李小波，王 宏，陳永斌，侯邦飛

(1.湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生態(tài)環(huán)境學(xué)院；2.十堰市環(huán)境監(jiān)測(cè)站；3.丹江口市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖北 十堰 442000)

0 引言

在無組織排放的固定污染源監(jiān)督監(jiān)測(cè)和建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)施竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)中，為保證數(shù)據(jù)的“五性”中的“代表性”，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)尤為重要。大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)是目前環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)中最難于掌握、最受氣象因子影響的監(jiān)測(cè)任務(wù)。大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則之所以為導(dǎo)則，而不是技術(shù)規(guī)范，其成熟性、權(quán)威性、正式性與技術(shù)規(guī)范有差異，但其技術(shù)領(lǐng)先性、前瞻性較技術(shù)規(guī)范更強(qiáng)。筆者試圖通過解讀《HJT55-2000大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》，對(duì)氣象條件適宜程度的判定、監(jiān)測(cè)時(shí)段選擇和監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置方法等進(jìn)行歸納總結(jié)，望能對(duì)監(jiān)測(cè)人員采樣布點(diǎn)有所幫助。

1 各氣象因子對(duì)無組織排放監(jiān)測(cè)適宜程度判定

依據(jù)HJT-2000大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則[1]規(guī)定，各氣象因子的數(shù)值分為四類。

a 類：不利于污染物的擴(kuò)散和稀釋，適宜于進(jìn)行無組織排放監(jiān)測(cè); b 類：較不利于污染物的擴(kuò)散和稀釋，較適宜于進(jìn)行無組織排放監(jiān)測(cè); c 類：有利于污染物的擴(kuò)散和稀釋，較不適宜進(jìn)行無組織排放監(jiān)測(cè) ; d 類：很有利于污染物的擴(kuò)散和稀釋，不適宜進(jìn)行無組織排放監(jiān)測(cè)。 在一般情況下， 風(fēng)向變化、平均風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度三項(xiàng)氣象因子中，以其中適宜程度最差的一項(xiàng)所達(dá)到的類別來估計(jì)該次監(jiān)測(cè)中氣象條件總的適宜程度。如果三項(xiàng)氣象因子中的任一項(xiàng)達(dá)到d 類，或者其中兩項(xiàng)達(dá)到c 類，則該次無組織排放監(jiān)測(cè)應(yīng)取消，或更換時(shí)日。

1.1 風(fēng)向變化的適宜程度

平均風(fēng)向本身對(duì)污染物的擴(kuò)散和稀釋沒有意義，用 10 min 平均風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)差代表風(fēng)向變化的大小，其對(duì)無組織排放監(jiān)測(cè)的適宜程度分類見表1：

表1 風(fēng)向變化的適宜程度分類

1.2 風(fēng)速的適宜程度

以平均風(fēng)速(亦可以10 min平均風(fēng)速測(cè)定值為依據(jù))來劃分其對(duì)無組織排放監(jiān)測(cè)適宜程度，見表2：

表2 風(fēng)速的適宜程度分類

1.3 大氣穩(wěn)定度的適宜程度

大氣穩(wěn)定度不同等級(jí)對(duì)無組織排放監(jiān)測(cè)的適宜程度分類見表3 ：

表3 大氣穩(wěn)定度的適宜程度分類

大氣穩(wěn)定度的判定要依據(jù)地面風(fēng)速和太陽輻射等級(jí)來判定，而太陽輻射等級(jí)又需要用云量和太陽高度角來判定，太陽高度角的計(jì)算式為：

h0=arcsin [sinφsinδ+cosφcosδcos(15t+λ-300)]

(1)

式中：h0—太陽高度角(°)；

δ—太陽傾角(°)，與日期序數(shù)有關(guān)；

φ—當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?°)；

λ—當(dāng)?shù)氐牡乩斫?jīng)度(°)；

t—觀測(cè)時(shí)的北京時(shí)間(h)。

由此可見，影響大氣穩(wěn)定度的因素有地面風(fēng)速、云量、當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?、?dāng)?shù)氐牡乩斫?jīng)度、日期序數(shù)、觀測(cè)時(shí)的北京時(shí)間。

2 監(jiān)測(cè)時(shí)段的選擇

監(jiān)測(cè)時(shí)段的選擇與大氣穩(wěn)定度適宜程度密切相關(guān)，下面以十堰地區(qū)為例(十堰地區(qū)緯度：32.647017；經(jīng)度：110.785239)，計(jì)算太陽高度角，從而判斷大氣穩(wěn)定度。十堰地區(qū)每天當(dāng)t=12.614，即12時(shí)36分50秒時(shí)，太陽高度角達(dá)到最大值，從9月3日至次年4月10日期間，太陽傾角不大于7.7度，由式(1)得出，太陽高度角最大值不大于65度。下面各選取四個(gè)季度中的一日，計(jì)算不同日期各時(shí)段對(duì)應(yīng)太陽高度角，計(jì)算結(jié)果見表4：

表4 十堰地區(qū)不同日期和時(shí)段對(duì)應(yīng)的太陽高度角

根據(jù)太陽高度角，結(jié)合表5大氣穩(wěn)定度等級(jí)和表6太陽輻射等級(jí)可判斷，太陽高度角h0>65°的時(shí)段不適宜監(jiān)測(cè)，其他時(shí)段則需要結(jié)合云量和地面風(fēng)速具體判斷。

表5 大氣穩(wěn)定度等級(jí)

表6 太陽輻射等級(jí)

3 監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置方法

3.1 監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)目

監(jiān)控點(diǎn)的位置是隨風(fēng)向風(fēng)速?zèng)Q定的，隨當(dāng)日當(dāng)時(shí)的風(fēng)速風(fēng)向變化而改變，因此說，大氣污染物無組織排放監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)該是個(gè)動(dòng)點(diǎn)，而不是定點(diǎn)。大氣污染物無組織排放監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)目為2-4個(gè)，應(yīng)是由平均風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)差S確定的，S的大小決定大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)目，見表7。

表7 平均風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)差S與點(diǎn)位個(gè)數(shù)關(guān)系

3.2 監(jiān)控點(diǎn)的距離

大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)監(jiān)控點(diǎn)距排放源的距離是由風(fēng)速、源高確定的，大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物無組織排放監(jiān)控點(diǎn)在其排放源的下風(fēng)向2-50米距離布設(shè)，可見點(diǎn)位布設(shè)與監(jiān)測(cè)時(shí)的風(fēng)速密切相關(guān)，見表8。

表8 風(fēng)速與點(diǎn)位距離關(guān)系

對(duì)于不同的源高或有圍墻、建筑物隔檔的污染源，情況較為復(fù)雜，不在此處一一討論。

3.3 關(guān)于監(jiān)控布點(diǎn)有關(guān)問題的探討

(1)上風(fēng)向是否需要布設(shè)對(duì)照點(diǎn)。根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[2]附錄C的相關(guān)要求，在1997年1月1日前存在的工業(yè)企業(yè)排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物需在排放源上風(fēng)向布設(shè)參照點(diǎn)。由此可推：1997年1月1日后建設(shè)的項(xiàng)目大氣污染物排放監(jiān)測(cè)上風(fēng)向不需布設(shè)參照點(diǎn)；1997年1月1日前建設(shè)的項(xiàng)目也僅是排放二氧化硫、氮氧化物、氟化物、顆粒物4種污染物時(shí)需上風(fēng)向布設(shè)參照點(diǎn)；自1997年1月1日至今已過去20多年了，很多老企業(yè)合并、重組、遷建、改擴(kuò)、倒閉，實(shí)際仍然生存的十不足一。經(jīng)過20多年的變化，原老企業(yè)周邊的環(huán)境也大都變化極大上風(fēng)向出現(xiàn)新的工業(yè)污染源、交通污染源等比比皆是。因此，上風(fēng)向很難找到純粹的參照點(diǎn)了，再在上風(fēng)向布設(shè)參照點(diǎn)已完全沒有任何意義。

(2)大氣污染源無組織排放監(jiān)測(cè)的監(jiān)控點(diǎn)是在周界外10米左右還是2-50 米。根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》[2]附錄C的規(guī)定；1997年1月1日前的建設(shè)項(xiàng)目排放的二氧化硫、氮氧化物、氟化物和顆粒物指標(biāo)的在排放源下風(fēng)向2-50米處布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)。其余的污染物排放監(jiān)控點(diǎn)均在廠周界布設(shè)，1997年1月1 日后所有大氣污染物無組織排放監(jiān)控點(diǎn)均在廠周界布設(shè)。

(3)特殊情況下的監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)。

A.排放源氣流與風(fēng)向一致，即一般情況下的布點(diǎn)，按風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)差布設(shè)點(diǎn)位；

B.排放源氣流與風(fēng)向向背，會(huì)在排放源出口前形成渦流，監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)設(shè)在排放源前；

C.排放源氣流與風(fēng)向相交，因受到風(fēng)力的影響，點(diǎn)位應(yīng)布設(shè)在相交處靠源一側(cè)的下面。

(4)多個(gè)排放源的監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)。

A.排放源大小一樣，距離較近，點(diǎn)位布設(shè)在源間重疊處；

B.排放源大小不一樣，距離較近，以排放源大的為主布點(diǎn)；

C.排放源大小一樣，距離較遠(yuǎn)，分別布點(diǎn)；

D.排放源大小不一樣，距離較遠(yuǎn)；以一點(diǎn)為主，其余類推。

(5)不適宜大氣污染物無組織排放監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的情況：

A.根據(jù)表1，風(fēng)向：S>22.5度

B.根據(jù)表2，風(fēng)速：v>4.5m/s

C.根據(jù)表3，大氣穩(wěn)定度：A、B、A-B、 B-C

D.根據(jù)表5，太陽輻射等級(jí)：當(dāng)太陽輻射等級(jí)為+2、+3時(shí)，完全不宜布點(diǎn)。當(dāng)太陽輻射等級(jí)為+1時(shí)，風(fēng)速<1.9 m/s時(shí)，不宜布點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)速大于等于6米時(shí)，不宜布點(diǎn)。

E.根據(jù)表6，云量：最適宜無組織排放監(jiān)測(cè)的時(shí)間應(yīng)是夜間，最適宜無組織排放監(jiān)測(cè)的天氣應(yīng)是陰天。當(dāng)總云量和低云量大于5時(shí)，適宜無組織排放監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)驮屏啃∮诨虻扔?時(shí)，太陽高度角小于或等于15度，適宜無組織排放監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)驮屏啃∮诘扔?，總云量大于等于8時(shí)，太陽高度角小于35度，適宜無組織排放監(jiān)測(cè)。

F.太陽高度角大于65度，不適宜無組織排放監(jiān)測(cè)；太陽高度角大于35度，小于等于65度時(shí)，低云量又小于等于4時(shí)，不適宜無組織排放監(jiān)測(cè)；當(dāng)太陽高度角大于15度，小于等于35度，低云量小于等于4時(shí)，可進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是否報(bào)出結(jié)果要進(jìn)一步判定。

4 結(jié)論

由上述可以得出以下結(jié)論：

(1)監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)為動(dòng)點(diǎn)，而不是定點(diǎn)。測(cè)定過程中，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化后，監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)隨之變化。

(2)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)是現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向的標(biāo)準(zhǔn)差確定的，在監(jiān)測(cè)方案中應(yīng)該無法體現(xiàn)。

(3)監(jiān)控點(diǎn)距源的距離應(yīng)是由風(fēng)速確定的。

(4)因周邊環(huán)境的改變和影響，以及現(xiàn)行法律法規(guī)越來越嚴(yán)格，上風(fēng)向可不設(shè)參照點(diǎn)。

(5)堆場(chǎng)更適宜下風(fēng)向2-50米布點(diǎn)；其他類型排放源適宜廠周界布點(diǎn)；有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，可能在門外、窗外、氣樓處布設(shè)點(diǎn)位。

(6)當(dāng)風(fēng)速>4.5米時(shí)；風(fēng)向標(biāo)準(zhǔn)差≥±22.5度時(shí)；太陽高度角>65度時(shí)；太陽輻射等級(jí)為+2、+3時(shí)；低云量<4時(shí)均不適宜大氣無組織排放監(jiān)測(cè)。

(7)當(dāng)氣象參數(shù)等級(jí)組合為aaa aab aac abb bbb bbc abc時(shí)，還應(yīng)考慮(6)中的各種情況，以判斷數(shù)據(jù)是否報(bào)出。