环境污染事故现场应急监测技术

135 111L 8La 14L 3La 12L 4LL
被检气体 一氧化碳 二氧化碳
苯 甲苯 二甲苯
汽油 氟化氢
丙酮
1，1，1-三氯乙烷 甲醇 氯气
氯化氢 氨
氰化氢 硫化氢
化学式 CO CO2
C6H6 C6H5CH3 C6H4(CH3)2
测定范围 2.5-2000 ppm
0.13-6.0% 0.125~60ppm
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。
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
5~690ppm 5~625ppm
油雾 HF
0.2~5.0mg/ m³ 0.25-100 ppm
CH3COCH3
CH3CCI3 CH3OH
CL2 HCl NH3 HCN H2S
50~12000ppm
100~2000ppm
20~1000ppm 0.1-16 ppm 0.2-76 ppm 2.5-200 ppm 0.36-120 ppm 0.25-120 ppm
浓度(mg/m3) 1.1 75 60 80
1#气样残差图
1#气样残差与三氟甲烷标准 (10mg/m3)比对图
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
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)——
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/L H2O2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
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 。
Tedlar袋采样和分析
2
溴甲烷
13.5
107
19
四氯乙烯
3
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
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。
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)
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
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
FTIR对标准气体的检测
标气
1
2 3 4 5
组分
苯 甲苯 对二甲苯 间二甲苯 邻二甲苯 三甲胺 甲烷 氨气 甲硫醚 甲硫醇 二甲二硫醚 苯乙烯
标准值(mg/m3)
8.6 19 8.3 8.3 8.2 10 10 20 1.0 1.0 1.0 1.0
测定值(mg/m3) 8.0 19 8.0 9.2 8.1 13 10 18
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
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
应急监测技术的现状与发展趋势
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
Fragments(裂片) Directs(导向) Detects(检测)
四极分析are identifies the sample by using stored libraries
(软件使用贮存的库鉴别样品)
Data Review Basics (数据查阅基础)
内含产品名称 检测管
编号 3L 180L 4LL 71 53 53 13
124L 122L 123 4LL
被检气体 氨
三甲胺 硫化氢 甲硫醇 甲硫醚 二甲二硫 二硫化碳 苯乙烯
甲苯 二甲苯 硫化氢
化学式 NH3
（CH3）3N H2S
CH3SH （CH3）2S （CH3）2S2
CS2
C6H5CH:CH2
化合物
准确度（回收率，％） 精密度（RSD，％） 苏码罐 Hapsite 苏码罐 Hapsite
检出限（ug/m3） 苏码罐 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
对+间二甲苯
107
应急监测技术的现状与发展趋势
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)
检测柱的使用方法
直接检测管
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
内含产品 名称
检测管
编号 1L 2L 121L 122 123
109 17
151L
未检出
拟合度(%) 41.6 67.2 54.8 57.6 54.4 61.5 54.1 65.5
-
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 1
2
定性结果 三氟甲烷
乙醇 甲硫醇
丙酮
拟合度(%) 25.7 54.9 49.4 43.4
80.7
2.59
5.99
4.15
1.44
邻二甲苯
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
便携式气质测定空气中的VOCs
便携式气质-Loop环测定高浓度VOCs
序 号
化合物
精密度 （％）
准确度
序
(回收率％) 号
化合物
1
氯乙烯
15.9
103
18 1,2-二溴乙烷
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
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”
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。
C6H5CH3 C6H4(CH3)2
H2S
测定范围 0.5-78 ppm 0.25-5 ppm 0.25-120 ppm 0.25-140 ppm 0.25-10 ppm 0.3-6 ppm 0.63-100 ppm
2-100 ppm 1~100ppm 5~625ppm 0.25-120 ppm
5、化学比色法(化学试剂组件法)
权宜之计
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
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
嗽、流泪等其浓度为10～20ppm。
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
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…….
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
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
Tool Bar 工具条
Chromatogram
色谱图
Mass Spectrum
质谱图
Control Panel
控制屏
Hapsite便携式气质气中64种VOC-5ppb标准总离子流图 Hapsite便携式气质水中54种VOC-5ppb标准总离子流图
便携式气质测定空气中的VOCs
便携式气质与台式气质测定5ppb苯系物的比较
对气、水和土挥发性有机物进行定性定量分 析。
The Gas Chromatograph Column (气相色谱柱)
N2 pushes sample through column (N2推动样品通过柱) Sample is separated by boiling point (按沸点分离样品)
Components of the MS (MS的组件)
主要内容
1 环境污染事故类型与特点 2 现场应急监测要求与作用 3 有机物现场应急监测技术 4 污染事故现场监测采样布点方法
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
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
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
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
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
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
200 oC
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
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