應急監(jiān)測的特殊要求

由于環(huán)境化學污染事故的污染程度和范圍具有的時空性，所以對污染物的監(jiān)測必須從靜態(tài)到動態(tài)、從地區(qū)性到區(qū)域性乃至更大范圍的實時現(xiàn)場快速監(jiān)測，以了解當時當?shù)氐沫h(huán)境污染狀況與程度并快速提供有關的監(jiān)測報告和應急處理措施。為了達到這一目的，必須提供zui一般的監(jiān)測技術，達到更快地動用各種儀器設備，以便迅速有效地進行較全面的現(xiàn)場應急監(jiān)測，但是，應急監(jiān)測往往要分析各類樣品，但濃度分布非常不均勻；在采樣、分離、測定方面的快速確定方案，有時受到限制，影響大范圍迅速監(jiān)測；有時沒有*適用的分析方法來測定某些事故污染物，需要快速、連續(xù)監(jiān)測；在事故的不同階段，應急監(jiān)測的任務和作用各異。因此，一個好的現(xiàn)場快速監(jiān)測方法或器材必須在“時間尺度的把握”（事故中的快速、恢復階段的分析與研究）和“空間尺度把握”（不同源強、不同氣象條件下，如非定常風場、準靜風等條件下的危害區(qū)域）方面，具有以下特殊要求：

1.現(xiàn)場檢查要求立刻回答“是否安全”這樣的問題，長時間不能獲得分析結果就意味著災難。所以分析方法應快速、分析結果直觀、易判斷，必須是zui一般性的監(jiān)測技術，以便達到更快地動用各種儀器設備，迅速有效地進行較全面的現(xiàn)場應急監(jiān)測的目的。

2.能迅速判斷污染物種類、濃度、污染范圍，所以分析方法具有快速掃描功能，并具有較好的靈敏度、準確度和再現(xiàn)性。

3.當發(fā)生污染事故時，環(huán)境樣品可能很復雜且濃度分布極不均勻。因此，分析方法的選擇性及抗干擾能力要好。

4.由于污染事故時空變化大，所以要求監(jiān)測器材要輕便、易于攜帶，采樣與分析方法應滿足隨時隨地均可測試的現(xiàn)場要求。分析方法的操作步驟要簡便，不需**知識和人才，甚至不經(jīng)訓練就能掌握。

5.試劑用量少、穩(wěn)定性要好。

6.不需采用特殊的取樣和分析測量儀器，不需電源或可用電池供電。

7.測量器具是一次性使用，避免用后進行刷洗、晾干、收存等處理工作。

8.簡易檢測器材的成本要低、儲存時間要長，以利隨時應急。

水質(zhì)現(xiàn)場應急監(jiān)測技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

現(xiàn)場監(jiān)測儀器與設備是隨著環(huán)境化學污染事故監(jiān)測的需要而逐漸發(fā)展起來的新的環(huán)保產(chǎn)業(yè)領域，并且，每次硬件方面的進步均為現(xiàn)場監(jiān)測技術與方法的進步提供了可靠的物質(zhì)上的保障。目前在*，從事簡易、現(xiàn)場用的水質(zhì)分析儀器設備研制開發(fā)的廠商，具有較完整的規(guī)模的約有數(shù)家，主要集中在幾個發(fā)達國家，如德國的MN公司、美國HACH公司、德國的WTW公司和意大利HANNA公司等?，F(xiàn)將就較成熟的簡易現(xiàn)場檢測分析技術做一簡單介紹，詳細內(nèi)容將在以后予以討論。

1.化學產(chǎn)味法

 美軍化學檢測工作者曾設想用一種試劑與無臭味的有毒化學物質(zhì)迅速反應，產(chǎn)生出有味的、無毒的揮發(fā)性化合物，然后用感官來檢測。如曾有人研究應用N-烴基甲酰胺與各種親電試劑，如芳基磺酰氯反應時，使其脫水形成烴基異氰化物，這種化合物具有辛辣及腐爛臭味，非常難聞，但對哺乳動物無毒且臭味檢測靈敏度很高，zui低檢出濃度可達10–8～10–9g/L。其主要缺點是有些化學反應較復雜、反應速度緩慢；有些反應要在有機溶劑中進行，有些要進行脫水反應。

2.試紙法

試紙法可給出某化合物是否存在的信息，以及是否超過某一濃度的信息，被認為是一種前導性的測試。把濾紙浸泡在化學試劑后，晾干，裁成長條、方塊等形狀，裝在密封的塑料袋或容器中，如PH試紙。使用時，取試紙一條，浸入被測溶液中，過一定時間后取出，與標準比色板比較即可得到測試結果。用德國MN公司的PH試紙測定雨水酸度，結果與用PH計測得的結果*一致。又如測定砷化物用的試紙，檢出靈敏度可達0.005mg/l。德國MN公司的定性/半定量測試條，是一種真正意義上的高科技產(chǎn)品：每一種測試條都是一個便攜式的實驗室，盡管只有幾個mm²的反應區(qū)，但卻可以被方便的攜帶至您想要進行測試的地方。MN測試條是進行離子和化合物半定量測試的理想選擇，它能測試到1mg/l到10mg/l直到g/l的物質(zhì)濃度。MN測試條目前有pH、氨氮、余氯、砷、鐵、鉻、氰化物等數(shù)十種項目。

3.檢測管法

包括檢出試管法、直接檢測管法（速測管法）和吸附檢測管法。

3.1 檢測試管法：該法是將試劑封在毛細玻璃管中，再將其組裝在一支聚乙烯軟塑料試管中，試管口用一帶微孔的塞子塞住。使用時先將試管用手指捏扁，排出管中的空氣，插入水樣中，放開手指便自動吸入水樣，再將試管中的毛細試劑捏碎，數(shù)分鐘內(nèi)顯色，與標準色板比較以確定污染物的濃度。

3.2 直接檢測管（速測管法）：該法是將檢測試劑置于一支細玻璃管中，兩端用脫脂棉或玻璃棉等堵塞，再將兩端熔封。使用前將檢測管兩端割斷，浸入一定體積的被測水樣中，利用毛細作用將水樣吸入，也可連接氣筒抽入污染的水樣或空氣樣，觀察顏色的變化或比較顏色的深淺和長度，以確定污染物的類別和含量。如有一種氯化物檢測管，采用鉻酸銀與硅膠混合制成茶棕色試劑，按上述方法制成檢測管。當水中氯化物與硅酸銀硅膠試劑接觸后，使茶棕色試劑變?yōu)榘咨óa(chǎn)生白色的AgCl），檢測管中試劑變色的長度與水中氯化物的含量成正比。因此，可在檢測管外壁或說明書中繪制含量刻度標尺，可作氯化物定量。又如用四羥基醌鋇和硅膠制成的硫酸鹽檢測管，當水樣中有硫酸鹽時，使桃紅色試劑變色，變色的長度與水中的硫酸鹽含量成正比，可繪制硫酸鹽定量標尺。還有一種檢測汽車尾氣的檢測管，可檢測汽車尾氣中的CO和碳氫化合物的含量，管壁上印有含量刻度，使用方便、結果觀察直觀。

3.3  吸附檢測管法   該法是將一直細玻璃管的前端置吸附劑，后端放置用玻璃安瓿封裝的試劑，中間用玻璃棉等惰性物質(zhì)隔開，兩端用脫脂棉或玻璃棉等堵塞，再將兩端熔封。使用前將檢測管兩端隔開，用氣筒抽入水樣或空氣樣使其吸附在吸附劑上，再將試劑安瓿破碎，讓試劑與吸附劑上的污染物作用，觀察吸附劑的顏色變化，與標準色板比較以確定污染物的濃度。如一種可測定空氣中的HCN的檢測管，是將經(jīng)試劑處理過的硅膠作吸附劑，與分別裝在小安瓿中的堿和其它溶液組裝成檢測管。有HCN存在時，吸附劑顯藍紫色，靈敏度可達0.05mg/L。

4. 化學比色法或滴定法

滴定法：該法除了采用以粉枕、安瓿或其他包裝方式制成的試劑外，監(jiān)測方法與實驗室滴定或反滴定法并無二致。

化學比色法：該法是簡易監(jiān)測分析中常用方法之一。比色法利用化學反應顯色原理進行分析，其優(yōu)點是操作簡便、反應較迅速、反應結果都能產(chǎn)生顏色使顏色變化、便于目視或利用便攜式分光光度計進行定量測定。由于器材簡單、監(jiān)測成本低，所以易于推廣使用。

測試組件分顯色比色法和滴定法。比色法基于待測物與某特定時間可進行顯色反應的特性，通過目視比色（與標準色階對比）即可獲得待測物的濃度值。而那些難于或不可能發(fā)生顯色反應的待測物，則可采用滴定法分析。

德國MN公司開發(fā)研制了氨氮、余氯、甲醛、鐵、鉻等幾十種此類測試組件，統(tǒng)稱半定量測試盒，有三個類型：

通用型測試盒——中低濃度測試的 (medium low) !  ， 專門為魚蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)、湖泊等水環(huán)境、冷凝水或鍋爐沸水等工業(yè)過程水/廢水水質(zhì)分析設計。  

低濃度測試盒——  低濃度－高靈敏度測試的（very low and very sensitive)!   測試盒通過一個長光程的測試試管的設計，使得測試非常的靈敏，能檢測到水中 0.01 mg/l級別的物質(zhì)濃度，. 測試的分度值小。

轉盤式測試盒——有顏色及渾濁樣品測試的（turbid or colour）！因為測試盒透射光的測試原理能進行樣品空白顏色的消除，特別適用于渾濁的或有顏色的水樣的分析。測試盒比色盤用堅固的材料制成，堅固耐用，在潮濕以及其他惡劣的測試環(huán)境中能很好的運用。

5.便攜式儀器分析法

這是近年來發(fā)展zui快的領域，不僅包括用于專項測定的袖珍式檢測器，而且也發(fā)展了具有多組分監(jiān)測能力的綜合測試儀器。通過針對常規(guī)光度計、光譜分析儀器、電化學分析儀器、色譜分析儀器等的小型化，已出現(xiàn)了多種多樣的適于現(xiàn)場快速監(jiān)測分析的便攜式儀器。

5.1單項簡易快速監(jiān)測儀器法：水體污染監(jiān)測方面有PH計、電導儀、DO儀、COD速測儀、氨濃度測定儀、余氯測定儀等。PH計、電導儀有防水功能的筆型儀器。

5.2光度分析方法這是發(fā)展zui快的快速測定方法之一，且能滿足水質(zhì)分析的高要求。在德國，它甚至已成為法定的替代方法（產(chǎn)品性能需符合DIN38402A51法規(guī)）。光度分析法的原理基于待測物顯色反應后，在特定波長下測量吸光度而測定待測物的濃度，如德國MN公司的PF和NANOCOLOR®系列水質(zhì)檢測儀內(nèi)置的標準曲線均帶有空白值，在測試實際樣品時被自動扣除，用戶無需自已做空白值扣除，節(jié)約測試試劑和試驗時間；使用16mm圓形和10mm、20mm、50mm標準比色皿，根據(jù)用戶需求改變量程和測試精度；比色皿規(guī)格尺寸儀器能自動識別并自動選擇合適量程；儀器內(nèi)置近170條標準曲線，可對水和廢水中超過50多個指標進行分析；可使用預裝管和經(jīng)濟裝試劑，儀器和所有試劑都具備條形碼自動識別功能，操作簡單快速，避免測試錯誤。德國MN公司的PF和NANOCOLOR®系列水質(zhì)檢測儀及配套的試劑包是目前世界上現(xiàn)場應急監(jiān)測的水質(zhì)分析儀。

5.3野外水質(zhì)檢測箱  在一個水質(zhì)檢測箱中配有多種試劑包，加上光電比色計，可檢測數(shù)十種甚至上百種化學成分。便攜式水質(zhì)檢測箱，它包括一臺小型分光光度計、試劑包，根據(jù)需要可選配樣品消解器、便攜式PH計、電導儀，可以測定水體的酸度、堿度、溴化物、鈣離子、ClO₂、氯化物、游離氯、Cr（VI）、電導率、銅離子、氟化物、總硬度、碘化物、Fe（Ⅲ）、Fe（Ⅱ）、錳離子、NH₃、亞硝酸鹽、硝酸鹽、DO、PH值、磷酸鹽、硫酸鹽、鉛離子、鋅離子等。

5.4溶出伏安法的便攜式重金屬監(jiān)測儀。長久以來，我國重金屬監(jiān)測的標準分析方法主要以分光光度法和原子吸收分光光度法為主。隨時科學技術的不斷進步，國內(nèi)應用較多的其他方法有原子吸收法、原子熒光法以及較**的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(ICP-MS)等作為分析方法。此類大型設備昂貴，操作復雜，維護量大，成本較高，不易現(xiàn)場檢測。溶出伏安法的原理是，當向工作電極施加負電壓，經(jīng)過一段時間預電解富集后，溶液中的金屬離子得到電子還原并在陰極表面析出沉積，在隨后的溶出過程中，同一電極上施加線性增加的正電壓（即線性陽極掃描過程），析出的金屬重新被氧化溶出或以離子狀態(tài)進入溶液，測定金屬被氧化時產(chǎn)生的微小電流即可指示原溶液中金屬離子的濃度，據(jù)峰電位還可初步定性。對測定和分析痕量金屬離子有無比的*性。

使用溶出伏安法原理的便攜式重金屬監(jiān)測儀，檢測時間只要數(shù)分鐘，能檢測土壤和水中的重金屬（如銅、鎘、鉛、砷、汞、鉻等數(shù)十種）至ppb級。

5.5便攜式氣相色譜儀器法   便攜式氣相色譜儀很適合突發(fā)性環(huán)境化學污染事故的應急監(jiān)測，這種儀器常備有2-3個檢測器，有PID（光離子化檢測器）、ECD（電子捕獲檢測器）、紫外檢測器或熱導檢測器等。其中PID可檢測無機有害氣體AsH₃、PH₃、H₂S和有機氣體或蒸氣，如烷烴類、芳香烴類、醛類、醇類、醚類（硫醇、硫醚）及有機磷殺蟲劑等，其靈敏度一般較FID檢測器高1-2個數(shù)量級。用ECD可測定鹵代烴、氯代苯類、硝基苯類、有機氯殺蟲劑等。這類儀器可配有充電電源，可用于現(xiàn)場空氣、水體、固體廢物和土壤的快速監(jiān)測。因此，這類儀器是一種比較理想的應急監(jiān)測技術設備，在國外已得到廣泛使用。

5.6發(fā)光細菌法的水體毒性分析儀：

在水質(zhì)檢測領域，尤其是應對突發(fā)事件時，常規(guī)的分析手段需要復雜昂貴的儀器，檢測時間長，分析項目單一，不能為突發(fā)事件提供快速、準確、可靠的分析報告。生物毒性分析儀提供了快速檢測水質(zhì)狀況的毒性分析儀，您可以快速評估水質(zhì)毒性，僅需幾步簡單操作就可給出科學、可靠的分析報告。

毒性分析儀是一種基于生物傳感技術的毒性檢測系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)光細菌在新陳代謝時發(fā)光強度的變化進行定性和定量檢測。該儀器使用發(fā)光細菌凍干試劑，當這些細菌處于有毒的環(huán)境中時，它們發(fā)出的光受到抑制，根據(jù)其光強度變化即可快速準確地測試出樣品的毒性，可直接檢測上千種潛在的毒性物質(zhì)。

6.實驗室法

對于一些特大的環(huán)境化學污染事故，污染物質(zhì)成分復雜，污染的范圍大，影響的持續(xù)時間長，因此有時需要用實驗室的儀器手段進行全面的監(jiān)測分析。實驗室分析可以在以下幾方面發(fā)揮重要作用：

1.       對所發(fā)生的污染事故進行認真的分析評價，對于將來預防及處理類似的事故是極為重要的；

2.       能為決策需要進行準確可靠的復雜分析和實驗

3.       能對事故后的狀態(tài)進行不斷的監(jiān)測，以幫助決策者采取相應的決定和處理措施；

4.       可對應急反應行動的正確與否及進行事故后的分析和評價，并可為恢復措施的制定提供依據(jù)；

5.       能夠更準確地確定污染區(qū)的范圍和污染程度。

對于無機污染物，可用原子吸收光度法、等粒載體發(fā)射光譜法、ICP-MS法、離子色譜法、離子選擇電極法、紫外-可見分光光度法等來進行測定；對于有機污染物，可用氣相色譜儀法、液相色譜儀、紅外光譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法來做定性和定量分析，以全面了解和掌握污染事故發(fā)生后對空氣、地表水、地下水、飲用水、生物體、食品、土壤等的污染情況（污染物的種類、濃度和污染范圍等），以及可能產(chǎn)生的影響。

現(xiàn)場簡易監(jiān)測分析技術要求在使用時越簡單越好，是使用前不要配試劑，使用中不做前處理，使用后不需要清洗試驗器皿。在具體實施上述各種分析技術或方法時，為了便于現(xiàn)場 監(jiān)測分析樣品，人們在實踐過程中通常是將檢測管、檢測片、試紙以及取樣器材等裝在便于攜帶的箱、盒和包中，組成可供現(xiàn)場監(jiān)測分析用的手提式裝備。

各種現(xiàn)場簡易分析技術與方法的特點如下。

1.         化學分析法

a.        試紙法、檢測管、滴定或反滴定法

   優(yōu)點  簡易快速、結果直觀、不需專門人員或知識、價格便宜、多為一次性使用的器具、易于攜帶、不需特殊的設備。

   缺點  半定量。

b.        目視比色法、分光光度法

優(yōu)點  簡便快速、結果可直接讀出、可進行多組分的現(xiàn)場分析、測定準確度較好。

缺點  需較多的試劑、樣品復雜時有干擾。

2.  便攜式儀器分析法   包括光學式儀器、電學式儀器、色譜儀器和其他儀器。

   優(yōu)點 一般操作步驟簡單，試劑用量少，可進行多組分同時或連續(xù)分析。分析靈敏度高，為較準確的分析方法，干擾較少，測試范圍寬，樣品類型較廣泛，性能/價格比較高。

   缺點  色譜技術需專門知識，單項儀器僅能進行單組分分析，有的儀器價格較高，有的儀器需專門的采樣設備，需要電源。

水質(zhì)應急監(jiān)測方法的選擇

1.方法選擇的基本思路

1.1.對于地表水、地下水、海水和土壤環(huán)境污染事故，應優(yōu)先考慮選用檢測試紙法、水質(zhì)檢測管法、化學比色法、便攜式氣相色譜儀、便攜式綜合水質(zhì)檢測儀器法、便攜式電化學監(jiān)測儀器法、化學比色法、便攜式分光光度計法、便攜式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器法等，同時，還可從現(xiàn)有的地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站和污染源排水在線連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)獲得相關監(jiān)測信息。

1.2.對于無機污染物，應優(yōu)先考慮選用檢測試紙法，氣體或水質(zhì)檢測管法、便攜式氣體檢測儀、化學比色法、便攜式分光光度計法、便攜式綜合監(jiān)測儀器法、便攜式離子選擇電極法及便攜式離子色譜法等。

1.3.對于有機污染物，應優(yōu)先考慮選用氣體或水質(zhì)檢測管法、便攜式氣相色譜法、便攜式紅外光譜儀法、便攜式質(zhì)譜儀和便攜式色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀法等。

1.4.對于現(xiàn)場不能分析的污染物，應快速采集樣品，盡快送至實驗室采用國家標準方法、統(tǒng)一方法或推薦方法進行分析。必要時，可采用生物監(jiān)測方法對樣品的毒性進行綜合測試。為了保證現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確，分析人員應充分了解所選用的分析技術方法，還應注意所用分析器材的有效使用期限，絕不能誤用過期的檢測器材。

2.方法選擇的基本原則

 進行簡易分析技術方法的研究，其難度不亞于一些實驗室的分析測定方法或儀器分析方法的研究。因為，簡易分析方法要求操作簡便、快速、靈敏、結果可靠、干擾小。在選擇具體的監(jiān)測方法和器材時，主要遵循以下篩選原則：

⑴分析方法的操作步驟要簡便，具有易實施性和可操作性，無需特殊的專門知識，一般人不經(jīng)訓練或稍經(jīng)訓練就能掌握（在任何時間，任何地點，任何人均能使用）；

⑵分析方法要快速，分析結果直觀、易判斷；

⑶檢測器材要輕便，易于攜帶，采樣與分析方法均應滿足現(xiàn)場監(jiān)測要求，體積小、重量輕，如電化學傳感器，具有反應快，可實時監(jiān)測的特點；

⑷分析方法的靈敏度、準確度和再現(xiàn)性要好，監(jiān)測范圍寬，盡量結合當?shù)氐默F(xiàn)狀與監(jiān)測機構的水平;

⑸有害物質(zhì)和雜質(zhì)對分析方法的干擾要??；

⑹試劑用量少，穩(wěn)定性好。

⑺采樣的方法要簡便，采樣器具要簡單；

⑻不采用特殊的取樣和分析測量儀器，不需用電源。

⑼檢測器具是一次性使用，避免用后進行洗刷、晾干、收存等處理工作。

⑽投入要zui小化，方法具有較好的性能價格比，簡易檢測器材的價格要便宜，易于推廣；

⑾對于不得不采用實驗室方法分析的項目，應選擇現(xiàn)有zui簡單快速的分析方法。

水質(zhì)應急監(jiān)測儀器設備和器材的選擇

現(xiàn)場監(jiān)測儀器設備的確定原則是：應能快速鑒定、鑒別污染物的種類，并能給出定性或半定量直至定量的檢測結果，直接讀數(shù)、使用方便、易于攜帶，對樣品的前處理要求低。一般包括應急監(jiān)測儀器設備、防護與急救器材、通信器材和應急監(jiān)測車等?？筛鶕?jù)本地實際情況，配置常用的現(xiàn)場監(jiān)測儀器設備。

1、快速定性、半定量分析試紙

1.1、快速定性分析試紙（可判定多種離子成分），如德國MN公司的VISO測試條產(chǎn)品。

1.2、快速半定量分析試紙（可快速半定量地測定水中多種離子的大約含量），如德國MN公司的NANO測試條可測試的項目有：氰化物、六價鉻、氨氮、砷、余氯、銅、甲醛、二價鐵、錳、鎳、亞硝酸鹽、磷酸根、硫酸根、亞硫酸根、鉛、鋅、pH、氯根、總硬度、硝酸鹽、銻、鋁、鈷、鉀、碘化鉀過氧乙酸、雙氧水、維生素C等。具體規(guī)格及參數(shù)見表1。

?“滴定” 型試紙條：

有4 – 5個反應區(qū)，比如總硬度，氯化物，硫酸鹽等試紙條，水樣中的待測物濃度越高，試紙條上變色的反應區(qū)就越多。