超低排放标准下如何准确监测分析低浓度气体污染物？

针对日益严峻的大气污染现状，国家环保产业各细分行业规划和相关政策亦纷纷出台。例如《环境空气质量标准》、《关于继续开展燃煤电厂大气汞排放监测试点工作的通知》、《“十二五”主要污染物总量减排目标责任书》、《重点区域大气防治污染“十二五”规划》等。新的《火电厂大气污染物排放标准》规定SO₂和NO_x排放限值分别为35mg/m3和50mg/m3，这对现有的烟气浓度监测技术提出了很大的挑战，目前正在进行的超低排放改造执行上述烟气排放标准。因此，如何准确监测超低排放条件下烟气中SO₂、NO_x浓度的问题日益凸显。超低排放烟气具有SO₂和NO_x浓度低、烟气湿度大和湿度低的特点，对监测仪表的准确性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。

一、低浓度大气污染物监测中存在的问题

1、在线监测过程中气体污染物组分容易丢失

国内大多数烟气排放连续监测系统采用的是加热抽取、冷凝除水的预处理方式，由于烟气过滤、伴热抽取、冷凝过程中或多或少都会丢失部分被测组分。对于超低排放来说，气体污染物组分相对比较低，预处理过程中丢失部分被测组分对测量的影响就更大，特别是冷凝过程中SO₂丢失率最大，占到10%-20%以上。 即按照15mg/m3浓度的SO₂，经过冷凝器，SO₂的损失在3-6mg。

2、气体分析仪测量精度和稳定性无法满足监测要求

不同测量原理决定了测量的精度和稳定性，目前国内大多数烟气分析仪采用非分散红外法，由于非分散红外光对SO₂、NO_x与水气的吸收峰交叉重叠，水气的存在对测量结果的影响就很难消除，对低浓度SO₂和NO_x检测的影响将更加突出。针对当前超低排放后烟气浓度低和湿度大的特点，原用于高浓度气体污染物排放的监测仪器（非分散红外占70%左右）存在测量准确度低、检测下限高、抗干扰性和环境适应性差等突出问题，已难以满足新的排放监测要求。

表1、低浓度污染物排放指标的检测标准

二、气体污染物监测分析技术对比

气体污染物监测技术主要包括了化学法和光学法，细分为分散红外吸收光谱、紫外差分吸收光谱、紫外荧光和化学发光法。

如表2和表3对比可知，非分散红外吸收法可测量程偏高，存在测量准确度低的问题；紫外荧光法和化学发光法测SO₂和NO_x的最小量程可达到0.1mg/m3，监测下限极低，但很难实现在线监测。这些方法一般只限于单点测量，故障率高，维护量大，需要定期维护更新。相比之下，紫外差分吸收光谱在低浓度污染气体监测分析中比较适用。

表2、几种SO₂监测技术分析仪主要参数的对比表

表3、几种NO_x监测技术分析仪主要参数的对比表

三、基于紫外差分吸收光谱气体分析技术的气体污染物监测

紫外差分吸收光谱法，利用被测物质在紫外波段的窄带特征吸收光谱，经过一定的算法处理来测量气体浓度。应用在烟气测量时通常为短光程，直接式测量。同其他光学测量方法相比，排除采样探头机构的差异，单从原理上说，紫外差分吸收光谱法也同样是基于光吸收定律朗伯比尔定律，但引入了高分辨率光谱仪作为传感器，紫外差分吸收光谱技术能够得到较宽范围波段的连续光谱，这样通过相应的算法分析，能够同时计算出多种气体的浓度。

随着紫外差分吸收光谱气体分析技术的进步，目前市面上推出一种超低量程的烟气分析仪，如四方仪器Gasboard-3000UV，采用独特算法，可同时测量烟气中SO₂、NO、O₂含量，其中烟气中气态水对SO₂、NO测量基本无影响，烟气中采样流量对SO₂、NO、O₂测量基本无影响，多组分测量气体间无交叉干扰，抗干扰能力强，测量精度高，测量范围小于100mg/m3,检测下限达0.1mg/m3，满足国家环保超低排放、低浓度气体监测的要求。此外，仪器光机系统经过高信噪比、高稳定性设计，提高了仪器稳定性。

超低量程紫外烟气分析仪Gasboard-3000UV内部结构图

四、结语

污染源气体污染物的监测一直是环境监测的重要工作，面对超低排放的要求，利用紫外烟气分析仪是工业企业污染源烟气排放验收监测、比对监测、监督性监测工作中的重要举措。