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環(huán)境污染事故現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)

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主要內(nèi)容

環(huán)境污染事故類型與特點(diǎn)
1
現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測要求與作用
2
有機(jī)物現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)
3
污染事故現(xiàn)場監(jiān)測采樣布點(diǎn)方法
4
環(huán)境污染事故種類
爆炸、燃燒類事故
有毒有害物質(zhì)泄露污染事故
交通運(yùn)輸污染事故
其它類污染事故
環(huán)境污染事故特點(diǎn)
爆發(fā)的突然性
環(huán)境污染事故一般都是突然發(fā)生且來勢兇猛，短時間內(nèi)往往難以控制  
事故的危險性
許多突然性污染事故都帶有一定的危險性，比如爆炸事故、核泄露事故等
危害的嚴(yán)重性
1986年4月26日發(fā)生的切爾諾貝利核電站事故，造成13人直接死亡、13萬人被疏散、1720受輻射致癌、不僅在原蘇聯(lián)進(jìn)內(nèi)受到污染，而且在西歐乃至世界上大部分地區(qū)均檢測出放射性物質(zhì)；日本核泄露事故。 
危害的長期性
有毒物質(zhì)進(jìn)入有機(jī)體后，往往具有累積性，造成持久性不良危害，比如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、二惡英等。 
中國環(huán)境污染事故的隱患
工業(yè)污染隱患多，尤其是化學(xué)工業(yè)企業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)企業(yè)的問題突出
工業(yè)廢渣處置不當(dāng)，存在亂傾倒和亂使用的現(xiàn)象
有毒化學(xué)品的運(yùn)輸管理不善，運(yùn)輸中的化學(xué)品泄漏事故頻發(fā)
海洋船只的溢油污染和一些放射性源的流失等
應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備的特殊要求
快速判斷污染物種類，濃度，污染范圍，為事故處置快速、正確決策贏得寶貴的時間，為將事故的損失減到最小提供有力的技術(shù)支持
分析方法選擇性和抗干擾能力好
試劑用量少，穩(wěn)定性好
監(jiān)測器材輕便、易于攜帶，易于操作
不需特殊取樣，動力易得
快速回答“是否安全”
國外
檢測管和檢測箱是在應(yīng)急監(jiān)測早期使用的產(chǎn)品，現(xiàn)在大多數(shù)國家已進(jìn)入便攜式現(xiàn)場監(jiān)測儀器的發(fā)展階段
現(xiàn)場分析儀器體積小、重量輕、分析速度快、操作簡便，性能指標(biāo)接近或達(dá)到實(shí)驗(yàn)室臺式分析儀器的水平。
便攜式氣相色譜(GC)作為現(xiàn)場分析儀器也已使用多年，最近在常用的FID、ECD等檢測器的基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了聲表面波檢測器(SAW)

應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
國外
實(shí)驗(yàn)室的樣品前處理設(shè)施逐漸趨于小型化，并用于野外分析
便攜式GC／MS越來越多地用于野外現(xiàn)場分析
生物技術(shù)的應(yīng)用是國外應(yīng)急監(jiān)測儀器發(fā)展的一個熱點(diǎn)
發(fā)達(dá)國家的應(yīng)急監(jiān)測質(zhì)量保證系統(tǒng)也非常健全。如美國EPA要求應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)必須具有代表性、完整性、可比性、準(zhǔn)確性和一定的精密度，應(yīng)急監(jiān)測方法要與標(biāo)準(zhǔn)分析方法比較，同時還要考慮方法的檢出限、定量限和正、負(fù)誤差等
應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
有機(jī)物現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)與方法
感官檢測法
植物、動物檢測法
試紙法
檢測管法
化學(xué)比色法
光度法
色譜法等
1、感官檢測法(人體生物傳感器)
用口、眼、鼻、皮膚等感觸被檢物質(zhì)的存在
氰化物具有杏仁味，硝基笨類化合物有特殊味道
二氧化硫具有特殊刺激味
硫化氫具有臭雞蛋氣味
含巰基有機(jī)磷農(nóng)藥有惡臭味
刺激皮膚，刺激眼睛流淚
光氣干草味
               
權(quán)宜之計
2、動植物檢測法
利用動物的嗅覺或敏感性、利用植物表皮的損傷來檢測有毒有害化學(xué)物質(zhì)
光化學(xué)煙霧使葉子背面變成銀白色、古銅色，正面出現(xiàn)一道橫貫全葉的壞死帶
HF污染葉片壞死帶出現(xiàn)在葉子尖端和邊緣，逐漸向內(nèi)發(fā)展
有些敏感植物在0.3～0.5ppm時，在葉片上就會出現(xiàn)肉眼能見的斑點(diǎn)
人能聞到二氧化硫氣味的濃度為1～19ppm，在感到明顯刺激如引起咳嗽、流淚等其濃度為10～20ppm。
3、試紙法
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

pH試紙
石蕊試紙，紅-藍(lán)；酚酞試紙，白-紅;
普通定性試紙
乙酸鉛試紙：乙酸鉛+H2S產(chǎn)生黑色PbS
砷試紙：HgBr2試紙，AsH3與Hg2+形成有色絡(luò)合物，白色-棕黑色
油測定：亮蘭色-暗（黑）藍(lán)色…….
分析定量試紙
硝酸鹽、亞硝酸鹽試紙：10-500mg/L,1-80mg/L
磷酸鹽試紙：3-100mg/L
H2O2試紙：0.5-25mg/L
甲醛試紙： 10-200mg/L
硬度試紙： 3-21d
余氯試紙： 4-120mg/L
氨氮試紙：10-400mg/L

微生物檢測試紙
一般細(xì)菌試紙：培養(yǎng)20h，計數(shù)綠色斑點(diǎn)個數(shù)
大腸菌群試紙：培養(yǎng)12h，計數(shù)紅色斑點(diǎn)個數(shù)
葡萄球菌試紙、腸炎菌簡易試紙
試紙法的特點(diǎn)
操作簡單、快速，只要將試紙浸入試樣中即可
測定范圍寬，可迅速得到測試結(jié)果
器具齊全，包裝多，多人同時測定
測定誤差大，有些化學(xué)試劑在紙上的穩(wěn)定性較差，且測定范圍及間隔較粗，適于高濃度污染物的測定，是一種半定量的方法
前導(dǎo)性測試
4、檢測管法
檢測試管法
直接檢測管法（速測管法）
吸附檢測管法
將試劑封在毛細(xì)玻璃管中，再將其組裝在聚乙烯軟塑料試管中。試管口用微孔口塞子塞住，使用時先將試管用手指捏扁，排除管中空氣插入水樣中，放開手指自動吸進(jìn)水樣，再將試管中的毛細(xì)試劑管捏碎，數(shù)分鐘內(nèi)顯色，與標(biāo)準(zhǔn)色版比較確定污染物濃度。
檢測柱的使用方法
短時檢測管
刻度管、顏色比較管、顏色匹配管等
長時檢測管
用于長時間連續(xù)監(jiān)測，給出污染物加權(quán)平均濃度
直讀式長時擴(kuò)散檢測管
測定時間加權(quán)平均濃度，個人檢測，某一區(qū)域監(jiān)測
直接檢測管
內(nèi)含產(chǎn)品名稱 	編號	被檢氣體	化學(xué)式	測定范圍
檢測管　	1L	一氧化碳	CO	2.5-2000 ppm
檢測管　	2L	二氧化碳	CO2	0.13-6.0%
檢測管　	121L	苯	C6H6	0.125~60ppm
檢測管　	122	甲苯	C6H5CH3	5~690ppm
檢測管　	123	二甲苯	C6H4(CH3)2	5~625ppm
檢測管　	109	汽油	油霧	0.2~5.0mg/ m3
檢測管　	17	氟化氫	HF	0.25-100 ppm
檢測管　	151L	丙酮	CH3COCH3	50~12000ppm
檢測管　	135	1，1，1-三氯乙烷	CH3CCI3	100~2000ppm
檢測管　	111L	甲醇	CH3OH	20~1000ppm
檢測管　	8La	氯氣	CL2	0.1-16 ppm
檢測管　	14L	氯化氫	HCl	0.2-76 ppm
檢測管　	3La	氨	NH3	2.5-200 ppm
檢測管　	12L	氰化氫	HCN	0.36-120 ppm
檢測管　	4LL	硫化氫	H2S	0.25-120 ppm
內(nèi)含產(chǎn)品名稱 	編號	被檢氣體	化學(xué)式	測定范圍
檢測管　	3L	氨	NH3	0.5-78 ppm
檢測管　	180L	三甲胺 	（CH3）3N	0.25-5 ppm
檢測管　	4LL	硫化氫	H2S	0.25-120 ppm
檢測管　	71	甲硫醇 	CH3SH	0.25-140 ppm
檢測管　	53	甲硫醚 	（CH3）2S	0.25-10 ppm
檢測管　	53	二甲二硫 	（CH3）2S2	0.3-6 ppm
檢測管　	13	二硫化碳 	CS2	0.63-100 ppm
檢測管　	124L	苯乙烯 	C6H5CH:CH2	2-100 ppm
檢測管　	122L	甲苯	C6H5CH3	1~100ppm
檢測管　	123	二甲苯	C6H4(CH3)2	5~625ppm
檢測管　	4LL	硫化氫	H2S	0.25-120 ppm
5、化學(xué)比色法(化學(xué)試劑組件法)
該法是簡易監(jiān)測分析中常用方法之一，利用化學(xué)反應(yīng)顯色原理進(jìn)行分析
優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、反應(yīng)較迅速，便于目視或利用便攜式分光光度計進(jìn)行定量測定。
由于器材簡單、監(jiān)測成本低，易于推廣使用。
缺點(diǎn)是比色法的選擇性較差，靈敏度有一定的限制。

采用化學(xué)試劑測試組件現(xiàn)場測定時，分析方法主要有目視比色法和滴定法

6、光度分析法
濾光片式和濾光二極管陣列式分光光度計
便攜式分光光度計
光離子化檢測器(PID)
PID工作原理，可檢測總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）和特定的某種揮發(fā)性有機(jī)物
7、快速光學(xué)分析技術(shù)
X-熒光光譜技術(shù)
反射光譜技術(shù)
透射光譜技術(shù)
紅外光譜技術(shù)——便攜式傅立葉紅外

工作原理：每一種化合物均吸收紅外光，純的化合物吸收的紅外光具有特征頻率。分子中的某些基團(tuán)或化學(xué)鍵在不同化合物中所對應(yīng)的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機(jī)官能團(tuán)如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定 。
 Tedlar袋采樣和分析
污染的空氣用GasID的采樣泵收集到Tedlar袋中

袋中的氣體被泵吸入樣品池
比較譜庫，鑒別物質(zhì)
 熱解吸采樣和分析

污染的空氣被吸入到吸附管
樣品分子被吸附劑捕集
空氣和水蒸汽可以通過

200 oC

吸附管被加熱，氣體
被解析出來進(jìn)入樣品池
比較譜庫，鑒別物質(zhì)
紅外光聚焦元件和金剛石傳感器測試光路圖
壓力桿將樣品壓到金剛石傳感器表面
從干涉儀出來的紅外光聚焦樣品上
ATR技術(shù)使樣品充分吸收干涉后的紅外光
傅立葉紅外分析方法（FTIR）
直接分析方法直觀、簡便，但是軟件自動識別時，會受到H2O和CO2紅外吸收峰的干擾，尤其是檢測低濃度、多組分污染物時，結(jié)果容易出錯
在利用工作軟件自動搜索功能的基礎(chǔ)上，通過人工譜圖比對來實(shí)現(xiàn)  
FTIR對標(biāo)準(zhǔn)氣體的檢測
標(biāo)氣	組分	標(biāo)準(zhǔn)值(mg/m3)	測定值(mg/m3)	擬合度(%)
1	苯	8.6	8.0	41.6
1	甲苯	19	19	67.2
1	對二甲苯	8.3	8.0	54.8
1	間二甲苯	8.3	9.2	57.6
1	鄰二甲苯	8.2	8.1	54.4
2	三甲胺	10	13	61.5
3	甲烷	10	10	54.1
4	氨氣	20	18	65.5
5	甲硫醚	1.0	未檢出	-
5	甲硫醇	1.0	未檢出	-
5	二甲二硫醚	1.0	未檢出	-
5	苯乙烯	1.0	未檢出	-
FTIR對實(shí)際氣體樣品的檢測
1#氣樣為一家氟化廠爆炸后，在其下風(fēng)向廠界采集的樣品。
2#氣樣為一家藥廠污染源附近采集的樣品。 
氣樣	定性結(jié)果	擬合度(%)	濃度(mg/m3)
1	三氟甲烷	25.7	1.1
2	乙醇	54.9	75
2	甲硫醇	49.4	60
2	丙酮	43.4	80
1#氣樣殘差圖
2#氣樣殘差圖
2#氣樣殘差與甲硫醇標(biāo)準(zhǔn) (50mg/m3)比對圖
2#氣樣殘差與乙醇標(biāo)準(zhǔn) (42mg/m3)比對圖
2#氣樣殘差與丙酮標(biāo)準(zhǔn) (46mg/m3)比對圖
1#氣樣殘差與三氟甲烷標(biāo)準(zhǔn) (10mg/m3)比對圖
8、色譜分析法
便攜式離子色譜
便攜式氣相色譜儀
便攜式氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(帶頂空)——對氣、水和土揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行定性定量分析。
The Gas Chromatograph Column(氣相色譜柱)
N2 pushes sample through column (N2推動樣品通過柱)
Sample is separated by boiling point (按沸點(diǎn)分離樣品)
Components of the MS (MS的組件)
               
              Fragments(裂片)  Directs(導(dǎo)向)  Detects(檢測)

The software identifies the sample by using stored libraries
(軟件使用貯存的庫鑒別樣品)
離 子 源

檢 測 器

四極分析器

Data Review Basics (數(shù)據(jù)查閱基礎(chǔ))
Control Panel
Chromatogram
Mass Spectrum
Tool Bar
工具條

色譜圖

質(zhì)譜圖

控制屏

Hapsite便攜式氣質(zhì)水中54種VOC-5ppb標(biāo)準(zhǔn)總離子流圖
Hapsite便攜式氣質(zhì)氣中64種VOC-5ppb標(biāo)準(zhǔn)總離子流圖
便攜式氣質(zhì)與臺式氣質(zhì)測定5ppb苯系物的比較
化合物	準(zhǔn)確度（回收率，％）	準(zhǔn)確度（回收率，％）	精密度（RSD，％）	精密度（RSD，％）	檢出限（ug/m3）	檢出限（ug/m3）
化合物	蘇碼罐	Hapsite	蘇碼罐	Hapsite	蘇碼罐	Hapsite
苯	111	100	2.28	12.1	1.38	2.65
甲苯	102	87.3	2.08	7.83	1.37	1.75
乙苯	108	83.4	2.58	6.06	2.08	1.50
對+間二甲苯	107	80.7	2.59	5.99	4.15	1.44
鄰二甲苯	106	80.4	2.37	7.68	1.88	1.84
苯乙烯	105	68.0	2.81	10.7	2.16	2.12
便攜式氣質(zhì)測定空氣中的VOCs
便攜式氣質(zhì)-Loop環(huán)測定高濃度VOCs
便攜式氣質(zhì)測定空氣中的VOCs
序號	化合物	精密度（％）	準(zhǔn)確度
(回收率％)	序號	化合物	精密度（％）	準(zhǔn)確度
(回收率％)
1	氯乙烯	15.9	103	18	1,2-二溴乙烷	6.59	95.3
2	溴甲烷	13.5	107	19	四氯乙烯	6.00	122
3	三氯氟甲烷	6.18	90.2	20	氯苯	7.73	96.3
4	1,1-二氯乙烯	19.6	78.7	21	乙苯	6.77	98.5
5	三氯三氟乙烷	7.16	90.3	22	對二甲苯	4.68	104
6	1,1-二氯乙烷	15.8	81.5	23	間二甲苯	4.68	104
7	順-1,2-二氯乙烯	11.2	94.8	24	苯乙烯	9.74	92.1
8	三氯甲烷	7.11	97.8	25	鄰二甲苯	11.9	101
9	1,1,1-三氯乙烷	8.86	97.3	26	1,1,2,2-四氯乙烷	19.8	122
10	苯	9.41	85.6	27	1,3,5-三甲苯	9.53	86.3
11	四氯化碳	5.05	90.7	28	1,2,4-三甲苯	13.7	98.9
12	1,2-二氯丙烷	16.1	615	29	1,4-二氯苯	6.42	96.5
13	三氯乙烯	3.06	96.7	30	1,3-二氯苯	9.89	92.2
14	順-1,3-二氯丙烯	11.9	85.8	31	1,2-二氯苯	12.5	94.4
15	反-1,3-二氯丙烯	17.4	82.5	32	1,3,5-三氯苯	10.5	90.7
16	1,1,2-三氯乙烷	10.0	76.9	33	六氯丁二烯	18.2	52.6
17	甲苯	10.6	92.3				
便攜式氣質(zhì)測定實(shí)際樣品中的VOCs
便攜式氣質(zhì)測定空氣中的VOCs
序號	化合物	某加油站	某加油站	某城市道路旁	某城市道路旁	某樹林中	某樹林中
序號	化合物	Hapsite	蘇碼罐	Hapsite	蘇碼罐	Hapsite	蘇碼罐
1	二氯甲烷	8.65	ND	30.4	25.0	32.8	28.3
2	苯	17.4	11.7	11.8	8.30	8.95	5.43
3	甲苯	42.7	34.4	12.4	9.24	10.4	8.51
4	乙苯	8.28	4.87	ND	ND	ND	ND
5	對+間二甲苯	8.09	5.30	ND	ND	ND	ND
6	鄰二甲苯	6.01	3.94	ND	ND	ND	ND
7	1,2,4-三甲苯	6.11	3.57	ND	ND	ND	ND
污染事故現(xiàn)場監(jiān)測采樣布點(diǎn)方法
在事故發(fā)生地采樣。以事故地點(diǎn)為中心，按一定間隔圓形布點(diǎn)采樣，根據(jù)污染物特征在不同高度采樣，在上風(fēng)向適當(dāng)位置布設(shè)對照點(diǎn)。
在距離事發(fā)點(diǎn)最近的具名或其他敏感區(qū)域布點(diǎn)采樣，注意風(fēng)向的變化，隨時調(diào)整采樣點(diǎn)位。
利用檢氣管或者便攜式儀器快速測定污染物的種類、濃度及污染范圍等。
若要將樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，則要確定采樣流量及采樣時間，同時記錄氣溫氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等。
環(huán)境空氣污染事故
污染事故現(xiàn)場監(jiān)測采樣布點(diǎn)方法
地表水環(huán)境污染事故以事故發(fā)生地為主，根據(jù)水流方向、擴(kuò)散速度布點(diǎn)，應(yīng)注意監(jiān)測流量。
江、河污染事故，在發(fā)生地下游布點(diǎn)，上游設(shè)對照斷面，根據(jù)污染物的特征在不同層面采樣。影響區(qū)域內(nèi)飲用水和農(nóng)業(yè)灌溉取水口布點(diǎn)；必要時布設(shè)沉積物采樣斷面。
湖(水庫)事故發(fā)生地，以事故中心的水流方向的出水口處，按一定間隔扇形或圓形布點(diǎn)，在出水口處設(shè)置采樣斷面。
地下水污染事故，以發(fā)生地中心根據(jù)地下水流向采用網(wǎng)格法或輻射法在周圍2km內(nèi)設(shè)監(jiān)測井采樣，在垂直于地下水流的上方向，設(shè)置對照監(jiān)測井采樣，飲用水源采水處設(shè)采樣點(diǎn)。
水環(huán)境污染事故
污染事故的發(fā)生
信息的獲得
包括污染事故的種類，發(fā)生情況，污染情況等
確定污染物的種類
儀器的準(zhǔn)備，考慮周全，準(zhǔn)備充分
VOCs
便攜式GC-MS
傅立葉紅外
檢氣管等
SVOCs
NVOCs
布點(diǎn)分析
現(xiàn)場快速采樣
實(shí)驗(yàn)室儀器分析，做好標(biāo)線及前處理器材
采樣布點(diǎn)
總  結(jié)
快速判斷污染物種類，濃度，污染范圍，為事故處置、正確決策贏得寶貴的時間

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