梁華炎

（茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站廣東茂名524500）

便攜式氣相色譜儀在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用研究

梁華炎

（茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站廣東茂名524500）

目前的環(huán)境監(jiān)測中，對空氣、土壤和水體中揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物的測定同時(shí)是使用便攜式氣象色譜儀來完成。以此為背景，本文簡單介紹了便攜式氣象色譜儀的種類和性能，并對其在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測中的重要性進(jìn)行了闡述，同時(shí)對傳統(tǒng)檢測和儀器檢測進(jìn)行了比較，簡單剖析了儀器監(jiān)測所顯示的優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)。

便攜式氣相色譜儀；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用；監(jiān)測器

傳統(tǒng)的氣象色譜儀體積較大，需要配置輔助使用的儀器如鋼瓶。氣體發(fā)生器等也較多，在進(jìn)行測定時(shí)需要較多的準(zhǔn)備工作，在攜帶方面也較為困難，因此不能滿足對突發(fā)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的要求。而便攜式氣相色譜儀則具有攜帶型突出，不需過多輔助器材，對工作條件的要求不高的特點(diǎn)，能夠做到有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測。而其本身的測量應(yīng)用廣泛、具有較高精度、分析數(shù)據(jù)的速度快也在很多應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測中起到了重要的作用。如對石油、醫(yī)藥和化妝品公司廢水廢氣的排放監(jiān)測；建筑家裝材料和家具的有害氣體排放監(jiān)測；以及對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地現(xiàn)場和作物中的農(nóng)藥監(jiān)測等。應(yīng)用便攜式氣相色譜儀，能夠有效的對周圍生存環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，方便有關(guān)部門及時(shí)管理，與人民生活息息相關(guān)。茂名地區(qū)作為一個(gè)工業(yè)和產(chǎn)業(yè)的重城，對環(huán)境進(jìn)行有效的應(yīng)急監(jiān)測是十分重要的，而監(jiān)測站在近年來的工作中，也引入了各種便攜式氣相色譜儀，以此來提高應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，為茂名地區(qū)的環(huán)境控管提高了很大的幫助。本文以此為背景，對幾種常用便攜式氣相色譜儀進(jìn)行介紹，并將傳統(tǒng)監(jiān)測與儀器檢測對比，剖析便攜式氣相色譜儀的特點(diǎn)和重要地位。

1　對幾種常用便攜式氣相色譜儀的介紹

1.1便攜式氫火焰（FID）氣相色譜儀

氫火焰氣相色譜儀（FID,flame ionization detector）的主要工作原理是，通過氫火焰作為電離源來對被檢測物質(zhì)進(jìn)行電離，然后監(jiān)測電離后產(chǎn)生的微電流。這種便攜式氣相色譜儀對有機(jī)物的相應(yīng)十分靈敏，被監(jiān)測物質(zhì)的含碳原子數(shù)能夠直觀的從響應(yīng)值進(jìn)行評估，總體而言操作簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。但便攜式氫火焰氣相色譜儀在進(jìn)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測時(shí)，也有十分明顯的缺點(diǎn)和不足。首先，它在進(jìn)行監(jiān)測時(shí)是需要輔助鋼瓶和氣體發(fā)生器的，他需要載氣、燃?xì)夂椭細(xì)獾妮o助才能夠開展有效監(jiān)測，雖然攜帶起來比傳統(tǒng)氣相色譜儀要稍顯簡便，但在同類便攜式氣相色譜儀中沒有突出優(yōu)勢，并且在工作時(shí)需要點(diǎn)火工作，可能會(huì)導(dǎo)致部分突發(fā)性環(huán)境污染事件的監(jiān)測過程產(chǎn)生一定的危險(xiǎn)性，因此并不能廣泛應(yīng)用于應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測中，而實(shí)際上我站在進(jìn)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測中，實(shí)際購買和使用氫火焰檢測器的情況也比較少。

1.2便攜式熱導(dǎo)檢測器（TCD）氣相色譜儀

便攜式熱導(dǎo)檢測器（TCD,thermal conductivity detector）是一種利用物理常數(shù)來監(jiān)測被檢物質(zhì)情況的整體性能檢測器，他通過被測組分和載氣熱導(dǎo)系數(shù)不同來進(jìn)行響應(yīng)，濃度差異則體現(xiàn)了被檢測環(huán)境的具體情況。對于該種熱導(dǎo)檢測器基本理論，工作原理和響應(yīng)特征方面的研究，早在上個(gè)世紀(jì)60年代就已經(jīng)成熟。便攜式熱導(dǎo)檢測器能夠?qū)λ形镔|(zhì)產(chǎn)生響應(yīng)，其各方面的研究和技術(shù)已經(jīng)十分成熟完善，在價(jià)格和性能方面都處于一個(gè)相對不錯(cuò)的水平，而且其本身結(jié)構(gòu)雖然較為簡單，但并沒有影響監(jiān)測效果，并且屬于非破壞型檢測器，因此直到現(xiàn)在市場都具有一個(gè)不錯(cuò)的銷售額度和市場占有率。我站進(jìn)行的應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測中，使用到便攜式熱導(dǎo)檢測器氣相色譜儀的情況也比較多。然而，這種監(jiān)測器的缺點(diǎn)是，相較于目前基于其他理論和工作原理的新型便攜式氣相色譜儀，熱導(dǎo)檢測器氣相色譜儀的精準(zhǔn)度由于其基于舊技術(shù)的工作原理，導(dǎo)致熱導(dǎo)檢測器對應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的靈敏度還不夠高。

1.3光離子化檢測器（PID）氣相色譜儀

光離子化（PID,photo ionization detectors）檢測器氣相色譜儀主要用于監(jiān)測某種物質(zhì)在空氣中的濃度。被測物質(zhì)被帶入離子化室后，通過對其進(jìn)行光源光子能量照射的方式將其電離，電離之后會(huì)產(chǎn)生離子和電子，他們在正負(fù)電場的作用下會(huì)產(chǎn)生微弱電流，而光離子化檢測器對這種電流強(qiáng)弱的監(jiān)測就能夠?qū)Ρ粶y物質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評估。其中，被用作光源光子能量的物質(zhì)通常是紫外燈。這種檢測器的靈敏度相當(dāng)高，而且響應(yīng)范圍也比較廣，我國在近幾年也一直加強(qiáng)對光離子化氣相色譜儀的研究。

2　使用氣相色譜儀監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)監(jiān)測，使用氣相色譜儀的優(yōu)點(diǎn)主要分為物理優(yōu)點(diǎn)和實(shí)效優(yōu)點(diǎn)兩個(gè)方面。其中物理方面的優(yōu)點(diǎn)分為如下兩個(gè)個(gè)方面：（1）體積較小，不需要配合繁多的輔助裝備如鋼瓶和氣體發(fā)生器等，便于攜帶；（2）對物理環(huán)境要求小，自身的監(jiān)測范圍比較廣泛，可以與很多被檢測物質(zhì)產(chǎn)生響應(yīng)，能夠適應(yīng)各種工作環(huán)境；而在實(shí)效優(yōu)點(diǎn)上又有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）靈敏度高，數(shù)值精確，能夠高度實(shí)行對環(huán)境的監(jiān)測，使監(jiān)測結(jié)果更接近實(shí)際情況，對后續(xù)工作提供了一份可信度高的實(shí)驗(yàn)依據(jù)；（2）監(jiān)測周期短，應(yīng)用氣相色譜儀對環(huán)境監(jiān)測的響應(yīng)時(shí)間非常短，而其對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論的耗時(shí)也非常短，通常幾分鐘至幾十分鐘既可完成從開始監(jiān)測到完成分析的過程，有助于相關(guān)部門及時(shí)對相應(yīng)企業(yè)和地區(qū)做出整改要求，達(dá)到應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的目的。當(dāng)然，氣相色譜儀也有比較明顯的不足之處，那就是其不能根據(jù)色譜峰直觀而清晰的得出定向結(jié)論，需要利用已知物的色譜數(shù)據(jù)對照作為輔助分析手段，才能夠?qū)Y(jié)果又一個(gè)定性的分析和總結(jié)?？傮w而言，使用氣相色譜儀對應(yīng)急環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，能夠有效提升監(jiān)測效率，精準(zhǔn)獲得監(jiān)測結(jié)果，節(jié)省時(shí)間，達(dá)到應(yīng)急監(jiān)測的需求，將成為之后應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的主力監(jiān)測手段。

3　具體應(yīng)用實(shí)例

某日凌晨，茂名325國道200km處(嶺門段)發(fā)生了一起交通事故,一輛裝有24t危險(xiǎn)品的槽罐車發(fā)生意外,沖入稻田后側(cè)翻,罐體頂蓋部發(fā)生苯乙稀泄漏。一旦有毒氣體隨風(fēng)擴(kuò)散,附近村民必遭其害,泄漏出來的苯乙烯如遇明火就會(huì)燃燒爆炸,離事故現(xiàn)場百米處的加油站的安全受到嚴(yán)重威脅。政府部門對附近近千余名村民進(jìn)行了疏散轉(zhuǎn)移,并對事故地100m范圍內(nèi)全面戒嚴(yán)。茂名市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站于3:40接到通知,4:20到達(dá)現(xiàn)場,用氣象參數(shù)測試儀確定主導(dǎo)風(fēng)向后,用便攜式GC-MS從下風(fēng)向由遠(yuǎn)至近進(jìn)行掃描,確定污染。用便攜式GC-MS對未遭到污染區(qū)域的空氣進(jìn)行掃描,然后向事故發(fā)生地緩慢,對周邊空氣進(jìn)行掃描,當(dāng)行進(jìn)到距事故發(fā)生地20m左右處時(shí),質(zhì)譜圖顯示總離子流電流值(TIC值)急劇增加,譜圖出現(xiàn)躍進(jìn)現(xiàn)象(圖1)，由此可以確定該處為污染的邊界。經(jīng)13個(gè)多小時(shí)的共同處置,罐內(nèi)苯乙烯得到安全駁載,肇事車輛被拖離現(xiàn)場，交通也得到恢復(fù)。

圖1　事故現(xiàn)場掃描譜圖

4　監(jiān)測站在未來應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)注意的問題

茂名作為一個(gè)重要的化工城市，對環(huán)境的應(yīng)急監(jiān)測應(yīng)該時(shí)刻都保持就緒。如果在對農(nóng)產(chǎn)業(yè)基地，與對農(nóng)作物及其副產(chǎn)品的環(huán)境監(jiān)測不能保證及時(shí)且有效的話，則可能會(huì)導(dǎo)致高危害的農(nóng)作物產(chǎn)品的出產(chǎn)，以及影響土地健康狀況的事情發(fā)生，對人民的糧食供給和農(nóng)業(yè)發(fā)展都帶來極大的阻礙；而在工業(yè)方面，如果不能及時(shí)對其進(jìn)行監(jiān)測和控管，則可能放任了高污水和污染氣體的排放，惡化了環(huán)境，影響了人民的正常生活。為了保證茂名地區(qū)的經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的良好，我站應(yīng)當(dāng)保證應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的萬無一失。針對這一點(diǎn)，可以更多的引進(jìn)優(yōu)質(zhì)、高效的便攜式氣象色譜儀，并在合適的情況下正確地對其進(jìn)行使用，同時(shí)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測工作的管理和調(diào)配，有效增強(qiáng)應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的開展。

5　結(jié)語

便攜式氣相色譜儀總體來說，采樣較為快速，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析也較為精確，與其他監(jiān)測器材相比，其攜帶性能也較為突出，對工作條件的適應(yīng)能力強(qiáng)，是當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測中對VOC和SVOC進(jìn)行快速采樣測定的主要儀器，為未來環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)效性提供了很強(qiáng)的保障。而在多種便攜式氣相色譜儀中，光離子化氣相色譜儀和微氬離子檢測器的靈敏度是比較突出的。對于它們的研究目前我國和外國都在進(jìn)行尖端的實(shí)驗(yàn)和發(fā)展，我們作為這些技術(shù)設(shè)備的一線應(yīng)用單位，應(yīng)該時(shí)時(shí)關(guān)心，積極對待，對實(shí)效強(qiáng)，使用方便的設(shè)備大力引入，保證應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的工作能夠順利進(jìn)行，為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)負(fù)責(zé)，為企業(yè)的良性發(fā)展和人民的健康生活提供保障。

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