤膜使用前后的实验环境的温度和湿度应保持相同。滤膜采用干净的样品盒或纸袋装好，用镊子夹取滤膜，不能用手直接接触，若不慎有脱落或破碎，须收集后再行处理；采样结束后要检查滤膜是否完好，如有破损现象则作废；保存滤膜时要将含尘面的滤膜对折放入干净的样品盒。样品送回实验室后应做好样品交接、保存，避免样品遗失、损坏或玷污。滤膜采集后，样品称量前，要放入使用前相同的温度和湿度的条件下恒温恒湿箱里平衡至少24小时后进行称量，称量后，在相同条件下静止平衡1小时后使用同一台分析天平再次进行称量。

2.4采集器的选择

常见的样品采集器有过滤式采集器、惯性冲击采集器、静电沉降类采集器和温差迫降类采集器。考虑到外出监测的便携、方便操作选用中流量多层冲击式采样器。

2.5采样位置的设置

因钢铁厂区面积大，需对原料、烧结、炼铁、炼钢、轧钢工序分别进行采样，采样时，采样器入口需与采样平台或地面高度大于1.5m；采样区域空气流动好；要防止个别工序局部污染源的影响，要求25m 范围内应没有污染物排放口。

2.6 PM2.5样品采集

如风速>8m/s时，不宜进行采样，选择的采集点离障碍物以及污染源大于10米。其次，平均浓度在进行测定时应该通过间断采样的方式，且测定次数大于4次，采样累计的时间应该≥18h。最后，采样过程中，通过镊子将完成称重的滤膜在采样夹的滤网上放入，对应滤膜毛与进气的方向。对任何一个监测点的浓度测定时，在完成后则将滤膜更换，采样过程的参数作详细的记录。

2.7实验室分析环节

　　在恒温恒湿箱内把滤膜静止状态进行放置平衡24h，湿度50％－55％，温度在20～30℃的平衡条件，对平衡的湿度与温度进行记录。全过程分析要用同一台天平对滤膜进行称量，并记录滤膜的重量。恒温恒湿箱内相同的滤膜处于相同条件下有着1h的平衡后才能再次称重，要满足恒重要求。

3. PM2.5监测的影响因素及控制措施

3.1采样流量

采样设备空气采样器在长期的使用过程中，流量计量器件的疲劳、老化、腐蚀等，压力表不准、采样器的振动等问题会导致采样流量不准确，误差大，首先检测前要检查输送管路是否漏气，用标准流量计校准采样流量。标准流量计的连接气管应避免过细过长，减少因阻力过大产生的校准误差，标准流量计需要经过有资质单位进行计量检定。

3.2样品输送管路

在厂区无组织粉尘排放较多的区域，采样气体输送的过程中，部分PM2.5颗粒物吸附在管壁上，日积月累，导致输送性能下降，影响监测数据的准确性，出现监测数据异常。需做好仪器的维护，定期必须清洁管壁，平时监测发现监测数据异常突变或异常平稳的现象，应马上进行管路清洗。同时避免采样管道过细过长，减少因阻力过大产生的误差。

3.3滤膜

滤膜如果保存或使用不当将影响质量传感器的检验结果，标准滤膜必须保存在干燥的环境中，使用时确保位置放置正确，确保没有颗粒物从输送管路的管壁掉落到膜上，防止监测结果异常。滤膜使用前后称量所用的天平应应使用同一台分析天平，天平应放在水平位置、并防止振动，在规定的温湿度条件环境下称量，天平要做好校准检定。

3.4空气的温度和湿度

空气湿度大或管路温度明显低于空气温度时，就会在管壁和滤膜上形成冷凝水，监测数据的误差增大。颗粒物监测仪器应配置加热装置，以避免发生结露。

3.5气压和风速

钢铁厂区面积大，在周边较为空旷的区域，大气的气压、风速、风向等不稳定，各工序产尘不同，直接影响PM2.5 的扩散及分布，而且影响采样体积与标准气体体积的换算，采样结束后应记录采样点位大气温度和压力，有条件时还可以观测风向、风速及相对湿度等参数。采样不宜在风速大于8m/s 的条件下监测，宜在无雨、雪、雾的天气下进行监测。

4.结语

在钢铁企业开展PM2.5采样监测分析，发现监测过程中存在许多影响监测结果的因素，因此选择和掌握合适的监测技术和控制措施至关重要，对其影响因素分析研究和制定控制措施，使监测结果误差缩小，提高监测的准确性。通过PM2.5监测，为后续的无组织扬尘的治理、超低排放等治理大气环境和控制细小颗粒物污染方面提供有力的数据依据，形成企业生产活动中的重要信息资源，具有一定的意义。

参考文献：

1. 冯进.PM2.5监测技术发展及测量数据准确性的保障[J].计量与测试技术，2014，5（06）：52-54

2. 环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（重量法）技术规范[S].中华人民共和国环境保护部，2013.

作者简介：王基发，男，生态环境工程师，主要从事环境监测及环保管理工作。

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