环境污染检测测量

p 　　迄今为止 ,我国拥有各类环境监测站约为4000余个 ,环境监测人员达7万多人 ,已成为一 个庞大的体系。根据规范要求 ,各级环境监测站的主要职能就是监测分析环境质量状况和污染物 排放情况 ,因此一般监测站都配备有功能齐全的分析实验室。分析项目包括大气、地表水、污染源等数以百计的项目。一个长期未曾得到重视的问题是这些监测分析过程一般或多或少都会产生废 水、废气、废渣等三废污染物。像绝大多数普通实验室一样 ,监测实验室实际上是一类典型的小型污染源。 /p p 　　1 监测实验室环境污染特点 /p p 　　1.1 污染种类全 /p p 　　环境监测如按监测类别分包括大气及废气监测、降水监测、地表水及废水监测、生物监测、土壤及底泥监测和固体废弃物监测等许多种。项目如按江苏省环境监测中心站建设标准对县级站的要求则超过120余项 ,其中绝大多数属于普通化学分析 ,因此环境监测实验室污染亦和通常的化学实验室相仿。但由于环境监测的对象和方法十分广泛和复杂 ,因而除噪声以外 ,其它的污染物种类全部具备。 /p p 　　1.1 废水 /p p 　　环境监测实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水等。除大气自动监测、噪声监测和放射性污染监测等少数监测项目外 ,几乎所有的常规监测项目都不同程度存在着废水污染问题。这些废水中成分包罗万象 ,包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等及相对少见的氰化物、苯并芘、各种农药等。 /p p 　　1.1.2 废气 /p p 　　环境监测实验室产生的废气包括试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏的标气载气等。通常实验室中直接产生有毒、有害气体的实验都要求在通风橱内进行 ,这固然是保证室内空气质量、保护分析人员健康安全的有效办法 ,但也直接污染了环境空气。实验室废气包括酸雾、甲醛、 苯系物、各种有机溶剂等常见污染物和汞蒸汽、H2 S、光气等较少遇到的污染物。 /p p 　　1.1.3 固体废物 /p p 　　环境监测实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物 (如培养基 )、消耗或破损的实验用品 (如玻璃器皿、纱布 )、残留或失效的化学试剂等。这些固废成分复杂 ,涵盖各类化学、生物污染物 , 尤其是不少过期失效的化学试剂 ,处理稍有不慎 , 很容易导致严重的污染事故。 /p p 　　2 污染数量少 /p p 　　环境监测在技术上要求各级监测部门保证具备规定项目的监测能力 ,但实践上各项目之间的工作频率悬殊较大。大多数项目只是零星开展 ,由这些项目带来的实验室污染数量虽少 ,却也带来了管理的难度。值得指出的是 ,非经常性监测项目导致贮备试剂过期、失效情况相对突出 ,多数实验室缺乏有效对策。 /p p 　　1.3 污染危害大 /p p 　　环境监测实验室污染种类齐全 ,虽然多数项目产生的污染量较小 ,但仍有一些分析项目问题 较为严重。以水质分析中最常见的项目COD分 析 (重铬酸钾法 )为例 ,在分析含高浓度Cl sup - /sup 的废水 (大多数印染废水都含Cl sup - /sup )时 ,按规范须加入0. 4克HgSO sub 4 /sub 以排除 Cl sup - /sup 的干扰。如果不计重复 样、加标样而纯粹以一个水样计算 ,则0. 4克HgSO sub 4 /sub 导致的总汞污染需要用5.4m sup 3 /sup 的清水才能稀释至达标。而苏南一个县级站光一年 HgSO sub 4 /sub 的消耗量就可达200克以上。何况COD分析带来的环境污染不仅仅是HgSO sub 4 /sub 一项 ,它使用的其它关键试剂都有类似问题 ,硫酸银、重铬酸钾和硫酸都会造成严重污染。表1列出了含Cl sup - /sup 废水的COD分析时造成的主要环境污染。 /p p 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/d0ebe7c2-5cfc-4469-891a-97c425344698.jpg" title=" 表1.jpg" / /p p 　　绝大多数使用有机溶剂的分析项目如石油类、挥发酚和阴离子洗涤剂等等最后都有有机溶 剂污染问题。除一部分挥发变成废气、一部分可回收再利用外 ,大多数成为液态污染物。由于通常情况下 ,有机溶剂并不参与反应 ,因此实验室消耗掉的有机溶剂量大致就相当于排放总量。 年复一年 累积排放量十分可观 ,更不用说有些溶剂还是毒性较强的有机物。同样地 ,那些要使用强酸、强碱的分析项目一般就会有强酸、强碱的污染问题。 /p p 　　在监测分析重金属项目时 ,均存在着分析残液、剩余样品 (有些属于浓度极高的原水、直排水 ) 带来的重金属污染问题。有时 ,一个忙碌的监测实 验室所产生的此类污染并不比一个正常处理废水的小电镀厂来得少 ,甚至种类还要更多些。 /p p 　　开展生物监测的实验室会产生大量高浓度含 有害微生物 (如大肠杆菌、粪大肠杆菌 )的培养液、培养基 ,如未经适当的灭菌处理而直接外排 ,同样 会造成严重后果。 /p p 　　4 污染治理少 /p p 　　环境监测实验室的环境污染长期以来未得到足够的重视 ,因此其污染治理基本上还未有效开展。尽管按化学实验室规范要求 ,实验室应分类配 备多种残液缸 ,但实际操作时多数形同虚设 ,往往 还是往下水道一倒了之。而残液缸满后如何处理 , 也是一个棘手的问题。至于其它形式的污染大都没有得到认真考虑。 /p p 　　上级管理部门在一定程度上存在着忽视这个问题的情况。无论是各地广泛开展的标准化站建设还是现在逐渐重视的实验室认可、GLP( Good Laboratory Practice)建设 ,多从监测能力和质量管理等方面着手 ,较少有实验室环境管理方面的规范要求 ,致使监测实验室的环境管理既缺乏压力甚而缺乏推动力 ,又缺少必要的技术规范。 /p p 　　2 监测实验室环境污染的控制途径 /p p 　　环境监测实验室的污染需要各级监测部门的高度重视和有效解决 ,从而为治理全国数以万计的各类实验室产生的环境污染树立一个典范。但由于监测实验室的环境污染类型众多 ,情况复杂 , 操作起来存在着相当难度 ,因此必须建立全面、系统的治理方案 ,逐步推行 ,力争问题的最终解决。 /p p 　　2.1 提高认识 ,制定技术规范 /p p 　　各级监测站需要进一步提高对实验室环境污染问题的认识 ,不能回避 ,听之任之 ,而是应该根据本站监测工作的特点、重点 ,积极探索 ,想方设法减少实验室污染。建议上级监测部门组织力量 , 认真研究监测实验室的污染特点和防治途径 ,提出操作性强、简便实用的技术规范 ,并出台相应的考核要求及办法。最好是融入监测站的标准化建设中去 ,使之成为能力建设的一部分 ,从而有利于贯彻落实各项实验室环境污染的防治措施。 /p p 　　2.2 建立实验室环境管理体系 /p p 　　监测站在全面推行监测实验室能力建设、质量管理的同时 ,还要建立完备的实验室环境管理体系。按照 ISO14001环境管理体系的理念和要求 ,全面考察环境监测实验分析的各个方面 ,制定相应的程序文件 ,规范监测实验室环境行为 ,充分贯彻 ISO14001一贯强调的污染预防和持续改进的基本要求 ,力争减小监测分析每一个过程的环 境影响 ,从而不断提升监测实验室管理水平 ,并将环境监测的整体环境影响最小化。表2介绍了环境监测实验室环境管理体系的基本组成。 /p p 　　2.3 全面推行实验室清洁分析、清洁操作 /p p 　　环境监测实验室的环境管理工作应严格按环境管理体系的要求 ,从多方面着手 ,将实验室环境 污染综合预防的策略应用于监测分析的每一个过程 ,全面推行清洁分析 ( Clea ner Analysis)和清洁操作 ( Cleaner Opera tion) ,尽最大可能减少实验室污染物的排放量和毒性。下面是一些具体的方法和途径: /p p 　　2.3.1 选择污染少的分析方法 /p p 　　大多数环境监测分析方法都有好几种可供选 择 ,应该充分考虑方法的环境相容性 ,尽可能选择 环境污染少的分析方法。如 COD分析如果采用江苏省推荐的快速烘箱法 ,污染要少得多 ,效率却 没有降低。一般来说 ,采用传感器、色谱仪等现代仪器分析常比经典方法污染更少。 /p p 　　2.3.2 选择有效的三废处理方式 /p p 　　监测实验室产生的三废应按分类放置、分质处理的原则 ,尽量利用本地现有的环保治理资源来处理 ,如有害固废可由固废处理中心焚烧处理 , 多数废水可由附近废水性质相同并建有完善设施的工厂处理。有条件的实验室也可按成熟的工艺自行解决 ,这方面已有许多文献报道 。 /p p style=" text-align: center " 　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/464d50d9-e6b0-4afc-b02f-694a38f30337.jpg" title=" 表2.jpg" / 　 /p p 　　2.3.3 成立试剂调度网络 /p p 　　过期、失效的化学试剂的处理是世界性的难题 ,可以仿照美国的作法 ,成立区域性试剂调度 网 ,选择一部分危害大 ,用量少 ,易失效的试剂进入网络 ,实行实验室间资源共享 ,尽量避免大批化学试剂失效。 /p p 　　2.3.4 加强地区监测中心的功能 /p p 　　现行的管理体制使每个四级监测站都做到了小而全 ,既浪费了资源 ,又不利于保证质量。应发挥地区监测中心的作用 ,集中部分项目的监测能力 ,从而相对降低实验室污染物的排放。 /p p 　　2.3.5 一些行之有效的清洁分析、清洁操作行为实例 /p p 　　˙ 在满足分析要求的情况下 ,适当降低采样量 /p p 　　˙ 不要购买暂时用不上的试剂 尽量使用要到期的试剂 /p p 　　˙ 尽可能使用仪器分析从而减少试剂用量和采样量 /p p 　　˙ 尽量利用可回收的试剂 /p p 　　˙ 将处理或消除危险废物作为实验分析的最后一步 /p p 　　˙ 应使用可降解的无磷洗涤剂 /p p 　　˙ 使用酒精温度计从而避免水银温度计可能带来的汞污染。 /p

在业内认知中，由于普通的台式能谱仪检测能力有限，一般不能胜任土壤环境重金属污染检测。马尔文帕纳科Epsilon4 型台式能谱仪集多项先进技术于一身，具有了可以媲美落地式XRF的检测能力，在环境污染检测中体现了较高的精度和良好的稳定性。随着社会经济的发展，环境污染问题日益加剧。为了实现可持续发展，我国近年出台了一系列环保标准，以指导污染风险评估、管控与治理，对污染的监管也达到了前所未有的力度。污染检测的重要目标之一是重金属污染物，常用检测方法包括质谱法（MS）、原子吸收法（AAS）以及X射线荧光光谱法（XRF）。因样品均质化要求，质谱法和原子吸收法等检测方法只能通过液体进样，这就需要额外的消解成本。例如依据HJ 787-2016要求，使用原子吸收法检测固废中的铅（Pb），需要使用盐酸、硝酸、氢氟酸，高氯酸在电热板或微波对样品进行消解；依据HJ 803-2016要求，对于土壤中锰、钡、钒等11种元素，采用电感耦合等离子发射光谱法分析，则需要使用王水。消解试剂的使用一方面引入外来干扰，另一方面也增加了实验室运行成本。检测来自污染地区的高浓度样品时，带来仪器污染与堵塞风险，而稀释会产生操作误差。除以上问题外，漫长的前处理削弱了检测结果的时效性。XRF用于环境污染检测相对而言，XRF方法时可不需消解直接进样，可连续报出多元素测量结果，实现快速检测，提高时效性。配套制样设备简易，避免了对于XRF检测精度的影响，同时不需消解、不产生废水废气，减轻实验室负担。除固体外，XRF分析液体、薄膜、植物同样可行，适应于多种工况。XRF内部无复杂管路，无污染与堵塞风险，检测浓度范围从ppm级至100%，无论痕量元素还是高浓度样品同样适用。目前围绕XRF检测技术已经有《HJ 780-2015 土壤与沉积物无机元素测定 波长色散X射线荧光光谱法》、《HJ830-2017环境空气 颗粒物中无机元素的测定 波长色散荧光光谱法》、《HJ829-2017环境空气 颗粒物中无机元素的测定 能量色散荧光光谱法》等标准面世， XRF检测技术被认可为锌、镍、铜等元素的等效分析方法。能量色散X射线荧光光谱技术在土壤污染物检测中，标准建议的方法并未包括能量色散型X射线荧光光谱技术，主要是由于土壤样品元素分析的复杂性和对仪器准确性和重复性的高要求，使得一般的能量色散型X射线荧光光谱仪不能满足污染物的测定。作为世界第一台商用X射线分析仪器的制造商（飞利浦分析仪器部，马尔文帕纳科的前身），马尔文帕纳科在XRF设计制造方面拥有丰富的经验和独特的技术。其推出的高性能Epsilon4 台式能谱仪，简称E4，是经历过20余年、多代能谱仪产品不断进化而来，其在设计上显著减小了体积的同时又保有充足的样品位空间，以满足大量样品测量需求；装配了高性能X射线管、高分辨SSD探测器和超高计数处理器及全功能算法软件，使得E4在部分应用上具有媲美落地式XRF的检测能力。在仪器使用过程中，用户最为关注的是方法的准确度与稳定性。目前常用的方法是将国家标准物质的检测强度与浓度拟合，拟合相关系数越接近1，说明方法越准确。稳定性则通过国家标准样品连续测定结果的相对偏差进行评定，偏差越小说明方法越稳定。在陕西省某环境监测站E4型能谱仪的应用中，针对20种元素，E4工作曲线拟合相关系数分布在在0.9321至0.9999之间，平均相关系数为0.9899，具体系数见下表。使用能谱仪对于16种常见土壤及水系沉积物国家标准物质中20种元素进行连续多次测量，连续检测值标准偏差较小，具体数值见下表。以上实验证明了E4型能谱仪器具有较高的精度与良好的稳定性。表1 20种元素检测值与证书参考值相关系数表表2 16种国家标准物质各元素多次测量值标准偏差数值表另一个实验是测定土壤中的营养素和有毒元素。26个经认证的土壤参考样品作为标准品制成压片样品，用于Epsilon4 校准曲线的建立。要测试该方法的准确性和精度，实验中使用了中国土壤参考样品GSS8连续进行五次测量。表3中所示的经认证的平均测量浓度和标准偏差展现了30分钟测量时间内极佳的准确性和精度。表3 通过对土壤参考样品 GSS8 的五次连续测量，可获得准确性和重复性结果综上所述，马尔文帕纳科Epsilon4 台式能谱仪分析速度快、适应范围广，整机紧凑而测量位充足，分析精密且安全可靠。目前已经得到了国家海洋局一二三所、北京环监站、上海环科院、南开大学等多家单位的高度认同，并广泛应用于土壤、水系沉积物、空气滤膜、污水，甚至植物果实等环境样品的检测。随着人民对于美好生活需要的日益增长，我们会欣喜地看到XRF分析技术在环境分析领域取得更加丰硕的成果。

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》等法律，适应当前环境保护工作的需要，进一步规范国家环境污染物监测方法标准制修订工作，环境保护部科技标准司制定了《国家环境污染物监测方法标准制修订工作暂行要求》印发给相关单位。 关于印发《国家环境污染物监测方法标准制修订工作暂行要求》的通知.pdf