炼化企业环境污染应急监测技术

引言

随着突发性环境污染事故的增多, 迫切要求快速、准确地查明导致污染事故的原因、造成事故的污染物种类, 以及在不同环境介质中污染物浓度分布情况, 据此评估污染事故的发展趋势, 及时报告监测结果, 因此环境应急监测技术应运而生。自20世纪90年代以来, 全世界针对环境应急监测技术开发了数百种方法。其中仅环境空气应急监测技术就有动植物检测法、试纸法、检测管法、电化学传感器法、流动自动监测法等数十种。水质应急监测技术包括检测试纸法、化学比色法、快速检测管法和便携式检测仪法等。

一、应急监测技术的现状与发展趋势

1. 国外应急监测现状

检测管和检测箱是在应急监测早期使用的产品, 现在大多数国家已进入便携式现场监测仪器的发展阶段。现场分析仪器体积小、重量轻、分析速度快、操作简便, 性能指标接近或达到实验室台式分析仪器的水平。便携式气相色谱 (GC) 作为现场分析仪器也已使用多年, 最近在常用的FID、ECD等检测器的基础上又出现了表面声波检测器 (Znose4200) 。实验室的样品前处理设施逐渐趋于小型化, 并用于野外分析便携式GC/MS越来越多地用于野外现场分析。

2. 国内应急监测现状

我国的环境应急监测起步较晚, 发展较快。2002年成立了环境应急事故调查中心。21世纪初, 大多数监测单位主要使用实验室仪器和进口检测管进行应急监测, 目前, 全国省、市一级监测站均配有便携式GC-MS等应急监测仪器。国内对便携式仪器的开发研究与发达国家相比差距较大, 应急监测质量保证系统也不够健全, 还未形成统一的技术规范。

二、常用环境污染事故现场应急监测技术

1. 感官检测法 (人体生物传感器)

用口、眼、鼻、皮肤等感触被检物质的存在。比如:丙烯腈有洋葱臭、大蒜臭, 二糠基硫醚呈强烈牛、鸡肉香味, 糠醛和氰化物具有杏仁味, 甲胺有刺激性鱼臭味, 硫化氢具有臭鸡蛋气味, 含巯基有机磷农药有恶臭味, 刺激眼睛流泪等。

2. 动植物检测法

利用动物的嗅觉或敏感性、利用植物表皮的损伤来检测有毒有害化学物质。例如:HF污染叶片坏死带出现在叶子尖端和边缘, 逐渐向内发展有些敏感植物在0.3-0.5ppm时, 在叶片上就会出现肉眼能见的斑点。人能闻到二氧化硫气味的浓度为1-19ppm, 在感到明显刺激如引起咳嗽、流泪等其浓度为10-20ppm。

3. 试纸法

试纸可以给出某化合物是否存在的信息, 以及是否超过某一浓度的信息。常用的有:p H试纸, 乙酸铅试纸 (乙酸铅+H2S产生黑色Pb S) , 砷试纸 (Hg Br2试纸, As H3与Hg2+形成有色络合物, 白色-棕黑色) 等。分析定量试纸有硝酸盐试纸 (10-500mg/L, 1-80mg/L) , 余氯试纸 (4-120mg/L) 和氨氮试纸 (10-400mg/L) 等。

4. 检测管法

短时检测管有刻度管、颜色比较管、颜色匹配管等。长时检测管用于长时间连续监测, 给出污染物加权平均浓度。直读式长时扩散检测管测定时间加权平均浓度。

5. 便携式气体检测仪

可检测气体种类包括O2、LEL (爆炸下限) 、VOC、CO2以及CO、H2S、SO2、NO、NO2、Cl2、HCN、NH3、HCl、PH3、COCl2、HCHO、As H3等有毒有害气体。这些仪器在初期的应急监测中发挥了重大的作用, 在空气污染事故发生后往往第一时间就用此仪器进行判断。

6. 化学比色法 (化学试剂组件法)

采用化学试剂测试组件现场测定主要有目视比色法和滴定法。是简易监测分析中常用方法之一。

7. 光度分析法

滤光片式和滤光二极管阵列式分光光度计, 便携式分光光度计, 光离子化检测器 (PID) 。

8. 快速光学分析技术

包括X-荧光光谱技术、反射光谱技术、透射光谱技术、红外光谱技术, 便携式傅立叶红外仪等。

9. 色谱分析法

有便携式离子色谱、便携式气相色谱仪等。便携式气相色谱/质谱联用仪 (带顶空) ——对气、水和土挥发性有机物进行定性定量分析。

三、结果与讨论

1. 傅立叶红外分析方法 (FTIR) 方法直观、简便, 但是软件自动识别时, 会受到H2O和CO2红外吸收峰的干扰, 尤其是检测低浓度、多组分污染物时, 结果容易出错。在利用工作软件自动搜索功能的基础上, 还需要有经验的分析人员通过人工谱图比对来实现。另外, H2S、NH3以及双原子分子无法检测。

2. 便携式气体检测仪的优势有仪器小巧便携, 响应速度快, 几分钟内就能读出数据;不会直接产生二次污染;选择性好, 大部分单一传感器检测一种气体, 很容易就能判断出污染物的种类及浓度。缺点是在事故中需要综合分析才能确定污染物的种类, 遇到没有配备传感器的污染物质就无法测试, 大部分传感器精度和准确度较差, 一些传感器设计上就会存在气体之间的干扰, 传感器寿命有限, 需定期更换, 仪器购买后后期投入较高传感器的保护需要有微量的电流, 仪器即使不使用也会有一定的电量消耗, 电池充电及更换周期短校准需要的标准气体种类繁多, 可能还需要用到动态稀释仪进行配气, NO2、Cl2、HCl等传感器因为标准气体难以配置校准困难。传感器在未知高浓度的污染事故中测试容易被击穿损坏。

摘要：现代炼化企业随着生产规模的矿大, 使用的原料、产品品种的增多, 各类突发性环境事件发生的几率逐年增加。这类环境事件具须爆发的突然性、危害的严重性和影响的长期性等特点, 因此采取切实有效魅族预防这类环境事件的发生, 提高突发环境事件应急监测技术, 加大应急反应能力, 已成为环保监测领域一项非常重要的工作。本文旨在探讨目前炼化企业常用的环境污染应急监测技术, 以及这些技术在环境污染事件中的具体应用。

关键词：环境污染,应急监测技术