固定污染源烟气汞排放手动监测

固定污染源烟气汞排放手动监测研究摘要燃煤固定污染源是我国主要的汞人为排放源之一，每年仅燃煤产生的汞污染已远远超过环境保护部对汞的年总量控制目标。本文介绍了燃煤电厂烟气中汞的监测参比方法，并对手动监测和分析方法做具体的介绍。

关键词燃煤电厂；汞；监测分析

中图分类号x831 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）87-0103-02

0 引言

汞在环境中是一种痕量重金属污染物，它进入生物体后很难被排出，并会在生物体的作用下转化为甲基汞，产生极强的生物毒性，同时由于生物体内汞的累积作用，汞会沿食物链逐渐向高端富集，最终影响人类的健康。

联合国国际汞公约即将于2013年初颁布实施，届时各国都必须对全球汞排放理性相应的责任和义务。人为汞源主要是石化燃料的燃烧产生的，我国是世界上最大的燃煤国，也是主要的汞排放国。必将在未来的联合国国际汞公约中承担重要的减排责任[1]。

1 汞的形态

燃煤电厂的汞主要三种形态，气态元素汞、气态离子态汞、颗粒态汞。其中汞监测及脱除主要关注气态元素汞、气态离子态汞。气态元素汞、气态离子态汞在不同条件下会相互转化，而气态元素汞、气态离子的脱除方法又不同，所以汞的脱除更加依赖于监测。

汞化学物理形态分布的复杂性。汞有3种价态：元素汞hg0、一价汞hg+和二价汞hg2+。元素汞hg0易挥发，微溶于水，是大气环境中相对较稳定的形态，在大气中的平均停留时间长达半年至两年，可以在大气中长距离运输而形成全球性汞污染。在一价汞hg+和二价汞hg2+两种离子态中，二价汞较稳定，易溶于水[2]。

2 汞的参比方法

1）冷原子吸收分光光度法以及氢化物发生原子荧光分光光度法测定与颗粒物结合的hgp的方法；

2）u.s. epa 29方法；

3）ontario hydro（oh）法；

4）仪器法（30a法）；

5）吸附管法（epa 30b法）。

3 吸附法手动监测方法

epa 30b方法是利用活性碳吸附管采样以及热解析或萃取技术，测定燃煤电厂烟气中气态总汞的方法。测定范围为0.1μg/m3～50μg/m3。该方法适用于颗粒物浓度相对较低的测试点位（即在污控设施之后采样）。利用装有活性碳吸附剂的吸附管，以适当的流量从烟道中抽取一定体积的烟气。为了保证测量精度和数据有效性，每次测试时必须使用两根吸附管进行平行双样的采集，并完成现场回收测试。采样后将吸附管取出进行分析，分析方法通常使用热分解法[3-4]。

epa方法30b采样系统主要包括活性碳吸附管采样系统、吸附管

加标系统、样品分析设备等。

3.1 活性碳吸附管采样系统

该系统主要包括吸附管、采样探头、除湿装置、真空泵、气体流量计、质量流量计、温度传感器、气压计和数据记录器等。如图1所示。

3.2 吸附管

吸附介质在吸附管中至少分成两段串联，且每段能进行独立分析。第一段作为分析段，用于吸附烟气中的气态总汞；第二段作为备用段，用于吸附穿透的气态汞。每根吸附管应具备唯一的识别号，以便监管。吸附管结构如图2所示。

吸附介质可以选择经过处理的活性碳或化学处理的过滤器等，所选择的材料必须满足几点要求：1）能够定量吸附所有气态形式的汞；2）可以回收用于后续分析；3）材质满足相关性能指标；4）应满足质量保证、质量控制的要求。

3.3 采样探头

应保证探头和吸附管之间无泄漏。每根吸附管必须安装在探头入口处或探头内，以便烟气直接进入吸附管内。探头和吸附管组件必须加热到足以防止烟气冷凝的温度以上。当烟气温度很低时，还需采用辅助加热来防止冷凝，烟气温度应使用经校准的热电偶监测。

3.4 样品分析设备

样品分析设备具有从所用的吸附介质中定量回收汞，并进行定

量分析的功能。样品回收技术包括酸浸出、消解和热解/直接燃烧技术。

4 汞采样与数据分析

我国目前使用的烟气汞监测标准方法为《固定污染源废气总汞的测定冰浴吸收瓶采样-冷原子吸收分光光度法（hj/t

543-2009）》，该标准由环境保护部 2009年12月30日批准，自2010年4月1日起实施，适用于固定污染源废气中汞的测定。但是，该标准不与目前国际通用的标准接轨，主要存在以下三方面的缺点：第一，由于气态汞的活性很强，随着气温降低，部分气态汞可以凝结在采样管道表面，采用hj/t 543-2009的气态污染物采样方法往往会导致对烟气总汞浓度的低估，epa 30b方法可以最大限度的解决该问题。

第二，该标准无法对烟气汞的形态进行区分。分形态烟气汞的数据对了解烟气汞在污控设施内的转化和去除过程，具有重要的作用；同时，最终排放烟气汞的形态也会影响汞的沉降以及对当地或区域环境的污染，epa 30b方法，先吸附采样，再解吸进行浓度分析，也可测得烟气中排放总气态汞的浓度，即（hg0+hg2+）。

第三，固定污染源包括燃煤、有色金属冶炼、水泥生产等各类污染源，这些污染源排放的烟气性质存在很大的差异，该标准中的采样和汞吸收方法不能适用于上述的所有源，该方法不适用于高硫烟气总汞浓度的测试。

为了了解江苏省火电厂汞排放情况，对30万千瓦以上的电厂汞

排放做了抽查采样分析，为保证采样分析数据的准确性，我们同时采用了hj/t543-2009的采样方法和epa 30b方法，进行汞采样分析。然而使用hj/t543-2009的采样方法无法检测出烟气中汞的含量，epa 30b方法则得出如下数据：

从以上脱硫前后的抽样数据可以看出，每组数据的稳定性，一致性比较好，与传统的hj/t 543-2009方法比较epa 30b方法附管检测范围在0.2ng/g-30000000ng/g （0.2ppb-30000ppm）之间，分析时间：<90s（特高浓度样品<15min），固体样品量：0g～5g，无需催化还原，无需金丝富集，线性范围宽。

hj/t543-2009的采样方法检出限为0.025μg/25ml试溶液，并且流程复杂，时间较长，在工作效率上面远不如epa 30b法。

5 结论

通过epa 30b法和hj/t543-2009的采样方法的比对研究，在固定污染源烟气汞排放手动方法的选择上，epa 30b方法较

hj/t543-2009的采样方法更接近于国际标准，从便携、工作时间和准确性等方面更适合于现状。

参考文献

[1]易江，等.固定污染源排放废气连续自动监测[m].2版）.中标国准出版社，321.

[2]郑海明.固定污染源烟气中汞排放连续监测系统.华北电力大学能源与动力工程学院，河北.

[3]杨凯.固定污染源烟气汞监测技术与装备[m].中国电力出版