图文科普丨详解污染源颗粒物直读监测技术及解决方案

1、为什么要做烟尘制度

（1）相关环保标准和环保工作的需要

更加严格的固定污染源排气中颗粒物排放标准限值：部分省市（包括山东省）燃煤机组颗粒物排放浓度限值降至 5mg/m3。

2017 年实施HJ 836-2017，专门用于低浓度颗粒物（< 50 mg/m3）的测定，但是在采样和分析过程非常繁琐，而且对现场要求较高，不可避免的引入了人为误差。

检测要求更加严格，现有重量法数据的时效性较差，不利于应急预警监测和执法监测，降低了环境监管效能。因此，急需制定颗粒物现场监测分析方法，提高环境监管效能。

（2）大气污染现场监管执法对快速检测技术的需求迫切

“十三五”以来，监测任务越来越重，而且监测人员相对较少。在这种条件下，急需操作简便、仪器便携、测试快速的现场直读式方法来开展污染源颗粒物监测工作。

新《大气污染防治法》第二十九条规定如下：

在面对环境管理部门的执法检查时，涉嫌超标排放的企业往往会及时调整排放工况，且能在较短的时间内调整到达标排放状态。因此，为解决现场执法取证难的突出问题，适用于现场执法的快速检测技术需求迫切。

2、相关标准介绍

2019年12月27日，山东省发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 β射线法》

2019年12月23日，辽宁省发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 β射线法（征求意见稿）》

作为环境监测仪器制造商的青岛众瑞也非常荣幸的参与了其中的多个省份的标准制定和验证工作中，与相关同行一起努力让我国的环境监测标准更加精准、正规。早在2016年众瑞就参与了“十三五国家大气专项”中关于固定污染源废气颗粒物的直读监测技术研究工作，是参与“国家大气专项的唯一民营企业”，推出了ZR-7100和ZR-D09NT两种烟尘直读设备。

3、监测方法解读

常用方法分析

《空气和废气监测分析方法》中对烟尘的测定也提及到几种不同的方法：光散射方法和β射线法；目前，仪器法测定废气颗粒物浓度原理方法有光散射原理、震荡天平原理和β射线吸收原理等，而且都有对应的仪器应用于CEMS 监测系统中。

（1）光散射法

   光散射法原理是激光在通过含有颗粒物的气体时产生光散射，而散射光的变化与颗粒物的浓度成一定关系，通过测量散射光的强度并进行校准得到颗粒物的浓度。

      激光散射法在烟气颗粒物CEMS 中得到广泛的应用，但水汽、颗粒物性质和形状、颜色等对数据影响较大；加热抽取式激光前散射测量方法用于超低排放颗粒物浓度监测，效果不错，但由于体积笨重不利携带，不太适合便携式移动测量。

激光散射法工作原理

（2）TEOM微量振荡天平法原理

TEOM 微量振荡天平法原理是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、温度和压力计算出该时段颗粒物的质量浓度。

 震荡天平等效于重量法，从原理方面分析也可以用于烟尘直读，但是等速跟踪或者高湿工况的应用对于该方法的影响如何，是值得深入研究和探讨的！

震荡天平

（3）β射线吸收法-方法原理

此方法在环境空气颗粒物直读方面应用有几十年，比较成熟；颗粒物性质和形状、颜色等对此原理几乎没有任何影响；β射线吸收法采用烟道外过滤的方式，将具有加热功能的颗粒物组合式采样管由采样孔插入烟道中，利用等速采样原理抽取一定量的含颗粒物的废气，颗粒物被截留在烟道外测量装置内的滤膜上。用β射线照射滤膜，根据采样前后单位面积的滤膜上β射线能量衰减量得出滤膜上捕集的颗粒物量，与同时抽取的废气量，计算出颗粒物的浓度。

原理方法简图

新技术对比

为什么选用β射线法

①β射线法可以克服光学法的对于颗粒物粒径、大小、颜色、分布等影响；

②β射线吸收法测定颗粒物已广泛应用于环境空气中PM₁₀、PM_2.5的监测，且技术已较为成熟；

③等速跟踪的原因：为了准确表征颗粒物的分布和排放，国家要求等速跟踪的采样方式，β射线原理实现相比较其他方法比较简单！（光学法理论上需要一个稳定的工作流量状态，光散射的校准就是在固定流速的状态下进行的）

4、仪器介绍及质量控制

ZR-7100型便携式烟尘直读测试仪

一体式，可以选用47mm的滤膜，具有留样功能，可进行废气颗粒物的成分分析，用于源解析，同时还可以进行称重法校准；

参与十三五国家大气专项固定污染源颗粒物部分的验证；

采用β射线吸收与等速跟踪或恒流采样相结合的原理，与颗粒物的大小，化学成分，物理性质无关；

采用φ47mm的滤膜进行颗粒物捕集；

采样完毕后还具有留样功能，可进行废气颗粒物的成分分析，用于源解析，同时还可以进行称重法校准；

主机检出限低，满足超低排放中颗粒物浓度低于0.5mg/m3的排放场所的现场直读的监测要求；

内置锂电池，便于掉电状态下完成机械动作，方便取放滤膜；

ZR-D09NT烟尘多参数直读采样管

D09NT-使用滤纸带，连续采样，便携度更高，适用于第三方监测机构和监管部门的快速执法；同时3260B也可以单独使用作为烟尘现场采样！

采用β射线+纸带方法，既可以实现现场浓度直读，也可以实现短期在线监测，适用于环保执法，快速检测，在线仪器比对等情况；

双工位：采样工位，β照射工位；

配合烟尘主机使用，体积更小、重量更轻；

捕集检测模块和采样管做成便拆方式，方便组装；

和滤膜法分工，滤膜法适合现场快速检测+溯源比对；纸带法适合快速检测+短期在线监测；

一机多用！主机既可以完成烟尘直读功能，同时也可以作为烟尘采样器使用，满足客户不同的使用需求！

采样连接示意图

1.主机 

2. D10AT采样管伴热电缆  

3.Φ8*12硅胶管（连接主机烟尘采样出口）

4.Φ10*16硅胶管（连接主机烟尘采样入口） 

5. D10AT烟尘采样管 

6. 采样管接地线   

7.φ4×7硅橡胶管（红/蓝）

8. 高效干燥分水器

采样流程图解

疑问解答

①ZR7100直读烟尘采用标准47mm的滤膜安装在PTFE滤膜夹内；

滤膜夹可现场安装或在实验室提前安装都可以；

采样前直接把滤膜夹按照提示放入主机即可，整个采样过程自动完成，无须人工干预操作！

②检测器与采样位置采用分离式，保证了检测精度的同时，大大提高了检测器的使用寿命。

参与国家大气重大专项验证

青岛众瑞参与国家大气重大专项验证现场

ZR-D09NT现场颗粒物监测

2018年某电厂现场-烟尘直读-检验电除尘效率

2018年参与环保部有色烟羽的快速排查项目

2019年3月份参与验证地方标准