淺析PDV6000重金屬監(jiān)測儀在應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用

潘燕華

（廣東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，廣東 廣州 510308）

1 水體中重金屬污染情況

目前我國重金屬污染情況尤為嚴(yán)峻，河水污染率為80.1%，長江，珠江，黃河等相關(guān)的重金屬污染物重量為3.4噸，嚴(yán)重危害了海洋水體。我國海水所受到的污染中鉛的污染率為62.9%。當(dāng)中25.9%為銅的超標(biāo)率，同時(shí)超標(biāo)情況還有汞和鎘的含量。通常存在于水體中的重金屬污染來自兩部分：人為源與自然源。通常所說的人為污染主要包括農(nóng)藥施肥、金屬加工、采礦冶煉、電子與廢金屬處理等，這些都是導(dǎo)致水體重金屬污染的緣由[1]。自然源為巖石風(fēng)化后的殘?jiān)?，而通過大自然途徑進(jìn)到水中的重金屬通常情況下是不會(huì)污染水體的。而目前城市發(fā)展期間所造成的重金屬污染最為嚴(yán)重的污染源為化石燃料的燃燒、開采礦石和冶煉金屬中所出現(xiàn)的Pb、Zn、Cd數(shù)量巨大，所以閑置的尾礦有時(shí)經(jīng)過雨水的沖刷，直接流入河里，進(jìn)一步污染了水源。按照以往的相關(guān)環(huán)境污染事件統(tǒng)計(jì)，尤其是2009年環(huán)境保護(hù)部發(fā)生了不少因重金屬而導(dǎo)致嚴(yán)重污染的事件，2011年后國家出臺(tái)的相關(guān)政策，明確了我國對重金屬污染情況加以重視的態(tài)度。

2 人體受重金屬的危害

人體受重金屬的危害主要表現(xiàn)在三方面：致癌、致疾、致突變。人體內(nèi)的蛋白質(zhì)與其他金屬集中在一起，倘若超過人體承受極限，就會(huì)造成人體內(nèi)部中毒，且超過不同量會(huì)引起不同程度的中毒。水中主要的重金屬為汞、鎘、鉻、鉛等，這嚴(yán)重威脅了人的身體健康。

金屬汞：威脅人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，損害大腦，導(dǎo)致汞中毒腦病而出現(xiàn)四肢麻木，運(yùn)動(dòng)不平衡、視野模糊，聽力下降等問題出現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致心力衰竭而死亡。中毒者還可能會(huì)出現(xiàn)口腔病變、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等狀況，也會(huì)導(dǎo)致泌尿、生殖系統(tǒng)以及皮膚等出現(xiàn)問題。

金屬鎘：人體中金屬鎘長時(shí)間積累會(huì)導(dǎo)致中毒，不同程度的中毒會(huì)導(dǎo)致腹痛，吐血，甚至死亡，而慢性中毒會(huì)造成骨骼損壞，腎功能出現(xiàn)問題，骨痛、骨質(zhì)軟化、癱瘓等。

金屬鉻：會(huì)刺激或腐蝕黏膜與消化道，導(dǎo)致糜爛、潰瘍、鼻穿孔或者皮膚出血等，甚至患上皮膚癌。病變主要集中在肝、腎、肺。

金屬鉛：危害造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟，對骨骼也有傷害，還會(huì)導(dǎo)致貧血，甚至?xí)霈F(xiàn)腦缺氧、水腫、運(yùn)動(dòng)與感覺出現(xiàn)損傷等。

3 PDV6000重金屬監(jiān)測儀

PDV6000重金屬監(jiān)測儀是英國MTI公司生產(chǎn)，可分析鉻、鎘、銅、砷、汞、鉛、鋅、銻、鐵等多種金屬的濃度，可做污染事故現(xiàn)場分析。PDV6000重金屬監(jiān)測儀見圖1。

圖1 PDV6000重金屬監(jiān)測儀

PDV6000重金屬監(jiān)測儀監(jiān)測時(shí)間只需要20-300秒，監(jiān)測前的準(zhǔn)備需要20分鐘時(shí)間。監(jiān)測濃度范圍為5 ppb到300 ppm?？梢员O(jiān)測鉻、鎘、銅、砷、汞、鉛、鋅、銻、鐵、鎳等多種金屬離子的濃度。分析原理是陽極溶出（ASV）原理，將還原電勢施加于工作電極，當(dāng)電極電勢超過某種金屬離子的析出電勢，溶液中被分析的金屬離子還原為金屬電鍍于工作電極表面，電勢施加時(shí)間越長，還原出來電鍍于電極表面（被稱為“沉積”或“積累”過程）的金屬越多，當(dāng)足夠的金屬電鍍于工作電極表面，向工作電極以恒定速度增加電勢，金屬將在電極上溶出（氧化）。對于給定電解質(zhì)溶液和電極，每種金屬都有特定的氧化或溶出反應(yīng)電壓，該過程釋放出的電子形成峰值電流，分析結(jié)果示意見圖2[2]。測量該電流并記錄相應(yīng)電勢，根據(jù)氧化發(fā)生的電勢值來識(shí)別金屬種類，并通過它們氧化電勢的差異同時(shí)測量多種金屬。樣品離子濃度的計(jì)算，是通過計(jì)算電流峰高或面積并且與相同條件下的標(biāo)準(zhǔn)溶液相比較而得出的。

圖2 分析結(jié)果示意

PDV6000重金屬監(jiān)測儀為確保獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，樣品分析前應(yīng)進(jìn)行空白檢查、用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)做曲線。

4 PDV6000重金屬監(jiān)測儀應(yīng)用于應(yīng)急監(jiān)測

突發(fā)性環(huán)境污染事故是在瞬間或短時(shí)間內(nèi)大量排放污染物質(zhì)，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染和破壞的情況。它不同于一般的環(huán)境污染，具有突然性、綜合性、社會(huì)影響大。應(yīng)急措施在第一時(shí)間很難確定，要在最短的時(shí)間內(nèi)對污染物進(jìn)行定量及定性分析，才能降低環(huán)境污染事故造成的損失。水體重金屬污染事故通常發(fā)生在偏遠(yuǎn)位置，按常規(guī)方法監(jiān)測，需把樣品采樣后送實(shí)驗(yàn)室分析，送樣過程一般都要花一至二個(gè)小時(shí)，如果帶上PDV6000重金屬監(jiān)測儀，現(xiàn)場半小時(shí)內(nèi)就可以分析出常見的金屬濃度，為污染事故監(jiān)測者提供監(jiān)測結(jié)果，從而為應(yīng)急方案的制定爭取了時(shí)間。

以清遠(yuǎn)先導(dǎo)材料公司突發(fā)環(huán)境污染事件為例。該公司位于清遠(yuǎn)市清城區(qū)高新區(qū)百嘉工業(yè)園。2020年1月6日上午10時(shí)40分J車間發(fā)生火災(zāi)，初步判斷為廢氣處理設(shè)施著火引起，消防部門通過噴水滅火降溫，車間當(dāng)班9人已安全撤離，無人員傷亡。清遠(yuǎn)先導(dǎo)材料有限公司于當(dāng)天上午11時(shí)已啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，關(guān)閉雨水排放閥門，啟用應(yīng)急池（3 600立方米）。12時(shí)15分，監(jiān)測站應(yīng)急監(jiān)測人員攜帶便捷式GC-MS、PDV6000等監(jiān)測儀到達(dá)現(xiàn)場[3]。經(jīng)現(xiàn)場了解情況后，立即分成二組，一組負(fù)責(zé)大氣監(jiān)測，另一組負(fù)責(zé)水質(zhì)監(jiān)測。水質(zhì)監(jiān)測組在先導(dǎo)公司總排污口、雨水排口、大排坑渠上下游位置共布設(shè)8個(gè)采樣點(diǎn)，采集的樣品送回市監(jiān)測站分析，同時(shí)用PDV6000重金屬監(jiān)測儀在現(xiàn)場排查，在短時(shí)間內(nèi)PDV6000重金屬監(jiān)測儀分析結(jié)果顯示大排坑渠下游300米監(jiān)測點(diǎn)位鎳超標(biāo)6倍，監(jiān)測結(jié)果見表1。指揮中心立即派人排查原因，J車間部分雨水管道未納入應(yīng)急池管網(wǎng)，導(dǎo)致部分消防廢水經(jīng)雨水管道溢流至廠外大排坑渠。指揮中心立即派人堵截外排的雨水排放口，防止消防廢水外排污染環(huán)境。PDV6 000重金屬監(jiān)測儀快速的分析能力，為污染事故指揮者及時(shí)提供監(jiān)測結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了被污染廢水外泄，從而為應(yīng)急方案的制定爭取了時(shí)間。

表1 大排坑渠下游300米監(jiān)測點(diǎn)重金屬監(jiān)測結(jié)果

5 結(jié)語

PDV6000重金屬監(jiān)測儀相比實(shí)驗(yàn)室重金屬分析電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、火焰原子吸收或者石墨爐法設(shè)備具有重量輕、體積小、便于攜帶至野外監(jiān)測，對實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件要求不苛刻的優(yōu)點(diǎn)。

該儀器操作方便簡單，分析時(shí)間短，在現(xiàn)場分析中有足夠的靈敏度、精密度和準(zhǔn)確度，可以滿足水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測和現(xiàn)場污染源排查的要求。