羅財紅,徐 靜

(重慶市環(huán)境監(jiān)測中心,重慶401147)

美國水污染源手工監(jiān)測技術體系概略

羅財紅,徐 靜

(重慶市環(huán)境監(jiān)測中心,重慶401147)

編者按:水污染源監(jiān)測技術方法是實施水污染源監(jiān)控監(jiān)管的基礎。近年來,國家日益重視該體系的建設,除環(huán)保部對水污染源監(jiān)測技術方法研究的資助力度逐年加大外,國家設立的重大專項“水專項”中也包含了大量水污染源監(jiān)測技術體系研究的內(nèi)容。但究竟建立一個怎樣的污染源監(jiān)測技術體系,才能更有效地提高水污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學代表性,還有待進一步研究。本文通過介紹美國的水污染源實驗室監(jiān)測方法體系、輔助支撐技術體系,以期為中國建立完善的水污染源監(jiān)測技術體系提供借鑒。

1 監(jiān)測污染物

美國的清潔水法案(CWA)將污染物劃分為三類:常規(guī)污染物、毒性污染物和非常規(guī)污染物。依據(jù)“40 CFR 401.16”,常規(guī)污染物有五種,分別是:五日生化需氧量、總懸浮物、糞大腸菌群、p H、礦物油及植物油。毒性污染物有65種,被進一步提煉成126種“優(yōu)控污染物”,分別是氰化物、石棉、13種金屬、25種農(nóng)藥/PCB污染物和86種非農(nóng)藥/非 PCB有機污染物。常規(guī)污染物和毒性污染物名單外的污染物即是非常規(guī)污染物,分別是毒性(急性或慢性)、化學需氧量、不在“優(yōu)控污染物”名單中的金屬和有機物、放射性和色度。

2 監(jiān)測方法體系

美國清潔水法案(CWA)304(h)條款要求EPA發(fā)布適用于分析上述污染物的方法,這些方法因此常被稱之為“304(h)方法”。由于這些方法大多參考“40 CFR Part 136”或者“40 CFR Part 405-500”,因此也被稱為“136部分的方法”。對于許多污染物,這些方法由多個組織發(fā)布,包括 EPA、美國地質(zhì)調(diào)查(USGS)、ASTM國際(正式的被稱為美國測試和材料國際協(xié)會)等自愿統(tǒng)一標準的組織,以及儀器和測試設備的生產(chǎn)商等。

在實際運用過程中,美國的水污染源手工監(jiān)測方法包括EPA已批準的分析方法和未經(jīng)批準的其它監(jiān)測方法兩大類。美國水污染源方法的構成情況見圖1。

已批準的方法分為廢水/環(huán)境水通用分析方法和特定行業(yè)的分析方法兩類。主要是“40 CFR Part 136”、“40 CFR Part 439”、“40 CFR 455”批準可以使用的方法。其中水污染源的“136部分的方法”包括:(1)表IA批準的生物方法名單;(2)表 IB批準的無機測試程序;(3)表IC批準的非農(nóng)藥有機物測試程序;(4)表ID批準的農(nóng)藥測試程序;(5)表IE批準的放射性測試程序;(6)表IF批準的藥類污染物測試方法;(7)表 IG農(nóng)藥活性成分測試方法;(8)表IH批準的環(huán)境水體微生物方法?！?0 CFR Part 439”為批準的制藥行業(yè)廢水分析方法?！?0 CFR 455”為殺蟲劑化學行業(yè)廢水的分析方法。特定行業(yè)的方法適用于分析特定污染源排放廢水的性質(zhì)或者具有行業(yè)特征的污染物的情況。

未經(jīng)批準的其它方法包括通用方法和生物體方法。未經(jīng)批準的方法不得廣泛使用,也非強制要求使用,主要在特定行業(yè)的研究或者全國范圍的調(diào)查時使用。

3 監(jiān)測的輔助技術支撐體系

3.1 樣品采集保存的技術規(guī)定

美國國家污染物排放消除系統(tǒng)(NPDES)分別對污水處理設施和工廠廢水預處理設施的采樣做出了規(guī)定。“40 CFR 122”對采樣作出了規(guī)定,要求p H、溫度、氰化物、總酚、余氯、礦物油及植物油、糞大腸菌群、糞鏈球菌、大腸桿菌、腸道球菌和揮發(fā)性有機物需單次采樣;其余污染物在24小時內(nèi)采集不少于4次樣品,混合后分析?！?0 CFR 40”預處理設施的排放要求對痕量金屬、揮發(fā)性有機物、單次及混樣的采集做了詳細規(guī)定?！?0 CFR part 136”的表二對樣品的保存和保留時間作出了明確規(guī)定,位于表下面的注釋對樣品的采集和保存至關重要。各分析方法中也有采樣規(guī)定。一般而言,“40 CFR part 136”表二的規(guī)定往往是對一類物質(zhì)作出的規(guī)定,分析方法針對具體的物質(zhì)作出的規(guī)定,因此更具體。

美國水污染源監(jiān)測方法組成圖

3.2 質(zhì)量保證和控制的規(guī)定

EPA制定了一系列的通用質(zhì)量管理規(guī)定,指導環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量管理和控制,包括12個QA/G系列、3個QA/R系列和其它的5個共20個質(zhì)量管理規(guī)定或指南,對EPA管理人員、實驗室工作人員工作的各個環(huán)節(jié),如計劃方案的設計、數(shù)據(jù)的審核評估等作出了詳細的質(zhì)量管理要求。

對于廢水監(jiān)測,在每一個方法中均有QA/QC的內(nèi)容。此外,當一種污染物有多個EPA批準的方法可選用時,管理者、實驗室工作人員制定了各種水平和類型的 QA/QC措施。對于即使使用的是EPA發(fā)布的方法,但其QA/QC不足的情況,EPA對其QA/QC也做出了補充規(guī)定,例如要求分析人員選擇參考其它等效方法的QC、國家環(huán)境實驗室認證協(xié)會的相關規(guī)定或者其它標準的規(guī)定等等。并規(guī)定了12項基本的、必需的質(zhì)量控制檢查內(nèi)容,包括:能力證明文件、方法檢測限、試劑空白、實驗室加標空白、基體加標、內(nèi)標/替代物標準(有機和放射分析適用)、校準、質(zhì)量控制圖、改進行為、QC檢查的指定頻率、QC接受的原則和一批樣的精密度。

3.3 輔助性技術參考指南

針對廢水樣品分析過程中碰到的技術問題,美國EPA水科學技術辦公室工程和分析辦公室的分析方法處先后發(fā)布了兩個版本的《清潔水法案分析方法中分析化學問題的解決辦法》,其中1993年版本因其南瓜封面被稱為南瓜書。這個技術文獻推薦了記錄和解決廢水樣品分析過程中碰到問題的解決辦法,涵蓋采樣要求、修訂方法的靈活性、記錄基體干擾的數(shù)據(jù)要求、基體干擾報告的檔案管理、基體干擾的解決辦法等9個方面的內(nèi)容,對于減輕干擾等問題具有重要作用。

為增加廢水監(jiān)測方法使用的靈活性,并鼓勵使用新技術,EPA水科學技術辦公室工程和分析分辦公室的分析方法處制定了《EPA水分析方法的靈活性和批準指南》,這也是該部門制定的“暢通計劃”的指導性文件,并非一個EPA的政策或者程序。該指南為廢水方法的改進提供了捷徑,實驗室只需證明并記錄修改后的方法比修改前具有等同或更優(yōu)的測試結(jié)果,就可以不經(jīng)過EPA的正式評估來修正已被批準的方法。當然,這個靈活性并非無限的,總結(jié)起來有兩類:一是顯而易見的靈活性,即有限的靈活性,這主要指原來的方法中原本就有“應該”或“等同的”字眼等描述,實驗室在實施方法的靈活性時,只需滿足原標準方法規(guī)定的質(zhì)量控制要求就可以了。另一類是“暢通計劃”提供的靈活性,包括(1)對于特定物質(zhì)和設備,指定一種參考分析方法,只要滿足方法的質(zhì)控要求,不管原方法是否允許靈活調(diào)整,均可對方法實施修正。(2)只要證明修正后的新方法更優(yōu)且沒有其它已批準的方法使用該技術,可以修正前處理技術和定量技術。(3)方法規(guī)定分析目標物的靈活性,即對方法分析的目標物范圍在保證滿足質(zhì)控要求的情況下予以調(diào)整。(4)增加新目標物的靈活性。(5)新方法、篩選方法和修正方法的靈活性。這個“暢通計劃”的實施,一方面鼓勵了新技術的使用,另一方面因已批準方法的修正可以不經(jīng)EPA再次正式批準,既有利于 EPA加快新方法的審批速度,也有利于監(jiān)測方法處于不斷動態(tài)更新的良性循環(huán)狀態(tài)。

4 技術發(fā)展趨勢

美國的污染源監(jiān)測方法體系經(jīng)過幾十年的建設,已經(jīng)較為完善,既有大量成熟的需強制遵守的方法,也有不斷完善方法的更新機制。但也存在針對同一目標分析物,各種版本和不同機構發(fā)布的方法之間、各個機構制定的質(zhì)量控制措施之間的兼容性和可比性的問題,基體干擾較為復雜的情況尤其如此。針對這些問題,EPA周期性地修訂“40 CFR parts 136”批準的方法清單和樣品采集/保存程序。近期正在開展:(1)對批準的方法進行篩選,盡可能采用最新版本,如標準方法第18、19、20和21版的內(nèi)容。(2)對于各種版本方法質(zhì)量控制QA/QC的一些不一致處,指定必要的質(zhì)量控制,補充其它遺失之處或?qū)Σ灰恢绿幖右哉f明。(3)推薦一些新方法,如LDO方法,快速的硝酸鹽方法等。(4)新方法研究重點主要是制藥和個人保健產(chǎn)品、固醇類和荷爾蒙類樣品保留時間及分析方法的研究 、使用qPCR技術有效快速測定病原體技術協(xié)議的研究等。

5 結(jié) 語

中國已建立了方法數(shù)量較大的水污染源監(jiān)測方法庫,與美國相似,也存在針對同一目標分析物,各種版本和不同機構發(fā)布的方法之間、各個機構制定的質(zhì)量控制措施之間的兼容性和可比性的問題。此外,排放標準的制定與排放標準中控制污染物分析方法的研究不同步的情況尤為突出,常出現(xiàn)排放標準的附錄中提供控制的目標污染物分析程序的情況。因此,美國將監(jiān)測方法進行分類并限制使用范圍的做法,以及鼓勵方法的靈活性、多樣性和新技術新方法研究的做法值得借鑒。

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1674-2842(2010)03-0057-03

2010-04-05

羅財紅(1972-),女,重慶人,碩士,現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測管理工作。