摘要：本文基于HJ836标准梳理了低浓度颗粒物采样中测点的位置和数目、移动采样、等速采样、采样频次和时长等四方面的问题，便于大家更好地理解标准的规定。
关键词：低浓度颗粒;采样;常见问题
近几年，国家提出了“推进燃煤电厂低浓度排放改造”，其中要求颗粒物的排放不高于10mg/m3。大多数省份对燃煤电厂超低排放环保改造确定了时间表，改造后颗粒物排放不得高于10mg/m3，有些省份规定不得高于5mg/m3。另外，脱硫脱硝后烟道内颗粒物呈现出浓度低、温度低、湿度高的“二低一高”特征，现有的《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）已经不能适应。这个方法对低浓度颗粒物测定误差较大。主要有两方面的原因，一是黏附在采样嘴及采样管前段的颗粒物无法转移到滤筒内，二是在高湿低温情况下长时间富集颗粒物会造成滤筒破裂或损失。为此，国家发布了《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》（HJ 836-2017），于2018年3月1日实施。
1 HJ 836-2017主要特色
（1）首次提出颗粒物浓度测定范围及检出限。当测定结果大于50mg/m3时，表述为“>50mg/m3”，也就是该方法适用于颗粒物浓度小于等于50mg/m3的烟道;当采样体积为1m3时，方法的检出限为1.0mg/m3。（2）首次提出全程序空白和同步双样的质控手段。颗粒物浓度低于方法检出限时，对应的全程序空白增重应不高于0.5mg，失重应不多于0.5mg。测定同步双样时，同步双样的相对偏差不应大于允许的最大相对偏差。（3）样品称重方式改变。HJ 836-2017采用整体方式进行称重，将采样头作为一个整体放到十万分之一天平上称重。这就避免了装取过滤介质过程中的损失，也避免了黏附在采样嘴及采样管前段的损失。
2 常见问题
在废气颗粒物采样时，有关规范和标准没有对相关的规定进行详细解释，很多情况下采样人只是机械完成任务不明白其中的道理。下面从测点的位置和数目、移动采样、等速采样、采样频次和时长等四个问题进行梳理。
2.1 测点的位置和数目
在确定测点位置和数目时，矩形烟道是把断面分成一定份数的等面积小块，其中心即为测点，比较简单;圆形烟道标准规定是把断面分成一定数量的等面积同心环，按面积再平分各圆环，其测点在两条垂直相交的直径线与平分圆环线的交点上，各测点位置可按下式计算[1]。矩形烟道的分块和测点数见表1，圆形烟道分环及测点数见表2[2]。
式中：Ai为第i测点的位置;D为采样处烟道的内径;n为测点总个数;m为依次取奇数。
2.2 移动采样
用一个过滤介质在各个测点上移动采样，每点时间相等不少于3min，求出采样断面的平均浓度[3]。
烟道中的颗粒物不像氣态污染源可以看成均匀分布，只在中心点采样。受到自身重力作用以及速度场的影响，垂直烟道中，颗粒物浓度两边高中间低;水平烟道中，上面低下面高[4]。因此，为了得到具有带代表性的样品，移动采样是很好的一个方式。
2.3 等速采样
采样嘴平面正对废气气流，使进入采样嘴的气流速度与测点的废气流速相等[5]。
烟道中气体分子质量可以忽略不计，几乎没有惯性，容易改变方向，而颗粒物质量较大，惯性较大，难以改变方向。当采样流速大于测点流速时，采样嘴边缘以外的部分气流被抽入采样仪，作为采样体积的一部分，而其中的颗粒物受惯性影响继续向前进，没有吸附在过滤介质上，从而导致颗粒物浓度偏低;相反，当采样流速小于测点流速时，颗粒物浓度偏高[6]。因此，只有在采样流速等于测点流速即等速采样时，气体和颗粒物才会按照测点的实际情况进入采样嘴，所得到的颗粒物浓度才最接近真实浓度。
2.3.1 维持等速采样的方法
维持颗粒物等速采样的方法有普通型采样管法（预测流速法）、皮托管平行测速采样法、动压平衡型采样管法和静压平衡型采样管法等四种。目前皮托管平行测速采样法是我国的标准方法，也是最常用的方法。这种方法烟道具有适应性强、测量参数多、精度高、便携易操作等优点。 2.3.2 等速采样的流量
根据烟尘采样仪等速采样流量公式（见下式）可知，等速采样的流量主要跟采样嘴直径平方、烟气流速成正比。目前，采样嘴入口直径主要有4.0mm、5.0mm、6.0mm、8.0mm、10.0mm、12.0mm几种。不同烟道中，烟气流速大相径庭。在不考虑烟气湿度情况下，不同烟气流速下各采样嘴对应的等速流量见表3。
Qrs=0.047×d2×Vs×（1-Xsw）
式中：Qrs为等速采样流量，L/min;d为采样嘴直径，mm;Vs为烟气流速，m/s;Xsw为含湿量，%。
在烟尘采样仪泵流量允许的前提下，我们应尽可能地选直径大的采样嘴。在同一工况下，采样嘴越大，单位时间获得的采气量越大，可以缩短采样时间，增加采样体积。这既可以减轻采样人员的工作强度，又可以增加样品重量减少称量误差。
目前市面上烟尘采样仪最大采样流量可以达到110L/min左右，结合表1内容，我们可以得出，在烟气流速不大于20m/s时，可以选择入口直径10.0mm的采样嘴，大于20m/s时，可以选择8.0mm的采样嘴。因此在大多数情况下，我们准备8.0mm和10.0mm采样头就可以满足日常监测。
2.4 采样频次、采样时长
HJ836方法中规定了每个样品增重不小于1mg，或采样体积不小于1m3[7]，并没有对采样频次和时长有具体要求。HJ/T 397中有个原则性规定即排气筒中废气的采样以连续1h的采样获取平均值，或者在1h内，以等时间间隔采集3～4样品，并计算均值[8]。GB/T 16157和HJ/T 397都提高滤筒采集颗粒物时要采集3个样品取均值，对于滤膜采集废气颗粒物并没有提及。在实际采样中，样品增重不小于1mg不具有可操作性。
为了得到一个可以用于有效评价的样品，低浓度颗粒物监测可以采取1个滤膜连续采样1h，这既可以满足HJ/T 397的规定，也满足了采样体积不小于1m3（由表3可知）的要求。
3 结论
（1）为了得到具有代表性的样品，我们要按照规范要求对采样断面进行布点。（2）由于颗粒物在烟道中分布是不均匀的，要采用移动采样和等速采样的方式进行取样。（3）低浓度颗粒监测准备采样头以入口直径10.0mm和8.0mm为主。（4）为了得到一個有效评价的样品，低浓度颗粒物监测可以采取1个滤膜连续采样1h的方式。
参考文献
[1]王宗仁.固定污染源排气中颗粒物采样点位的确定方法[J].河南城建高等专科学校学报，2001，10（1）：25.
[2]HJ/T 397-2007，固定源废气监测技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2008.
[3]HJ 836-2017，固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法[S].北京：中国环境出版集团，2018.
[4]王宗仁.固定污染源排气中颗粒物采样点位的确定方法[J].河南城建高等专科学校学报，2001，10（1）：24.
[5]HJ 836-2017，固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法[S].北京：中国环境出版集团，2018.
[6] 国家环境保护总局.空气和废气监测分析方法（第四版增补版）[M].北京：中国环境科学出版社，2003：332-333.
[7]HJ 836-2017，固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法[S].北京：中国环境出版集团，2018.
[8]HJ/T 397-2007，固定源废气监测技术规范[S].北京：中国环境科学出版社，2008.
