什么是可凝結(jié)顆粒物？它與常規(guī)濾膜/濾筒捕集的顆粒物有什么不同？它是如何產(chǎn)生的？為什么它在廢氣超低排放監(jiān)測(cè)中備受重視？它會(huì)產(chǎn)生哪些危害？應(yīng)該如何去監(jiān)測(cè)它呢？相信這是很多讀者剛剛接觸CPM時(shí)內(nèi)心產(chǎn)生的疑問。固定源排放的顆粒物不僅包括直接以液體或固體顆粒存在于煙氣中的可過濾顆粒物，還包括煙氣溫度下為氣態(tài)、從煙道中排出進(jìn)入大氣環(huán)境后短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)為固態(tài)或液態(tài)顆粒的可凝結(jié)顆粒物。下面小編就來為大家揭開CPM的神秘面紗。
?什么是可凝結(jié)顆粒物？
可凝結(jié)顆粒物(Condensable Particulate Matter,CPM)：在煙道內(nèi)高溫?zé)煔猸h(huán)境中通常為氣態(tài)物質(zhì)，排放到大氣環(huán)境中經(jīng)冷卻、稀釋而短時(shí)間內(nèi)冷凝或者反應(yīng)形成的固態(tài)或液態(tài)顆粒物。
?它與常規(guī)濾膜/濾筒捕集的顆粒物有什么不同？
按照GB/T 16157、HJ 836捕集的顆粒物為可過濾顆粒物(Filterable Particulate Matter,FPM),它是指在煙道內(nèi)能被濾筒或?yàn)V膜直接截獲的液滴或固態(tài)顆粒物。那么總顆粒物(Total particulate matter,TPM)是煙氣中排放顆粒物的總和，由可凝結(jié)顆粒物和可過濾顆粒物兩部分組成。
?它是如何產(chǎn)生的？
1.化學(xué)成分和反應(yīng)：
CPM中的主要無機(jī)組分包括水溶性陰離子(如SO4²?)和金屬元素(如Na?、K?)，這些成分在煙氣中通過化學(xué)反應(yīng)生成。例如，SO?和H?SO?在降溫和稀釋后冷凝成顆粒物。此外，NH??和有機(jī)組分(如多環(huán)芳烴PAHs和正構(gòu)烷烴)也是CPM的重要組成部分。
2.物理過程：
CPM在煙道內(nèi)以氣態(tài)存在，排放到大氣后，由于溫度降低和稀釋作用，氣態(tài)物質(zhì)冷凝成液態(tài)或固態(tài)顆粒物。這個(gè)過程受到煙氣排放時(shí)的溫度、降溫幅度、濕度等因素的影響，促進(jìn)了水溶性離子(如硫酸根離子、硝酸根離子)的生成。
?為什么它在廢氣超低排放監(jiān)測(cè)中備受重視？
1.低效失效大氣污染治理設(shè)施排查整治：
2023年11月22日，生態(tài)環(huán)境部辦公廳發(fā)布《低效失效大氣污染治理設(shè)施排查整治工作方案》的征求意見稿；2024年9月9日，河南省生態(tài)環(huán)境廳印發(fā)《河南省低效失效大氣污染治理設(shè)施排查整治實(shí)施方案》。這兩個(gè)文件均提到，對(duì)存在有色煙羽、煙氣拖尾、“煙囪雨”等現(xiàn)象的脫硫設(shè)施，必要時(shí)檢測(cè)煙囪、治理設(shè)施及副產(chǎn)物處理制備系統(tǒng)硫酸霧或可凝結(jié)顆粒物(CPM)濃度。
2.超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)：
2024年6月2日生態(tài)環(huán)境部辦公廳發(fā)布《水泥企業(yè)超低排放評(píng)估監(jiān)測(cè)技術(shù)指南》，該文提到，采用氧化原理等脫硝工藝的需配套吸收裝置，除監(jiān)測(cè)顆粒物外，還應(yīng)監(jiān)測(cè)可凝結(jié)顆粒物(CPM)；顆粒物與 CPM 的質(zhì)量濃度之和不高于10mg/m3。
?它會(huì)產(chǎn)生哪些危害？
1.形成霧霾：
CPM是形成PM2.5氣溶膠的核心物質(zhì)，它的特征是粒徑小(亞微米級(jí))、消光性強(qiáng)、粒數(shù)巨大(、很難沉降，同時(shí)還能吸濕放大，直接導(dǎo)致霧霾。
2.影響人體健康：
可凝結(jié)顆粒物可通過呼吸道進(jìn)入人體，由于其粒徑小，比表面積大，更易深入肺部甚至進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)。可凝結(jié)顆粒物中的一些化學(xué)物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)污染物等，具有毒性，會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成損害，影響身體健康和正常生理功能。
3.腐蝕設(shè)備設(shè)施：
在一些工業(yè)生產(chǎn)過程中，如煙氣排放后的處理環(huán)節(jié)，可凝結(jié)顆粒物可能會(huì)對(duì)設(shè)備和管道造成腐蝕。例如，在濕式氨法脫硫中，脫硫塔外生成的可凝結(jié)顆粒物會(huì)導(dǎo)致塔體腐蝕嚴(yán)重；水泥煙囪排出的煙氣中，可凝結(jié)顆粒物會(huì)使煙囪內(nèi)壁受到腐蝕。這種腐蝕不僅會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，縮短設(shè)備的使用壽命，還可能導(dǎo)致設(shè)備泄漏、損壞等問題，增加企業(yè)的維護(hù)成本和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。
4.干擾監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：
可凝結(jié)顆粒物會(huì)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在冷干法CEMS中，可凝結(jié)顆粒物會(huì)導(dǎo)致二級(jí)過濾器濾芯變色堵塞，影響采樣流量；在測(cè)量探頭外形成電化學(xué)反應(yīng)，干擾測(cè)量數(shù)據(jù)。這些問題會(huì)給大氣污染治理工作帶來困難，無法準(zhǔn)確評(píng)估環(huán)境質(zhì)量和污染控制效果。
?應(yīng)該如何去監(jiān)測(cè)它呢？
1.固定源CPM的三種主要監(jiān)測(cè)方法
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總結(jié)：對(duì)比冷凝法和稀釋法，其中冷凝法能夠?qū)崿F(xiàn)FPM和CPM的分離捕集，且比稀釋法具有一定的便攜性，但SO2會(huì)溶解形成硫酸根離子對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生正偏差。間接冷凝法的優(yōu)點(diǎn)是能夠真實(shí)反映氣相CPM進(jìn)入大氣后的形成過程，但無法實(shí)現(xiàn)FPM和CPM的分離捕集，且儀器體積大，較為笨重。
2.國內(nèi)外監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：
2.1《METHOD 202—DRY IMPINGER METHOD FOR DETERMINING CONDENSABLE PARTICULATE EMISSIONS FROM STATIONARY SOURCES》，美國環(huán)保署；
2.2《固定污染源廢氣 可凝結(jié)顆粒物的測(cè)定 干式?jīng)_擊冷凝法 方法指南(暫行)》，廣東省生態(tài)環(huán)境廳；
2.3《DL/T 2091-2020 燃煤電廠煙氣中可凝結(jié)顆粒物測(cè)試方法 干式撞擊瓶法》，國家能源局；
2.4《T/CIECCPA 048-2023 燃煤電廠煙氣中可凝結(jié)顆粒物測(cè)試方法 撞擊法》，中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)。
3.廣東省生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布的“干式?jīng)_擊冷凝法”采樣原理詳解
采用干式?jīng)_擊瓶和過濾裝置測(cè)試煙氣中可凝結(jié)顆粒物。其原理是可凝結(jié)顆粒物樣品采集裝置與可過濾顆粒物測(cè)試方法聯(lián)用，煙氣中可過濾顆粒物被脫除后，可凝結(jié)顆粒物在樣品采集裝置中冷凝并被沖擊瓶和后置濾膜收集，樣品采集后立即用氮?dú)獯祾邲_擊瓶與濾膜以去除溶解性二氧化硫等氣體，再分別用去離子水、丙酮和己烷清洗、萃取分離成有機(jī)組分和無機(jī)組分兩部分，再經(jīng)濃縮、蒸發(fā)干燥和稱重。根據(jù)有機(jī)組分和無機(jī)組分的質(zhì)量和采樣體積，計(jì)算出可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分、無機(jī)組分及總質(zhì)量濃度。
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4.相關(guān)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品應(yīng)用案例
來源：青島眾瑞，ZR-D35型廢氣可凝結(jié)顆粒物采樣管及配套裝置
以上為可凝結(jié)顆粒物CPM相關(guān)介紹，通過檢測(cè)CPM的排放濃度、成分和粒徑分布，可以識(shí)別主要污染源和高排放環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)污染源的精準(zhǔn)監(jiān)管及治理；開展可凝結(jié)顆粒物監(jiān)測(cè)，對(duì)于提升大氣污染防治的精細(xì)化、科學(xué)化水平，改善空氣質(zhì)量具有重要作用！
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