1.1 任務(wù)來(lái)源
根據 2014 年 4 月原國家環(huán)保部(現更名為“生態(tài)環(huán)境部”)下達《關(guān)于開(kāi)展 2014 年度國家環(huán)境保護標準項目實(shí)施工作的通知》(環(huán)辦函〔2014〕411 號)和《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》(環(huán)??偩止?2006 年第 41 號)的有關(guān)要求,原北京市環(huán)境保護監測中心(現更名為“北京市生態(tài)環(huán)境監測中心”)承擔《固定污染源廢氣 硝酸霧的測定 離子色譜法》標準制訂項目,項目統一編號為 2014-27。
1.2 工作過(guò)程
1.2.1 成立標準編制組和編寫(xiě)開(kāi)題報告
北京市生態(tài)環(huán)境監測中心接到此任務(wù)后,于 2014 年 7 月成立了標準編制組,召開(kāi)了標準制訂工作啟動(dòng)會(huì )。隨后標準編制組開(kāi)始查閱國內外相關(guān)文獻資料,查閱的相關(guān)文獻主要集中在國 內外廢氣中硝酸霧的采樣方法、分析方法以及限制標準方面,重點(diǎn)考察了離子色譜法測定硝酸 霧的應用情況。同時(shí)對該方法的適用范圍、檢出限、干擾等情況進(jìn)行分析,并結合我國環(huán)境監 測的實(shí)際情況確定了標準制訂技術(shù)路線(xiàn),形成標準開(kāi)題論證報告,開(kāi)展初步實(shí)驗,根據實(shí)驗結 果編寫(xiě)了標準草案。
1.2.2 開(kāi)題論證會(huì )
2015 年 1 月 27 日,根據《國家標準制修訂工作管理辦法》的相關(guān)規定,由原環(huán)境保護部科技標準司組織召開(kāi)了《固定污染源廢氣 硝酸霧的測定 離子色譜法》的開(kāi)題論證會(huì )。論證委員會(huì )聽(tīng)取了標準主編單位所作的標準開(kāi)題論證報告和標準草案內容介紹,經(jīng)質(zhì)詢(xún)、討論,提出 補充如下內容:
(1)補充典型硝酸霧排放源的調研;
(2)根據調研結果及實(shí)際典型污染源測試結果,確定本方法中所檢測硝酸霧定義,并據此確定采樣方案;
(3)按照《環(huán)境監測分析方法標準制修訂技術(shù)導則》(HJ 168-2010)[1]的要求開(kāi)展實(shí)驗研究和標準草案的編制工作,進(jìn)一步篩選最佳實(shí)驗條件、完善干擾和消除內容,補充完善質(zhì)量保 證和質(zhì)量控制等內容。
1.2.3 實(shí)驗室內研究
2015 年~2016 年,標準編制組依據開(kāi)題論證會(huì )議意見(jiàn)和建議,完善了標準制定的技術(shù)路線(xiàn), 制定了合理的實(shí)驗方案,開(kāi)展了大量的實(shí)驗工作。開(kāi)發(fā)硝酸霧發(fā)生器,在實(shí)驗室進(jìn)行模擬實(shí)驗, 研究硝酸霧定義、固定污染源廢氣及無(wú)組織排放監控點(diǎn)空氣中硝酸霧的采樣方式。
1.2.4 典型污染源研究
2016 年 01 月~2017 年 09 月,根據開(kāi)題論證會(huì )意見(jiàn),標準編制組對硝酸霧污染源進(jìn)行篩選, 分別赴北京市某酸洗車(chē)間和太原某鋼鐵廠(chǎng)電鍍車(chē)間等地進(jìn)行實(shí)地調研,并對典型樣品進(jìn)行采集, 不斷優(yōu)化采樣方案。結合實(shí)驗室研究結果,初步確定硝酸霧的采樣方案和硝酸霧定義。
1.2.5 標準文本和編制說(shuō)明的編寫(xiě)
2017 年 09 月,匯總前期實(shí)驗室條件實(shí)驗結果和典型污染源現場(chǎng)研究結果,明確了硝酸霧的定義及采樣方案,并按照《環(huán)境監測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》(HJ 168-2010)[1]的相關(guān)要求,編寫(xiě)完成標準文本和編制說(shuō)明。
1.2.6 方法驗證
2018 年 5 月~9 月,完善標準草案,形成方法驗證作業(yè)指導書(shū),組織 6 家實(shí)驗室進(jìn)行方法驗證工作,匯總方法驗證數據,完善標準征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明。
1.2.7 專(zhuān)家研討會(huì )
2019 年 5 月 28 日,編制組邀請了 4 位環(huán)境領(lǐng)域方法標準制修訂專(zhuān)家及 3 位排放標準專(zhuān)家組成專(zhuān)家委員,再次審議了本標準草案和編制說(shuō)明,專(zhuān)家組重點(diǎn)對硝酸霧的定義及與排放標準的銜接情況進(jìn)行了質(zhì)詢(xún)和討論,認為標準主編單位提供的材料齊全、內容詳實(shí)完整;并對國內外相關(guān)標準及文獻進(jìn)行了充分調研;標準主編單位對典型排放源進(jìn)行了調研,并根據調研結果及實(shí)際典型污染源測試結果,明確了硝酸霧的定義及采集方法;該方法與現有標準方法、技術(shù)規范以及排放標準進(jìn)行了有效銜接,能夠滿(mǎn)足硝酸霧排放標準的需要。同時(shí),提出具體修改意見(jiàn)和建議如下:
(1)根據硝酸霧的理化性質(zhì)、行業(yè)排放特征及監測方法原理,建議硝酸霧的定義為:硝酸 霧是指本標準規定條件下測得的氣態(tài)硝酸、硝酸小液滴及顆粒物中硝酸鹽;
(2)標準文本中明確氮氧化物的干擾;
(3)標準文本中補充硝酸生產(chǎn)行業(yè)及氮肥生產(chǎn)行業(yè)的排放特征;
(4)按照《環(huán)境監測 分析方法標準制修訂技術(shù)導則》(HJ 168-2010)[1]和《國家環(huán)境污染物監測方法標準制修訂工作暫行要求》(環(huán)科函〔2009〕10 號)進(jìn)一步完善標準草案和編制說(shuō)明。
標準編制組采納了上述專(zhuān)家建議,2019 年 12 月赴河北某化工集團調研硝酸生產(chǎn)和氮肥生產(chǎn)行業(yè)生產(chǎn)工藝和廢氣排放特征,并進(jìn)行實(shí)際樣品采集及氮氧化物干擾實(shí)驗研究;且在實(shí)驗室模擬氮氧化物排放,重復干擾實(shí)驗研究。2021 年 3 月,赴河北某鋼鐵廠(chǎng)進(jìn)行實(shí)際樣品采集,再次確認采樣方法,2021 年 1~4 月,按照《環(huán)境監測分析方法標準制訂技術(shù)導則》(HJ 168-2020)[2]的相關(guān)要求對標準文本和編制說(shuō)明進(jìn)一步修改完善,提請召開(kāi)征求意見(jiàn)稿技術(shù)審查會(huì )。
1.2.8 征求意見(jiàn)稿技術(shù)審查會(huì )
2021 年 4 月 27 日,生態(tài)環(huán)境部監測司組織專(zhuān)家進(jìn)行了征求意見(jiàn)稿技術(shù)審查,審查委員會(huì )通過(guò)征求意見(jiàn)稿技術(shù)審查,建議補充國產(chǎn)離子色譜儀實(shí)驗室內的驗證結果、補充質(zhì)量保證與質(zhì)量 控制要求制定的依據、補充說(shuō)明硝酸霧定義的科學(xué)性,按照《環(huán)境監測分析方法標準制訂技術(shù)導則》(HJ 168-2020)[2]和《環(huán)境保護標準編制出版技術(shù)指南》(HJ 565-2010)[3]對標準文本和編制說(shuō)明進(jìn)行編輯性修改。
標準編制組根據專(zhuān)家意見(jiàn)選取了兩家典型國產(chǎn)品牌離子色譜儀補充了實(shí)驗室內的驗證結 果,并在編制說(shuō)明中補充完善了質(zhì)量保證與質(zhì)量控制、硝酸霧定義說(shuō)明等內容;說(shuō)明了實(shí)際采 樣過(guò)程中玻璃纖維濾膜在高濕度采樣條件實(shí)驗結果以及本標準和排放標準的銜接性問(wèn)題;并按 照 HJ 168 和 HJ 565 相關(guān)要求,完成了對文本和編制說(shuō)明的格式修改。
1.2.9 國家生態(tài)環(huán)境保護標準專(zhuān)家研討會(huì )
2021 年 5 月 20 日,生態(tài)環(huán)境監測司在北京組織召開(kāi)了《固定污染源廢氣 硝酸霧的測定 離子色譜法》監測標準有關(guān)問(wèn)題研討會(huì ),針對標準中目標污染物的定義、監測標準與排放標準的銜接,以及排放標準實(shí)施和監測執法的可能影響等問(wèn)題進(jìn)行討論。會(huì )上明確了硝酸霧的定義: 指本標準規定條件下測定的硝酸和顆粒物中硝酸鹽。
按照會(huì )議的意見(jiàn),標準編制組完善了標準文本和編制說(shuō)明征求意見(jiàn)稿并提請公開(kāi)征求意見(jiàn)。
2.1 被測對象(污染物項目)的環(huán)境危害
2.1.1 硝酸(霧)的基本理化性質(zhì)
硝酸霧定義為“指本標準規定條件下測定的硝酸和顆粒物中的硝酸鹽?!毕跛幔?/span>HNO3)為無(wú)機強酸,易揮發(fā),具有強烈的刺激性氣味和腐蝕性,是強氧化劑。硝酸的分子量為 63.01,密度為 1.5129 g/m3,熔點(diǎn)-42℃,沸點(diǎn) 86℃。氮氧化物被空氣中的霧滴吸收、氧化易生成硝酸霧滴。當空氣中相對濕度大于 62%或氣溫高于 25℃時(shí),常有硝酸蒸汽存在[4]。濃硝酸在空氣中有“發(fā)煙”現象,在空氣中與水汽形成硝酸霧。由于大氣中硝酸濃度比硫酸要低得多,硝酸霧比硫酸霧較少出現[5]。
2.1.2 硝酸霧的來(lái)源
硝酸霧普遍來(lái)源于直接生產(chǎn)或使用硝酸的工廠(chǎng)。根據《硝酸工業(yè)污染物排放標準》(GB 26131-2010)編制說(shuō)明[5]中的相關(guān)統計,2007 年硝酸工業(yè)排放的主要大氣污染物為氮氧化物(NOx),排氣筒的污染物排放濃度(以 NO2 計)基本可控制在 600 mg/m3 以下,隨著(zhù)近年來(lái)氮氧化物脫硝技術(shù)的推廣,硝酸生產(chǎn)行業(yè)氮氧化物排放均可控制在 200 mg/m3 以下。硝酸行業(yè)工藝情況如下所述。
2.1.2.1 稀硝酸生產(chǎn)行業(yè)
稀硝酸生產(chǎn)的主要原料是液氨和空氣(包括純氧氣),將氨和空氣(或純氧氣)經(jīng)高溫催化制備成氧化氮氣體,通常氧化溫度為850℃~950℃,氧化氮氣體經(jīng)水吸收制成稀硝酸。稀硝酸 生產(chǎn)工藝有常壓法、綜合法、中壓法、高壓法、雙加壓法。稀硝酸生產(chǎn)過(guò)程主要包括混合氣制備、氨氧化、熱回收、吸收、漂白,對于雙加壓法工藝在吸收塔前還要有壓縮,其工藝流程見(jiàn)圖 2-1。
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