工业废气排放总量测定

技术概述

工业废气排放总量测定是指通过科学规范的监测技术手段，对工业企业生产过程中排放到大气环境中的各类污染物的总量进行定量分析和评估的过程。随着我国环境保护法规的日益严格和生态文明建设的深入推进，工业废气排放总量测定已成为环境监测领域的重要组成部分，是落实污染物排放总量控制制度、实施排污许可管理的关键技术支撑。

工业废气是指在工业生产过程中，由于原材料加工、燃料燃烧、化学反应等过程产生的含有污染物的气体排放物。这些废气中通常包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机物、重金属等多种污染物，若未经有效处理直接排放，将对大气环境质量造成严重影响，威胁人体健康和生态安全。

工业废气排放总量测定技术体系经历了从人工采样实验室分析到在线自动监测的发展历程。现代测定技术结合了物理化学分析方法、传感器技术、数据传输与处理技术等多个学科领域的成果，形成了包括现场采样、实验室分析、在线监测、数据处理等环节在内的完整技术链条。测定结果可为环境管理部门提供企业排污情况的准确数据，也是企业履行环保责任、优化生产工艺、降低污染物排放的重要依据。

从技术原理角度，工业废气排放总量测定主要包括浓度监测和流量监测两个核心环节。浓度监测用于确定废气中各类污染物的含量水平，流量监测用于确定废气的排放体积，两者相乘并经过状态参数修正后即可得到污染物排放总量。在实际测定过程中，还需要考虑温度、压力、含湿量、含氧量等参数的影响，以确保测定结果的准确性和可比性。

当前，我国已建立了较为完善的工业废气排放总量测定标准体系，涵盖了采样方法、分析方法、在线监测技术规范等多个方面。测定工作需要严格遵循国家标准、行业标准和地方标准的规定，确保监测数据的合法性、科学性和公正性。同时，随着监测技术的不断发展，新型传感器、光谱分析技术、大数据分析等技术的应用，正在推动工业废气排放总量测定向更加智能化、精准化的方向发展。

检测样品

工业废气排放总量测定涉及的检测样品主要来源于各类工业企业的废气排放源。根据排放形式的不同，检测样品可分为有组织排放废气和无组织排放废气两大类。

有组织排放废气是指通过排气筒、烟道、管道等固定排放设施收集并排放的废气，这是工业废气排放总量测定的主要对象。有组织排放废气样品通常从排放管道的适当位置采集，采样点位的选择需要满足相关标准规范的技术要求，确保采集的样品能够真实反映废气排放状况。

无组织排放废气是指不经过排气筒或通过低矮排气筒排放的废气，以及从露天作业场所、原料堆场等区域逸散的废气。无组织排放废气的采样难度较大，需要在排放源周边设置监测点位，结合气象条件进行采样测定。

根据行业类型划分，检测样品涉及以下主要类别：

• 电力行业废气样品：包括燃煤电厂、燃气电厂的锅炉烟气，主要来源于煤炭、天然气等燃料的燃烧过程。
• 钢铁行业废气样品：包括烧结机烟气、高炉煤气、转炉烟气、焦炉烟气等，成分复杂，含尘量高。
• 化工行业废气样品：包括石油炼制废气、化肥生产废气、有机化工废气等，通常含有多种有机污染物。
• 建材行业废气样品：包括水泥窑烟气、玻璃窑炉烟气、陶瓷烧成废气等，具有排放量大、温度高的特点。
• 有色金属行业废气样品：包括冶炼烟气、电解废气等，可能含有重金属和酸性气体。
• 造纸行业废气样品：包括碱回收炉烟气、石灰窑烟气等。
• 制药行业废气样品：包括发酵废气、合成反应废气、溶剂回收尾气等，挥发性有机物含量较高。

在进行样品采集时，需要充分考虑废气排放的工况特点。对于连续稳定排放的废气源，可采用代表性时段采样；对于间歇性或周期性变化的废气源，需要根据生产工艺特点合理设置采样时间和频次。样品采集过程中还需要注意废气的高温、高湿、腐蚀性等特征，选用合适的采样器材和管路材质，防止样品在采集和输送过程中发生冷凝、吸附或化学反应导致成分变化。

检测项目

工业废气排放总量测定的检测项目涵盖废气中的各类污染物指标，具体检测项目需要根据企业所属行业类型、生产工艺特点以及相关环保标准的要求确定。主要检测项目包括以下几大类：

第一类为常规污染物指标，这是工业废气排放总量测定中最基本也是最核心的检测项目，具体包括：

• 颗粒物：又称烟尘或粉尘，是指废气中悬浮的固体颗粒和液滴颗粒的总称，是工业废气的主要污染物之一。
• 二氧化硫：主要来源于含硫燃料的燃烧和含硫矿物的冶炼过程，是形成酸雨的主要前体物。
• 氮氧化物：包括一氧化氮和二氧化氮，主要来源于高温燃烧过程，是光化学烟雾和酸雨的重要成因。
• 一氧化碳：燃料不完全燃烧的产物，具有一定的毒性。
• 烟气参数：包括废气温度、压力、流速、流量、含湿量、含氧量等，是计算排放总量的基础数据。

第二类为特征污染物指标，根据不同行业的特点需要针对性检测的污染物，主要包括：

• 挥发性有机物：包括非甲烷总烃及各类有机组分，来源于石化、化工、涂装、印刷等行业。
• 重金属：包括铅、汞、镉、砷、铬、镍等，主要来源于有色金属冶炼、废物焚烧等行业。
• 氟化物：包括氟化氢、四氟化硅等，主要来源于铝冶炼、磷肥生产、玻璃制造等行业。
• 氯化氢：主要来源于化工生产、废物焚烧、盐酸酸洗等过程。
• 氯气：主要来源于氯碱化工、漂白工艺等。
• 硫化氢：主要来源于石油炼制、化工生产、污水处理等过程。
• 氨气：主要来源于化肥生产、焦化、脱硝等过程。
• 铬酸雾：主要来源于电镀、铬酸盐生产等行业。

第三类为有机污染物指标，针对特定行业需要检测的有机污染物组分，包括：

• 苯系物：包括苯、甲苯、二甲苯等，来源于石化、化工、涂装等行业。
• 多环芳烃：包括苯并芘等多种化合物，来源于焦化、碳素、沥青生产等行业。
• 持久性有机污染物：包括二噁英类物质，主要来源于废物焚烧、钢铁烧结等高温过程。
• 恶臭物质：包括硫化氢、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等。

检测项目的确定需要依据环境影响评价文件、排污许可证、行业排放标准等要求，同时结合企业实际生产排污情况综合确定。对于新建项目或生产工艺发生重大变更的企业，需要进行全面的检测项目筛查；对于日常监测，可按照相关标准和规范要求确定重点检测项目。

检测方法

工业废气排放总量测定的检测方法主要包括现场采样方法和实验室分析方法两大类。根据监测目的和技术条件的不同，可选择手工监测方法或自动监测方法。

一、现场采样方法

现场采样是工业废气排放总量测定的第一环节，采样方法的科学性直接关系到监测结果的代表性。主要采样方法包括：

• 等速采样法：用于颗粒物采样，采样过程中保持采样嘴吸气速度与管道内气流速度相等，确保采集的颗粒物样品具有代表性。
• 瞬时采样法：用于气态污染物采样，在特定时刻采集一定体积的废气样品。
• 连续采样法：在规定时间段内持续采集样品，可获得时段平均浓度。
• 间隔采样法：按设定时间间隔多次采样，适用于排放周期性变化的废气源。

采样过程中需要同步测定废气的温度、压力、流速、含湿量等参数，用于将采样状态下测得的污染物浓度折算为标准状态下的浓度，并计算排放总量。采样点位布设需要满足相关标准规范的要求，优先选择气流稳定的管段，避开弯头、变径、阀门等干扰部位。

二、实验室分析方法

采集的样品需送至实验室进行分析测定，主要分析方法包括：

• 重量法：用于颗粒物测定，通过滤膜或滤筒捕集颗粒物后称重计算浓度。
• 碘量法：用于二氧化硫测定，经典的化学分析方法，结果准确可靠。
• 盐酸副玫瑰苯胺分光光度法：用于二氧化硫测定，灵敏度较高。
• 紫外荧光法：用于二氧化硫测定，自动化程度高。
• 化学发光法：用于氮氧化物测定，是目前应用最广泛的方法。
• 非分散红外吸收法：用于一氧化碳测定。
• 气相色谱法：用于挥发性有机物和苯系物测定，可进行组分定性定量分析。
• 气相色谱-质谱联用法：用于复杂有机污染物测定，定性能力更强。
• 原子吸收分光光度法：用于重金属元素测定。
• 原子荧光分光光度法：用于砷、汞等元素测定。
• 离子色谱法：用于氟化物、氯化氢等阴离子测定。
• 液相色谱法：用于多环芳烃等有机污染物测定。

三、自动监测方法

对于重点排污单位，需要建设废气自动监测设施进行实时监测，主要技术方法包括：

• 抽取式监测系统：通过采样探头将废气抽取至分析仪器进行分析测定。
• 现场监测系统：将分析仪器直接安装于排放管道进行在线测定。
• 开放式光路监测系统：利用光谱技术在排放源周边进行遥测。

自动监测系统需要定期进行校准和维护，确保监测数据的准确性和连续性。监测数据通过数采仪传输至环境监控平台，实现排放总量的实时统计和监管。

四、流量测定方法

废气流量测定是计算排放总量的重要环节，主要方法包括：

• 皮托管法：通过测量管道内气体的动压和静压计算流速。
• 热式流量计法：利用热传导原理测量气体流速。
• 超声波流量计法：利用超声波在流体中的传播特性测量流速。
• 涡街流量计法：利用涡街频率与流速的关系进行测量。

检测仪器

工业废气排放总量测定需要使用多种仪器设备，主要包括采样设备、分析仪器和辅助设备三大类。

一、采样设备

• 烟尘采样器：用于采集废气中的颗粒物样品，配有等速采样控制功能。
• 烟气采样器：用于采集气态污染物样品，配有流量计和抽气泵。
• 烟气预处理系统：包括除湿器、除尘器、加热管路等，用于样品的预处理。
• 吸附管采样装置：用于挥发性有机物采样，采用活性炭、Tenax等吸附材料。
• 苏玛罐采样装置：用于采集全空气样品，适用于挥发性有机物分析。
• 烟气参数测定仪：用于测定烟气温度、压力、流速、含湿量等参数。

二、实验室分析仪器

• 电子分析天平：用于颗粒物样品称重，精度要求通常为0.1mg或更高。
• 紫外-可见分光光度计：用于二氧化硫、氮氧化物等污染物的光度法测定。
• 气相色谱仪：配备氢火焰离子化检测器或电子捕获检测器，用于有机污染物测定。
• 气相色谱-质谱联用仪：用于复杂有机污染物的定性定量分析。
• 原子吸收分光光度计：用于重金属元素的测定，包括火焰法和石墨炉法。
• 原子荧光分光光度计：用于砷、汞、硒等元素的测定。
• 离子色谱仪：用于无机阴离子和阳离子的测定。
• 液相色谱仪：用于多环芳烃等难挥发有机污染物的测定。
• 总有机碳分析仪：用于测定废气中的有机碳含量。

三、在线监测仪器

• 颗粒物浓度监测仪：采用激光散射法、β射线吸收法或震荡天平法测定颗粒物浓度。
• 气态污染物分析仪：采用紫外荧光法测定二氧化硫、化学发光法测定氮氧化物、红外吸收法测定一氧化碳等。
• 挥发性有机物在线监测仪：采用催化氧化-红外法或气相色谱法测定非甲烷总烃或有机组分。
• 烟气参数连续监测系统：包括温度、压力、流速、含氧量、含湿量等参数的在线监测。
• 数据采集与传输系统：用于监测数据的采集、存储和远程传输。

四、辅助设备

• 烟气分析校准装置：用于仪器校准，包括标准气体、零气发生器等。
• 除湿装置：用于去除废气样品中的水分。
• 伴热管路：用于防止样品在输送过程中冷凝。
• 采样平台和爬梯：为采样人员提供安全作业条件。
• 气象监测仪器：用于监测环境温度、气压、风速、风向等气象参数。

所有检测仪器需要定期进行检定或校准，确保仪器性能满足监测要求。仪器的选用需要符合相关标准规范的技术要求，同时考虑废气样品的特点和监测目的。

应用领域

工业废气排放总量测定技术在多个领域发挥着重要作用，主要包括以下几个方面：

一、环境管理领域

工业废气排放总量测定是环境管理的重要技术手段，为污染物排放总量控制、排污许可管理、环境执法监督等提供数据支撑。环境管理部门依据监测数据评估区域环境质量状况、制定污染防治对策、核定企业排污许可量。排放总量数据也是征收环境保护税、开展排污权交易的重要依据。

二、工业企业领域

对于工业企业而言，废气排放总量测定是履行环保主体责任的重要内容。企业通过监测了解自身排污状况，优化生产工艺和污染治理设施运行，降低污染物排放。监测数据也是企业申报排污许可证、开展环境影响评价、编制排污许可执行报告的重要依据。部分企业还将监测数据用于内部考核和环境管理决策。

三、环境工程领域

在污染治理工程设计、建设和运营过程中，废气排放总量测定为工程效果评估提供依据。通过对治理设施进出口废气进行监测，可以评估治理效率，判断设施是否达到设计要求。监测数据还可用于治理技术的比选和优化。

四、科学研究领域

工业废气排放总量测定数据是大气环境科学研究的重要基础资料。研究者利用监测数据分析污染源排放特征、研究污染物转化规律、建立排放清单、开展空气质量模型模拟等。监测数据也是编制区域或行业排放因子的重要数据来源。

五、具体行业应用

• 电力行业：燃煤电厂、燃气电厂等需要监测烟尘、二氧化硫、氮氧化物等常规污染物排放总量。
• 钢铁行业：烧结、炼铁、炼钢、焦化等工序需要监测颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及特征污染物排放总量。
• 石化化工行业：炼油、化肥、有机化工等企业需要监测挥发性有机物、硫化氢等特征污染物排放总量。
• 建材行业：水泥、玻璃、陶瓷等企业需要监测颗粒物、氮氧化物等污染物排放总量。
• 有色金属行业：冶炼企业需要监测重金属、二氧化硫等污染物排放总量。
• 涂装印刷行业：汽车制造、家具生产、包装印刷等企业需要监测挥发性有机物排放总量。

六、碳排放监测领域

随着碳达峰碳中和目标的提出，工业废气排放总量测定技术正逐步拓展至二氧化碳等温室气体监测领域。通过测定烟气中二氧化碳浓度和流量，可以计算温室气体排放量，为碳交易、碳核查等提供数据支撑。

常见问题

问：工业废气排放总量测定需要多长时间？

答：测定时间取决于监测目的和废气排放特点。手工监测通常需要1至3个监测周期，每个周期可能为数小时至数日不等。在线监测系统可实现连续实时监测。完整的排放总量测定工作包括方案制定、现场勘查、采样监测、实验室分析、数据处理等环节，一般需要数天至数周时间。

问：什么情况下需要进行工业废气排放总量测定？

答：以下情况需要进行废气排放总量测定：申请或变更排污许可证时；环境影响评价及验收监测；企业年度排污申报；环境执法监督检查；污染治理设施效果评估；环保税申报；碳排放核查等。重点排污单位需要建设在线监测设施进行连续监测。

问：排放总量测定结果如何进行质量控制？

答：质量控制措施包括：采样点位布设符合标准规范要求；采样前进行仪器校准和气密性检查；采样过程同步记录工况参数；实验室分析采用标准方法并进行空白试验、平行样分析、加标回收等质控措施；数据处理采用标准公式进行计算；监测报告经过三级审核等。

问：如何计算工业废气排放总量？

答：排放总量计算公式为：排放量等于污染物浓度乘以废气流量乘以排放时间。实际计算中需要将实测浓度折算为标准状态下的浓度，并考虑排放标准规定的基准含氧量进行折算。对于周期性排放的废气源，需要根据生产周期计算年度排放总量。

问：在线监测数据与手工监测数据不一致时如何处理？

答：在线监测与手工监测在测定原理、采样方式等方面存在差异，可能导致结果不完全一致。当差异超出合理范围时，需要排查在线监测系统的运行状态、校准情况以及手工监测的规范性，必要时进行比对监测。监测数据的法律效力认定以相关法规规定为准。

问：哪些企业需要建设废气在线监测系统？

答：根据相关规定，纳入重点排污单位名录的企业需要建设在线监测系统，包括：排放二氧化硫、氮氧化物排放量较大的企业；排放重金属、持久性有机污染物等有毒有害污染物的企业；位于大气污染防治重点区域的企业等。具体要求需查询当地环保部门的规定。

问：废气排放总量测定需要注意哪些安全事项？

答：现场监测涉及高空作业、高温废气采样等，需要做好安全防护措施。采样人员应配备安全帽、安全带、防烫手套等防护用品；采样平台需满足安全作业要求；高温废气采样需防止烫伤；有毒有害废气采样需配备防护面具；雷雨、大风等恶劣天气应停止高空作业。