山東省環(huán)境應(yīng)急演練污染標(biāo)示物釋放實(shí)驗(yàn)

顏 濤，李恒慶，王東安，潘 光

（山東省環(huán)境監(jiān)測中心站，山東 濟(jì)南 250013）

山東省環(huán)境應(yīng)急演練污染標(biāo)示物釋放實(shí)驗(yàn)

顏 濤，李恒慶，王東安，潘 光

（山東省環(huán)境監(jiān)測中心站，山東 濟(jì)南 250013）

山東省環(huán)境應(yīng)急演練要求投放污染標(biāo)示物進(jìn)行真實(shí)性監(jiān)測。為了保證演練順利開展，選擇三氯化鐵作為污染標(biāo)示物，在勝利河郭家橋—四馬橋11.34 km河段進(jìn)行了釋放實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明三氯化鐵做標(biāo)示物是可行的，并對(duì)三氯化鐵的釋放流量、演練需用量和河段的沉降系數(shù)進(jìn)行了確定。

環(huán)境應(yīng)急演練；污染標(biāo)示物；三氯化鐵；釋放

按照環(huán)保部統(tǒng)一部署，山東省環(huán)保廳于2011年8月份組織山東省環(huán)境監(jiān)測中心站成功舉行了環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測演練活動(dòng)。為提高全省環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測水平，體現(xiàn)“超標(biāo)即應(yīng)急”工作思想和實(shí)踐通過“調(diào)查性監(jiān)測、重點(diǎn)性監(jiān)測、溯源性監(jiān)測和鎖定性監(jiān)測”等步驟來確定污染源的“快速溯源法”[1]，省廳組織全省17地市開展山東省環(huán)境應(yīng)急演練活動(dòng)。為使應(yīng)急監(jiān)測演練更貼近現(xiàn)實(shí)，省廳要求投放污染標(biāo)示物進(jìn)行真實(shí)性監(jiān)測，以達(dá)到實(shí)戰(zhàn)目的。為了確保演練活動(dòng)的順利開展，在沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的情況下，省站在演練河段進(jìn)行了多次驗(yàn)證性監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，花費(fèi)了大量的財(cái)力、人力和物力，筆者認(rèn)為有必要將實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)成文，為以后開展類似的應(yīng)急監(jiān)測演練活動(dòng)提供一些數(shù)據(jù)支持和經(jīng)驗(yàn)。

1 污染標(biāo)示物

根據(jù)應(yīng)急監(jiān)測演練的要求及地市監(jiān)測能力，選擇總鐵（T-Fe） 作為污染指標(biāo)，選擇三氯化鐵作為污染標(biāo)示物。三氯化鐵為紅色固體，易溶于水，20°C溶解度為92 g/100 ml[2]。演練實(shí)驗(yàn)購買某化工公司生產(chǎn)的濃度為45%的三氯化鐵溶液（Fe3+濃度為16%），呈強(qiáng)酸性，深紅褐色。

實(shí)驗(yàn)所用三氯化鐵溶液的毒性在于其強(qiáng)酸性，以及進(jìn)而帶來的強(qiáng)烈腐蝕性。三氯化鐵溶液釋放入河流時(shí)，會(huì)立即分布均勻，其濃度大幅降低，河水pH值略微下降，不再具有腐蝕性。另一方面三氯化鐵是一種水質(zhì)凈化絮凝劑，會(huì)將河水中污染物聚集成絮狀物，絮狀物將三氯化鐵包裹起來，使其毒性進(jìn)一步降低，不僅不會(huì)對(duì)河流水環(huán)境造成危害，還能起到凈化水體的作用[3～4]。

2 實(shí)驗(yàn)河段及標(biāo)示物釋放點(diǎn)位

實(shí)驗(yàn)在山東省濱州市鄒平縣勝利河上進(jìn)行，勝利河從袁家橋入境，自南向北流入小清河。勝利河為人工開鑿河，河道平直，其上橋梁眾多，附近道路交通方便。三氯化鐵在勝利河郭家橋斷面中心水流最快處釋放。標(biāo)示物釋放點(diǎn)位見圖1。

圖1 標(biāo)示物釋放點(diǎn)位和監(jiān)測點(diǎn)位分布

3 監(jiān)測點(diǎn)位與分析方法

3.1 監(jiān)測點(diǎn)位

在勝利河釋放點(diǎn)位下游依次布設(shè)史辛橋、牛家橋、勝利大橋和四馬橋4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，各點(diǎn)位與釋放點(diǎn)位的距離詳見表1。

表1 監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)

3.2 分析方法

T-Fe的測定采用鄰菲啰啉分光光度法[5]；

pH值的測定采用玻璃電極法[6]。

4 標(biāo)示物釋放實(shí)驗(yàn)

4.1 標(biāo)示物釋放流量公式的建立

標(biāo)示物釋放流量公式為:

其中:

Q’——釋放三氯化鐵溶液的流量（m3/h）；

Q——河流最終監(jiān)測斷面（四馬橋） 的流量（m3/h）；

c——鐵離子的要求檢出濃度（mg/L）；

c0——鐵離子的河流本底濃度（mg/L）；

16%——所購三氯化鐵溶液中Fe3+濃度；

r——鐵離子總沉降系數(shù)r（無量綱）；

ρ——所購三氯化鐵溶液釋放時(shí)密度（1.42 g/ml）。

4.2 河流背景參數(shù)值測定

河流背景參數(shù)值詳見表2。

4.3 理論標(biāo)示物釋放流量的計(jì)算

勝利河鐵離子本底值c0為1.20mg/L，要消除本底鐵離子對(duì)應(yīng)急監(jiān)測的干擾，要求最終監(jiān)測斷面 （四馬橋） 的鐵離子檢出濃度c必須達(dá)到3mg/L。另外，在沒有參考資料可借鑒的情況下，鐵離子總沉降系數(shù)r初步設(shè)定為0.50，則理論三氯化鐵釋放流量為:

4.4 理論釋放流量下標(biāo)示物濃度分布監(jiān)測

以0.72 m3/h的理論流量釋放三氯化鐵，測定各監(jiān)測點(diǎn)位pH值和T-Fe濃度，結(jié)果見表3。

從表3可以看出:（1） 以0.72 m3/h的流量釋放三氯化鐵溶液不會(huì)引起各監(jiān)測點(diǎn)位pH的顯著變化；（2） 各監(jiān)測點(diǎn)位東、中、西3個(gè)點(diǎn)位監(jiān)測結(jié)果一致，說明在各監(jiān)測斷面河水中T-Fe分布是均勻的； （3） 在2#斷面中間點(diǎn)位T-Fe濃度已降低至1.86mg/L，不能滿足檢出濃度3mg/L的要求，故實(shí)驗(yàn)需增大標(biāo)示物的釋放流量。

表3 理論釋放流量下T-Fe濃度分布

4.5 調(diào)整釋放流量后標(biāo)示物濃度分布監(jiān)測

將三氯化鐵釋放流量提高一倍至1.44 m3/h，測定各監(jiān)測點(diǎn)位pH值和T-Fe濃度，結(jié)果見表4。

表4 調(diào)整釋放流量后T-Fe濃度分布

由表4可以看出: （1） 以1.44 m3/h的流量釋放三氯化鐵溶液也不會(huì)引起各監(jiān)測點(diǎn)位pH的顯著變化； （2）第7、8批樣品T-Fe監(jiān)測結(jié)果呈現(xiàn)出標(biāo)示物隨距離的遞減規(guī)律，而且兩批結(jié)果比較一致，說明標(biāo)示物進(jìn)入釋放—沉降—排放的穩(wěn)定狀態(tài)； （3） 到達(dá)4#斷面時(shí)，兩批樣品TFe濃度分別為3.14mg/L和3.83mg/L，符合TFe濃度檢出要求。

4.6 鐵離子實(shí)際沉降系數(shù)的計(jì)算

由標(biāo)示物釋放流量公式Q'=Q（c-c0）×10-6/16%（1-r）ρ推導(dǎo)出鐵離子沉降系數(shù)計(jì)算公式為:

根據(jù)該公式和表4中T-Fe濃度值計(jì)算釋放點(diǎn)位至各監(jiān)測點(diǎn)位的實(shí)際沉降系數(shù)，結(jié)果見表5。

由表5可以看出: （1） 鐵離子沉降系數(shù)r隨距離的增加而增大； （2） 釋放點(diǎn)至最終監(jiān)測斷面（4#四馬橋） 河段鐵離子總沉降系數(shù)為0.684。

4.7 標(biāo)示物用量的計(jì)算

根據(jù)應(yīng)急演練的要求，標(biāo)示物現(xiàn)場演練釋放2 d，保障性釋放1 d，共釋放3 d（72 h），則應(yīng)急演練前必須準(zhǔn)備的標(biāo)示物總量m（t） 為:

表5 釋放點(diǎn)位至各監(jiān)測點(diǎn)位的沉降系數(shù)

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1） 三氯化鐵是一種水質(zhì)凈化絮凝劑，對(duì)水體有凈化作用，而且在水中能快速分布均勻。釋放實(shí)驗(yàn)證明選用45%三氯化鐵溶液作為應(yīng)急演練標(biāo)示物是可行的。

（2） 以1.44 m3/h的流量釋放三氯化鐵溶液，此釋放速度不會(huì)引起各監(jiān)測點(diǎn)位pH的顯著變化。

（3） 以1.44 m3/h的流量釋放三氯化鐵溶液，勝利河郭家橋至四馬橋11.34 km河段標(biāo)示物的實(shí)際沉降系數(shù)為0.684。

（4） 實(shí)驗(yàn)條件下 （ 河水流量45 270 m3/h），一次應(yīng)急演練三氯化鐵溶液總用量為147 t。

（5）實(shí)際應(yīng)急演練時(shí)，應(yīng)根據(jù)河水流量大小改變?nèi)然F溶液釋放流量，二者成正比關(guān)系。

[1]周雁凌，季英德.練真功夫比真水平山東開展環(huán)境應(yīng)急演練暨監(jiān)察監(jiān)測技術(shù) 比 武 [N/OL].（ 2011-11-29）[2011-12-03]http://www.cenews.com.cn/xwzx/zhxw/qt/201111/t20111126_709431.html.

[2]化工部天津化工研究院等.化工產(chǎn)品手冊(cè):無機(jī)化工產(chǎn)品[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

[3]江霜英，高廷耀，張文均.復(fù)合混凝劑CAF的研制與凈水效果試驗(yàn)[J].化工環(huán)保， 2000，20（ 5）:32-35.

[4]李新民.PFC在水處理中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].化工環(huán)保，2004（S1）:365-367.

[5]國家環(huán)境保護(hù)局.（HJ/T 345─2007）水質(zhì) 鐵的測定 鄰菲啰啉分光光度法（ 試行）[EB/OL].[2011-12-03].http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/shjbh/sjcgfffbz/200703/t20070316_101687.htm.

[6]國家環(huán)境保護(hù)局.GB/T 6920-86水質(zhì)pH值的測定玻璃電極法[EB/OL].[2011-12-03]http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/shjbh/sjcgfffbz/198703/t19870301_66620.htm.

Experiments on the Pollutant Marker Release
in the Environmental Emergency Drill of Shandong Province

Yan Tao， LiHengqing， Wang Dongan， Pan Guang
（Environmental Monitoring Central Station of Shandong Province，Jinan Shandong 250013， China）

The pollutant marker was required to be released for the real-time monitoring in the environmental emergency drill of Shandong Province.Ferric chloride was selected as the pollutant marker,and was released at Guojia Bridge on Shengli River.The concentrations of ferric chloride were determined along the 11.34 km length of reach of Shengli River,from Guojia Bridge to Sima Bridge.The results showed that it was feasible to select ferric chloride as the pollutant marker.The releasing rate and amount of ferric chloride,and its sedimentation coefficient were also studied.

environmental emergency drill； pollutant marker； ferric chloride； release

X830.1

A

1008-813X（2012）01-0054-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.016

2011-12-05

顏濤（1981-），男，山東兗州人，畢業(yè)于山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)專業(yè)，中級(jí)工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。