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摘要：本文根据突发性水环境污染事故的特点，调研了国内各大城市使用车载移动式水质监测设备的情况，针对目前常见的环境污染物，科学、系统地提出了具备操作简便、易于携带、快速定性及定量分析功能的车载移动式水质监测设备的配置方案。
关键词：车载移动式；水质监测设备
1 车载移动式监测设备国内使用现状
水是生命之源，水质安全与人民生活息息相关。然而，近年来，我国突发环境污染事件频发，如2005年中吉化双苯厂爆炸致松花江严重污染、2007年太湖蓝藻爆发致水体无法作为饮用水源、2014年兰州自来水苯污染致供水出现危机等事例。水质突发污染事件已引发全社会关注。如何进行快速、高效的应对，是每个环保及供水企业重点关注的问题。
突发性环境污染事故不同于一般的污染，突然发生、来势凶猛，在短时间内排放大量污染物质，对环境造成严重污染和破坏，给人民和国家财产造成重大损失[1]。一般来说，突发性环境污染事故应急工作包括两个方面，一方面是污染事故的应急处理与处置，另一方面是污染事故的应急监测[2]。面对突发性环境污染事故，能迅速科学地处置各类突发性环境污染事故、规范事后的管理工作，已成为环境应急事故工作的重点目标和方向[3]。事故现场一般应具备迅速利用小型、便携、简易、快速检测仪器或装置的能力，并能判断污染物质的种类、理化特性、浓度、污染的范围及可能的危害程度，能够正确地处置污染事故和制定恢复措施及时提供科学的决策依据[4-5]。
据了解，为了应对这个突发事故，有多个大城市已配置了车载移动式监测设备。目前配制比较全面的大致有几个大型单位，其在应急监测车上配备的设备除了常见的便携式分光光度计、生物毒性检测仪及小型测试盒以外，还配制一些对挥发性有机物及常见的无机污染物进行监测的仪器。如北京某单位在应急监测车上增配了车载GC-MS；上海某单位的应急监测车上增配了可移动式的GC-MS及流动注射仪；深圳某单位则在应急监测车上增加了车载GC-MS及便携式藻类分析仪。至于其它我国大部分地市、县级水源地的应急监测中，较少有成熟的车载移动式监测设备在现实中应用，大多数都是采样送回实验室分析检测，造成了应急反应能力严重滞后。
2 车载移动式应急监测设备的配置原则
突发性水质事故的监测工作具有不可预见性、监测对象复杂、监测范围广、监测周期长等一系列特点。因此，车载应急监测设备要求能快速鉴定、鉴别污染物的种类，并能给出定性或半定量直至定量的监测结果，可减少样品前处理，具备直接读数、使用方便、易于携带等特点。
因此，水质应急监测设备应遵循以下基本原则：
（1）实现监测数据的准确获取；
（2）实用性及操作性强、简单迅速；
（3）仪器本身无特别使用限制，性能较好；
（4）满足便携式或车载的可移动式要求。
应急监测装备配置还包括交通配置、通讯及图文数据传输配置、安全防护配置和其他辅助功能配置等，与主要的应急监测装备一起构成统一的应急监测系统。
3 车载移动式水质应急监测设备分析
从近几年的水污染情况来看，应急监测一般应具备测定无机常规项目及重金属、有机污染物及微生物快速测定等方面能力，下面将对几类移动式水质应急监测仪器进行分析。
3.1无机常规类便携仪器
无机常规类便携仪器中，便携式分光光度仪DR2800具备一定的便利性，虽与实验室分光光度仪相比灵敏度有一定差距，但对常见的无机污染物，如铁、锰、氨氮、总氮、磷酸盐、总磷、氰化物、砷化物等多个无机项目的测定准确度能力基本能满足要求，其内置还设有200多种测试方法的应用程序，在野外使用电源还可由电池提供。离子色谱仪可检测阴离子和部分金属项目，并且能实现多样品多项目的全自动操作，且用时短，检测结果精确度、准确度高，可达到国标方法的要求。比较常见的便携或车载式离子色谱仪是有CIC-H180、EP-600PC、ICS-2100，其中以车载式ICS-2100的检测准确度最高。不过其它两种便携式离子色谱仪的体积较小，在应急监测车上充电后即可到现场对样品采集检测，在车辆无法行驶到达的地方，采用这类仪器方便、快捷。因此，考虑到应急监测车的空间要求，DR2800、CIC-H180、EP-600PC更适合应急监测的需要。
现场应急如需检测挥发酚、阴离子洗涤剂等离子之外的常规无机项目，则需要用到连续流动注射仪，检测准确度和精确度可靠，但准备时间耗时较长、管路需经常维护、占用空间较大。因此，考虑便携性及多项无机检测能力，可配置便携式DR2800设备。
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3.2无机重金属类便携仪器
重金属的检测目前通用的方法是ICP-MS和原子吸收法，原子吸收法的灵敏度略好于ICP-MS,但从便捷性上来说，ICP-MS更方便快捷，它可以同时对同一样品进行多种项目的检测，效率高，用时短，在应急监测这种需要和时间赛跑的实验中，ICP-MS是更好的选择。
从目前国内所了解的资料来看，把ICP-MS体积做小，能运用到应急监测中的有Expec 7000M。其检测能力能覆盖现行水质标准，具备扩展性、低检出限、多元素分析、形态分析及痕量检测能力，分析精度高，数据准确；能准确测量生活饮用水标准（GB 5749-2006）、地表水环境质量标准（GB3838-2002）中的金属元素，尤其是铍、镉、铬、汞、锑、铊、砷等；具备通过气候类、机械类环境实验测试能力，可克服气候温度、路面颠簸等不利条件；体积相比正常的ICP-MS缩减50%，并且使用优化材料，重量减轻25%，拥有集成气路设计、紧固连接及三维减震技术。实际应用中，Expec 7000曾在天津爆炸事件中应用于现场监测，监测结果与第三方机构比对得到了较好地验证。
3.3有机类便携仪器
有机类的便携设备是以气相色谱或者气质联用的设备为主，可以检测多环芳烃、农药残留、有机溶剂和抗生素等多种有机污染物。移动式气相色谱仪（GC）可利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离，检测样品需选择对应的检测器，不同种类的有机污染物需配用不同的检测器来检测。移动式气相色谱质谱仪（GC-MS）可利用气相色谱对有机化合物具有有效的分离、分辨能力，质谱还能够准确鉴定化合物，定量检测上具有一定程度上的广谱性，不需频繁更换检测器，准确度及效率高。同时，GC-MS联用的优势可有选择地只检测所需要的目标化合物的特征离子，提高检测灵敏度还能实现了分析技术的计算机化。因此，GC-MS是有机类便携设备的优先选择。
目前国内移动式GC-MS主要有手提便携式GC-MS和车载式GC-MS这两类。车载式的GC-MS中应用较多的型号5975T目前已停产；手提便携式气相色谱质谱仪中有应用较广的HAPSITE和最新生产的Mars-400 PLUS。从二者性能数据上看，差距不大，个别项目Mars-400 PLUS略占优势。但到目前为止两者具体应用实例都比较少，无法从实际应用中看出二者的优劣。从报价上看，Mars-400 PLUS的价格是HAPSITE的一半，性价比相对较高。
Mars-400 PLUS具有以下特点：进样形式多样，可检测VOCs和大部分SVOCs，具备优异的便携性，能较好的应用于监测车无法靠近的监测点进行现场检测。实际应用中，利用Mars-400 PLUS现场对水中11种挥发性有机物进行检测，采用固相微萃取法对样品进行预处理，在10min内可完成11种VOCs的分离，方法检测限(MDL)为0.1μg/L，效率较高。
3.4生物类便携仪器
生物类便携设备，可分为5 类: 便携式水质毒性分析仪、ATP 荧光法微生物快速检测系统、大肠埃希氏菌耐热大肠菌群测试片、大肠菌群快速检测试系统、叶绿素及藻类检测。
生物类便携设备中自动化程度较高、应用较广的是微生物快速检测系统。目前据了解微生物快速检测主要应用ATP方法，即通过检测样品中ATP与荧光素酶的发光反应，得出光单位读数，经换算可估算出样品中ATP总数水平，进一步间接判断样品中微生物总数，为水体的微生物现场快速检测提供定性参考，可粗略判断水质的微生物污染情况。
据调研，在微生物快速监测方面，做得较好的型号是Ensure。它主要是应用酶底物法对大肠杆菌进行快速定性、半定量检测，即当有目标菌存在时，其含有的特异性酶与特异性底物反应并产生光，并可用高灵敏发光仪进行检测。根据样本中目标菌数量的不同，检测时间在6到8小时之间，相比国标方法时间大幅减少，该方法还通过美国分析化学家协会AOAC认证。
4 车载移动式水质监测设备配置方案
车载移动式水质监测设备应考虑仪器的实用性、操作性及简便性，数据的准确性，满足车载便携式等要求，还应具备一定的样品前处理能力，对一些无法在现场完成检测分析的样品进行富集浓缩和有效储存等。根据上述内容，本文对近几年使用较多的车载移动式应急监测仪器进行比对，建议可进行如下配置：
5 小结
本文比对了各类移动式水质监测设备在测定无机常规项目及重金属、有机污染物及微生物等方面的应用情况，综合选择了适合在车载移动式应用的水质监测设备，可达到现场快速鉴别各类主要污染物、准确报出结果、操作简便及易于携带的效果。车载移动式水质监测设备推荐做如下配置：
（1）无机常规检测项目可配置便携式离子色谱仪（型号：DR2800）；
（2）无机重金属类检测可配置电感耦合等离子体质谱（型号：Expec 7000M）；
（3）有机类检测可配置气象色谱质谱联用仪（型号：Mars-400 PLUS）；
（4）微生物检测可配置便携式水质快速检测系统（型号：Ensure）。
参考文献
[1]谢红霞.胡勤海.突发性环境污染事故应急预警系统发展探讨[J].环境污染与防治,2004.26(1):44—45,69.
[2]马骁,连萍.加强环境污染事故的应急监测[J].内蒙古环境保护.2005,17(2):34—36.
[3]陈佐.突发性环境污染事故分析与应急反应机制．铁道劳动安全卫生与环保.2002.(1).
[4]李国刚.环境化学污染事故应急监测技术与装备.北京:化学工业出版社,2005,5.
[5]陈宁.边归国．突发环境污染事件应急监测与处置仪器设备的配置.环境监测管理与技术,2007,4.
论文作者:张子锋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/23
标签：移动式论文; 设备论文; 无机论文; 突发性论文; 环境污染论文; 快速论文; 污染物论文; 《防护工程》2017年第18期论文;