环境污染事故现场应急监测技术

环境污染事故现场应急监测技术第1页/共47页环境污染事故种类爆炸、燃烧类事故有毒有害物质泄露污染事故交通运输污染事故其它类污染事故第2页/共47页环境污染事故特点爆发的突然性环境污染事故一般都是突然发生且来势凶猛，短时间内往往难以控制

事故的危险性许多突然性污染事故都带有一定的危险性，比如爆炸事故、核泄露事故等危害的严重性1986年4月26日发生的切尔诺贝利核电站事故，造成13人直接死亡、13万人被疏散、1720受辐射致癌、不仅在原苏联进内受到污染，而且在西欧乃至世界上大部分地区均检测出放射性物质；日本核泄露事故。

危害的长期性有毒物质进入有机体后，往往具有累积性，造成持久性不良危害，比如多氯联苯、多环芳烃、二恶英等。

第3页/共47页中国环境污染事故的隐患工业污染隐患多，尤其是化学工业企业和石油化学工业企业的问题突出工业废渣处置不当，存在乱倾倒和乱使用的现象有毒化学品的运输管理不善，运输中的化学品泄漏事故频发海洋船只的溢油污染和一些放射性源的流失等第4页/共47页应急监测技术与设备的特殊要求快速判断污染物种类，浓度，污染范围，为事故处置快速、正确决策赢得宝贵的时间，为将事故的损失减到最小提供有力的技术支持分析方法选择性和抗干扰能力好试剂用量少，稳定性好监测器材轻便、易于携带，易于操作不需特殊取样，动力易得快速回答“是否安全”第5页/共47页国外检测管和检测箱是在应急监测早期使用的产品，现在大多数国家已进入便携式现场监测仪器的发展阶段现场分析仪器体积小、重量轻、分析速度快、操作简便，性能指标接近或达到实验室台式分析仪器的水平。便携式气相色谱(GC)作为现场分析仪器也已使用多年，最近在常用的FID、ECD等检测器的基础上又出现了声表面波检测器(SAW)应急监测技术的现状与发展趋势第6页/共47页国外实验室的样品前处理设施逐渐趋于小型化，并用于野外分析便携式GC／MS越来越多地用于野外现场分析生物技术的应用是国外应急监测仪器发展的一个热点发达国家的应急监测质量保证系统也非常健全。如美国EPA要求应急监测数据必须具有代表性、完整性、可比性、准确性和一定的精密度，应急监测方法要与标准分析方法比较，同时还要考虑方法的检出限、定量限和正、负误差等应急监测技术的现状与发展趋势第7页/共47页有机物现场应急监测技术与方法感官检测法植物、动物检测法试纸法检测管法化学比色法光度法色谱法等第8页/共47页1、感官检测法(人体生物传感器)用口、眼、鼻、皮肤等感触被检物质的存在氰化物具有杏仁味，硝基笨类化合物有特殊味道二氧化硫具有特殊刺激味硫化氢具有臭鸡蛋气味含巯基有机磷农药有恶臭味刺激皮肤，刺激眼睛流泪光气干草味

权宜之计第9页/共47页2、动植物检测法利用动物的嗅觉或敏感性、利用植物表皮的损伤来检测有毒有害化学物质光化学烟雾使叶子背面变成银白色、古铜色，正面出现一道横贯全叶的坏死带HF污染叶片坏死带出现在叶子尖端和边缘，逐渐向内发展有些敏感植物在0.3～0.5ppm时，在叶片上就会出现肉眼能见的斑点人能闻到二氧化硫气味的浓度为1～19ppm，在感到明显刺激如引起咳嗽、流泪等其浓度为10～20ppm。第10页/共47页3、试纸法给出某化合物是否存在的信息，以及是否超过某一浓度的信息

第11页/共47页pH试纸石蕊试纸，红-蓝；酚酞试纸，白-红;普通定性试纸乙酸铅试纸：乙酸铅+H2S产生黑色PbS砷试纸：HgBr2试纸，AsH3与Hg2+形成有色络合物，白色-棕黑色油测定：亮兰色-暗（黑）蓝色…….第12页/共47页分析定量试纸硝酸盐、亚硝酸盐试纸：10-500mg/L,1-80mg/L磷酸盐试纸：3-100mg/LH2O2试纸：0.5-25mg/L甲醛试纸：10-200mg/L硬度试纸：3-21d余氯试纸：4-120mg/L氨氮试纸：10-400mg/L微生物检测试纸一般细菌试纸：培养20h，计数绿色斑点个数大肠菌群试纸：培养12h，计数红色斑点个数葡萄球菌试纸、肠炎菌简易试纸第13页/共47页试纸法的特点操作简单、快速，只要将试纸浸入试样中即可测定范围宽，可迅速得到测试结果器具齐全，包装多，多人同时测定测定误差大，有些化学试剂在纸上的稳定性较差，且测定范围及间隔较粗，适于高浓度污染物的测定，是一种半定量的方法前导性测试第14页/共47页4、检测管法检测试管法直接检测管法（速测管法）吸附检测管法将试剂封在毛细玻璃管中，再将其组装在聚乙烯软塑料试管中。试管口用微孔口塞子塞住，使用时先将试管用手指捏扁，排除管中空气插入水样中，放开手指自动吸进水样，再将试管中的毛细试剂管捏碎，数分钟内显色，与标准色版比较确定污染物浓度。第15页/共47页第16页/共47页检测柱的使用方法第17页/共47页短时检测管刻度管、颜色比较管、颜色匹配管等长时检测管用于长时间连续监测，给出污染物加权平均浓度直读式长时扩散检测管测定时间加权平均浓度，个人检测，某一区域监测直接检测管第18页/共47页第19页/共47页内含产品名称编号被检气体化学式测定范围检测管1L一氧化碳CO2.5-2000ppm2L二氧化碳CO20.13-6.0%121L苯C6H60.125~60ppm122甲苯C6H5CH35~690ppm123二甲苯C6H4(CH3)25~625ppm109汽油油雾0.2~5.0mg/m³17氟化氢HF0.25-100ppm151L丙酮CH3COCH350~12000ppm1351，1，1-三氯乙烷CH3CCI3100~2000ppm111L甲醇CH3OH20~1000ppm8La氯气CL20.1-16ppm14L氯化氢HCl0.2-76ppm3La氨NH32.5-200ppm12L氰化氢HCN0.36-120ppm4LL硫化氢H2S0.25-120ppm第20页/共47页内含产品名称编号被检气体化学式测定范围检测管3L氨NH30.5-78ppm180L三甲胺（CH3）3N0.25-5ppm4LL硫化氢H2S0.25-120ppm71甲硫醇CH3SH0.25-140ppm53甲硫醚（CH3）2S0.25-10ppm53二甲二硫（CH3）2S20.3-6ppm13二硫化碳CS20.63-100ppm124L苯乙烯C6H5CH:CH22-100ppm122L甲苯C6H5CH31~100ppm123二甲苯C6H4(CH3)25~625ppm4LL硫化氢H2S0.25-120ppm第21页/共47页5、化学比色法(化学试剂组件法)该法是简易监测分析中常用方法之一，利用化学反应显色原理进行分析优点是操作简便、反应较迅速，便于目视或利用便携式分光光度计进行定量测定。由于器材简单、监测成本低，易于推广使用。缺点是比色法的选择性较差，灵敏度有一定的限制。采用化学试剂测试组件现场测定时，分析方法主要有目视比色法和滴定法第22页/共47页6、光度分析法

滤光片式和滤光二极管阵列式分光光度计便携式分光光度计光离子化检测器(PID)第23页/共47页第24页/共47页第25页/共47页PID工作原理，可检测总挥发性有机物（TVOC）和特定的某种挥发性有机物第26页/共47页7、快速光学分析技术X-荧光光谱技术反射光谱技术透射光谱技术红外光谱技术——便携式傅立叶红外第27页/共47页工作原理：每一种化合物均吸收红外光，纯的化合物吸收的红外光具有特征频率。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定。第28页/共47页

Tedlar袋采样和分析污染的空气用GasID的采样泵收集到Tedlar袋中袋中的气体被泵吸入样品池比较谱库，鉴别物质第29页/共47页

热解吸采样和分析污染的空气被吸入到吸附管样品分子被吸附剂捕集空气和水蒸汽可以通过200oC吸附管被加热，气体被解析出来进入样品池比较谱库，鉴别物质第30页/共47页红外光聚焦元件和金刚石传感器测试光路图压力杆将样品压到金刚石传感器表面从干涉仪出来的红外光聚焦样品上ATR技术使样品充分吸收干涉后的红外光第31页/共47页傅立叶红外分析方法（FTIR）直接分析方法直观、简便，但是软件自动识别时，会受到H2O和CO2红外吸收峰的干扰，尤其是检测低浓度、多组分污染物时，结果容易出错在利用工作软件自动搜索功能的基础上，通过人工谱图比对来实现

第32页/共47页FTIR对标准气体的检测标气组分标准值(mg/m3)测定值(mg/m3)拟合度(%)1苯8.68.041.6甲苯191967.2对二甲苯8.38.054.8间二甲苯8.39.257.6邻二甲苯8.28.154.42三甲胺101361.53甲烷101054.14氨气201865.55甲硫醚1.0未检出-甲硫醇1.0二甲二硫醚1.0苯乙烯1.0第33页/共47页FTIR对实际气体样品的检测1#气样为一家氟化厂爆炸后，在其下风向厂界采集的样品。2#气样为一家药厂污染源附近采集的样品。

气样定性结果拟合度(%)浓度(mg/m3)1三氟甲烷25.71.12乙醇54.975甲硫醇49.460丙酮43.480第34页/共47页1#气样残差图2#气样残差图2#气样残差与甲硫醇标准(50mg/m3)比对图2#气样残差与乙醇标准(42mg/m3)比对图2#气样残差与丙酮标准(46mg/m3)比对图1#气样残差与三氟甲烷标准(10mg/m3)比对图第35页/共47页8、色谱分析法便携式离子色谱便携式气相色谱仪便携式气相色谱/质谱联用仪(带顶空)——对气、水和土挥发性有机物进行定性定量分析。第36页/共47页TheGasChromatographColumn

(气相色谱柱)N2

pushessamplethroughcolumn(N2推动样品通过柱)Sampleisseparatedbyboilingpoint(按沸点分离样品)第37页/共47页ComponentsoftheMS(MS的组件)

Fragments(裂片)Directs(导向)Detects(检测)Thesoftwareidentifiesthesamplebyusingstoredlibraries(软件使用贮存的库鉴别样品)离子源

检测器四极分析器

第38页/共47页DataReviewBasics(数据查阅基础)ControlPanelChromatogramMassSpectrumToolBar工具条

色谱图

质谱图

控制屏

第39页/共47页Hapsite便携式气质水中54种VOC-5ppb标准总离子流图Hapsite便携式气质气中64种VOC-5ppb标准总离子流图第40页/共47页便携式气质与台式气质测定5ppb苯系物的比较化合物准确度（回收率，％）精密度（RSD，％）检出限（ug/m3）苏码罐Hapsite苏码罐Hapsite苏码罐Hapsite苯1111002.2812.11.382.65甲苯10287.32.087.831.371.75乙苯10883.42.586.062.081.50对+间二甲苯10780.72.595.994.151.44邻二甲苯10680.42.377.681.881.84苯乙烯10568.02.8110.72.162.12便携式气质测定空气中的VOCs第41页/共47页便携式气质-Loop环测定高浓度VOCs便携式气质测定空气中的VOCs序号化合物精密度（％）准确度(回收率％)序号化合物精密度（％）准确度(回收率％)1氯乙烯15.9103181,2-二溴乙烷6.5995.32溴甲烷13.510719四氯乙烯6.001223三氯氟甲烷6.1890.220氯苯7.7396.341,1-二氯乙烯19.678.721乙苯6.7798.55三氯三氟乙烷7.1690.322对二甲苯4.6810461,1-二氯乙烷15.881.523间二甲苯4.681047顺-1,2-二氯乙烯11.294.824苯乙烯9.7492.18三氯甲烷7.1197.825邻二甲苯11.910191,1,1-三氯乙烷8.8697.3261,1,2,2-四氯乙烷19.812210苯9.4185.6271,3,5-三甲苯9.5386.311四氯化碳5.0590.7281,2,4-三甲苯13.798.9121,2-二氯丙烷16.1615291,4-二氯苯6.4296.513三氯乙烯3.0696.7301,3-二氯苯9.8992.214顺-1,3-二氯丙烯11.985.8311,2-二氯苯12.594.415反-1,3-二氯丙烯17.482.5321,3,5-三氯苯10.590.7161,1,2-三氯乙烷10.076.933六氯丁二烯18.252.617甲苯10.692.3第42页/共47页便携式气质测定实际样品中的VOCs便携式气质测定空气中的VOCs序号化合物某加油站某城市道路旁某树林中Hapsite苏码罐Hapsite苏码罐Hapsite苏码罐1二氯甲烷8.65ND30.425.032.828.32苯17.411.711.88.308.955.433甲苯42.734.412.49.2410.48.514乙苯8.284.87NDNDNDND5对+间二甲苯8.095.30NDNDNDND6邻二甲苯6.013.94NDNDNDND71,2,4-三甲苯6