淺析XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車在應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用

張 旭

（廣東省環(huán)境監(jiān)測中心，廣州 510308）

近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人民生活水平持續(xù)提高，空氣污染狀況卻愈發(fā)嚴(yán)峻，并且呈現(xiàn)出復(fù)合性、區(qū)域性等特點(diǎn)。由重金屬造成的突發(fā)性環(huán)境污染事故潛在風(fēng)險(xiǎn)尤為突出，對于重金屬污染的應(yīng)急處置已成為我國相關(guān)部門的重要關(guān)注對象，只有提高相關(guān)部門對突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急處理能力，才能降低環(huán)境污染事故造成的損失，進(jìn)一步保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 環(huán)境空氣重金屬污染現(xiàn)狀

我國近年來重金屬污染事件頻發(fā)，多地出現(xiàn)了兒童血鉛超標(biāo)、砷污染、鎘污染事件。大氣中重金屬污染源主要為工業(yè)生產(chǎn)、燃煤煙氣排放、汽車尾氣排放等，其中工業(yè)生產(chǎn)以金屬冶煉、陶瓷及含重金屬廢物處理處置行業(yè)為主。據(jù)環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計(jì)，僅2009年一年，環(huán)境保護(hù)部接報(bào)了十余起重金屬、類金屬污染事件，2011年，國務(wù)院正式批復(fù)了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，充分體現(xiàn)了我國政府對重金屬污染防治的高度重視[1]。

2 重金屬污染對人體的影響

重金屬污染可對人體健康造成嚴(yán)重危害，具有不可降解性、生物毒性和生物累積性，可通過呼吸、皮膚接觸等方式進(jìn)入人體，一旦進(jìn)入人體器官，便可大量富集，同時(shí)又可與體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)結(jié)合并轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬有機(jī)化合物。環(huán)境空氣中最常見的重金屬元素有鉛、鎘、鉻、鎳等，這些金屬對人體健康有很大的危害。

2.1 鉛金屬

鉛為有毒重金屬，鉛及其化合物通常是以蒸氣、煙氣及粉塵形態(tài)通過呼吸道進(jìn)入人體，也有部分通過飲食經(jīng)消化道進(jìn)入人體。鉛對機(jī)體的損傷包括對神經(jīng)系統(tǒng)、骨髓造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及其他系統(tǒng)的毒害作用。

2.2 鎘金屬

鎘為最易在體內(nèi)蓄積的毒物，主要蓄積于肝臟和腎，能對腎、肺、肝、睪丸、腦、骨骼以及血液系統(tǒng)產(chǎn)生一系列損傷，對細(xì)胞、體液免疫進(jìn)行抑制，具有一定的致癌和致突變性。鎘已被美國毒物管理委員會(huì)列為第六位危害人體健康的有毒物質(zhì)，被國際癌癥研究中心歸類為第一致癌物。

2.3 鉻金屬

鉻可以經(jīng)皮膚、呼吸道及消化道進(jìn)入人體，鉻是人體必需的微量元素，但如果攝入過多，可能造成健康損害，引起腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)和血液的廣泛病變，導(dǎo)致死亡。長期職業(yè)接觸、空氣污染或接觸含鉻高的灰塵，可引起皮膚過敏和潰瘍，導(dǎo)致鼻腔的炎癥、壞死，甚至肺癌；鉻經(jīng)口攝入，可引起胃腸道損傷、循環(huán)障礙和腎衰竭。

2.4 鎳金屬

鎳是人體必需的生命元素，在人體內(nèi)含量極微，正常情況下，成人體內(nèi)鎳含量約10 mg。鎳也是最常見的致敏性金屬，約有20%的人對鎳離子過敏，鎳離子可以通過毛孔和皮脂腺滲透到皮膚里面，從而引起皮膚過敏發(fā)炎，一旦出現(xiàn)致敏癥狀，鎳過敏能無限期持續(xù)。同時(shí)，鎳也是腫瘤的促進(jìn)因子，它的致癌作用已引起全球的關(guān)注。與鎳粉接觸的工人呼吸道腫瘤明顯增大，并且環(huán)境匯總鎳含量與鼻咽癌呈正相關(guān)。鎳還可以誘發(fā)直腸癌、咽癌、口腔癌和肺癌等。

3 XactTM·625空氣重金屬儀

空氣重金屬監(jiān)測車采用美國XactTM·625搭載而成，可同時(shí)在線監(jiān)測大氣中多種重金屬（即從元素鉀到鈾的金屬元素），到污染事故現(xiàn)場后可1 h監(jiān)測1次數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)綉?yīng)急指揮中心。XactTM·625空氣重金屬儀的示意圖如圖1所示。

圖1 XactTM·625空氣重金屬儀

XactTM·625基于過濾技術(shù)和非破壞性的X射線熒光技術(shù)（XRF），同時(shí)測量環(huán)境空氣中多種重金屬元素。環(huán)境空氣通過顆粒物粒徑選擇進(jìn)樣口（PM2.5、PM10或TSP）被捕集，空氣被抽入取樣和分析模塊，并通過濾帶收集顆粒相金屬，儀器同時(shí)測量樣品體積及氣象參數(shù)。采樣后，過濾帶吸附的顆粒物進(jìn)入XRF分析金屬的位置點(diǎn)，計(jì)算出各種重金屬的質(zhì)量（MiXact），除以總樣本體積量（Vt），算出金屬濃度，以每立方米奈克為單位（ng/m3），表示空氣樣本（CiXact）的金屬濃度值?？諝鈽颖靖鹘饘贊舛鹊挠?jì)算公式如式（1）所示。

為確保獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，儀器使用前進(jìn)行Energy檢查、空白帶檢查、標(biāo)準(zhǔn)膜檢查、Upscale檢查等一系列質(zhì)控操作。XactTM·625內(nèi)置有標(biāo)準(zhǔn)值為4 050 μg/scm鈀元素時(shí)刻保證儀器的穩(wěn)定性，檢查值與標(biāo)準(zhǔn)值誤差在±5%以內(nèi)，儀器性能穩(wěn)定，監(jiān)測結(jié)果可靠；還可利用儀器配置標(biāo)準(zhǔn)金屬膜，進(jìn)行手動(dòng)模式檢查；XactTM·625在分析過程中，每天凌晨會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)對比鉻、鎘、鉛三種元素，以確保儀器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

4 XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車應(yīng)用于應(yīng)急監(jiān)測

突發(fā)性環(huán)境污染具有發(fā)生的突然性、形式的多樣性和成分的復(fù)雜性，與一般的環(huán)境污染具有本質(zhì)的差別，應(yīng)急監(jiān)測項(xiàng)目往往一時(shí)難以確定，要在最短的時(shí)間內(nèi)采取定性以及定量分析，確保數(shù)據(jù)分析結(jié)果的精確性，才能降低環(huán)境污染事故造成的損失。應(yīng)急監(jiān)測工作具有突發(fā)性和不可預(yù)知性等特點(diǎn)，從而給環(huán)境監(jiān)測工作帶來了諸多困難，無法隨意獲取標(biāo)準(zhǔn)樣品。XactTM·625空氣重金屬儀與監(jiān)測車的組合有效地解決了這一問題，搭載XactTM·625空氣重金屬儀的監(jiān)測車開到污染事故現(xiàn)場，可以對環(huán)境空氣中多種重金屬進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為污染事故處置人員提供監(jiān)測結(jié)果，從而為應(yīng)急措施的制定爭取了時(shí)間。

圖2 XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車

以廣東省珠三角城市群為例，由于佛山是典型的陶瓷制造基地，東莞有全國最大的虎門沙角火電廠群，并且擁有大量的造紙和紡織印染企業(yè)，每年消耗大量的燃煤，導(dǎo)致大氣重金屬污染嚴(yán)重[2]。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，不遵守操作規(guī)程或設(shè)備、管道、閥門破裂會(huì)造成有毒有害物質(zhì)泄漏，它們均有可能造成環(huán)境污染事故，XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車完全可以滿足此類環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測的要求。

為了進(jìn)一步強(qiáng)化落實(shí)環(huán)境安全的主體責(zé)任，提高突發(fā)環(huán)境污染事故應(yīng)對能力，減少因事故造成的環(huán)境污染、人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)損失，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和諧穩(wěn)定，各級(jí)環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)每年都會(huì)組織1～2次突發(fā)環(huán)境污染事故應(yīng)急演練。2017年12月4日，廣東省環(huán)境監(jiān)測中心開展了突發(fā)環(huán)境污染事故應(yīng)急演練。在應(yīng)急演練中，XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車的優(yōu)越性得到充分的體現(xiàn)，其快速準(zhǔn)確地獲得了22種重金屬的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)（鈀為內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)元素），如表1、表2所示。

5 結(jié)語

XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車?yán)肵-射線熒光分析測量原理，對環(huán)境空氣中原子序數(shù)在鉀到鈾之間的多種金屬元素同時(shí)測量，具有檢出限低、操作方便等優(yōu)勢。鑒于我國環(huán)境污染形勢依然嚴(yán)峻，突發(fā)環(huán)境事件種類多樣，人們應(yīng)認(rèn)識(shí)到XactTM·625空氣重金屬監(jiān)測車在突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測中的重要性，積極促進(jìn)其推廣和應(yīng)用。

表1 空氣重金屬監(jiān)測結(jié)果（一）

表2 空氣重金屬監(jiān)測結(jié)果（二）

1 譚吉華，段菁春.中國大氣顆粒物重金屬污染來源及控制建議[J].中國科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào)，2013，30（2）：145-155.

2 黃 嬌.珠三角地區(qū)大氣重金屬的污染特征與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究[D].西安：長安大學(xué)，2016.