美国水污染源手工监测技术体系概略

罗财红,徐 静

(重庆市环境监测中心,重庆401147)

美国水污染源手工监测技术体系概略

罗财红,徐 静

(重庆市环境监测中心,重庆401147)

编者按:水污染源监测技术方法是实施水污染源监控监管的基础。近年来,国家日益重视该体系的建设,除环保部对水污染源监测技术方法研究的资助力度逐年加大外,国家设立的重大专项“水专项”中也包含了大量水污染源监测技术体系研究的内容。但究竟建立一个怎样的污染源监测技术体系,才能更有效地提高水污染源监测数据的科学代表性,还有待进一步研究。本文通过介绍美国的水污染源实验室监测方法体系、辅助支撑技术体系,以期为中国建立完善的水污染源监测技术体系提供借鉴。

1 监测污染物

美国的清洁水法案(CWA)将污染物划分为三类:常规污染物、毒性污染物和非常规污染物。依据“40 CFR 401.16”,常规污染物有五种,分别是:五日生化需氧量、总悬浮物、粪大肠菌群、p H、矿物油及植物油。毒性污染物有65种,被进一步提炼成126种“优控污染物”,分别是氰化物、石棉、13种金属、25种农药/PCB污染物和86种非农药/非 PCB有机污染物。常规污染物和毒性污染物名单外的污染物即是非常规污染物,分别是毒性(急性或慢性)、化学需氧量、不在“优控污染物”名单中的金属和有机物、放射性和色度。

2 监测方法体系

美国清洁水法案(CWA)304(h)条款要求EPA发布适用于分析上述污染物的方法,这些方法因此常被称之为“304(h)方法”。由于这些方法大多参考“40 CFR Part 136”或者“40 CFR Part 405-500”,因此也被称为“136部分的方法”。对于许多污染物,这些方法由多个组织发布,包括 EPA、美国地质调查(USGS)、ASTM国际(正式的被称为美国测试和材料国际协会)等自愿统一标准的组织,以及仪器和测试设备的生产商等。

在实际运用过程中,美国的水污染源手工监测方法包括EPA已批准的分析方法和未经批准的其它监测方法两大类。美国水污染源方法的构成情况见图1。

已批准的方法分为废水/环境水通用分析方法和特定行业的分析方法两类。主要是“40 CFR Part 136”、“40 CFR Part 439”、“40 CFR 455”批准可以使用的方法。其中水污染源的“136部分的方法”包括:(1)表IA批准的生物方法名单;(2)表 IB批准的无机测试程序;(3)表IC批准的非农药有机物测试程序;(4)表ID批准的农药测试程序;(5)表IE批准的放射性测试程序;(6)表IF批准的药类污染物测试方法;(7)表 IG农药活性成分测试方法;(8)表IH批准的环境水体微生物方法。“40 CFR Part 439”为批准的制药行业废水分析方法。“40 CFR 455”为杀虫剂化学行业废水的分析方法。特定行业的方法适用于分析特定污染源排放废水的性质或者具有行业特征的污染物的情况。

未经批准的其它方法包括通用方法和生物体方法。未经批准的方法不得广泛使用,也非强制要求使用,主要在特定行业的研究或者全国范围的调查时使用。

3 监测的辅助技术支撑体系

3.1 样品采集保存的技术规定

美国国家污染物排放消除系统(NPDES)分别对污水处理设施和工厂废水预处理设施的采样做出了规定。“40 CFR 122”对采样作出了规定,要求p H、温度、氰化物、总酚、余氯、矿物油及植物油、粪大肠菌群、粪链球菌、大肠杆菌、肠道球菌和挥发性有机物需单次采样;其余污染物在24小时内采集不少于4次样品,混合后分析。“40 CFR 40”预处理设施的排放要求对痕量金属、挥发性有机物、单次及混样的采集做了详细规定。“40 CFR part 136”的表二对样品的保存和保留时间作出了明确规定,位于表下面的注释对样品的采集和保存至关重要。各分析方法中也有采样规定。一般而言,“40 CFR part 136”表二的规定往往是对一类物质作出的规定,分析方法针对具体的物质作出的规定,因此更具体。

美国水污染源监测方法组成图

3.2 质量保证和控制的规定

EPA制定了一系列的通用质量管理规定,指导环境监测的质量管理和控制,包括12个QA/G系列、3个QA/R系列和其它的5个共20个质量管理规定或指南,对EPA管理人员、实验室工作人员工作的各个环节,如计划方案的设计、数据的审核评估等作出了详细的质量管理要求。

对于废水监测,在每一个方法中均有QA/QC的内容。此外,当一种污染物有多个EPA批准的方法可选用时,管理者、实验室工作人员制定了各种水平和类型的 QA/QC措施。对于即使使用的是EPA发布的方法,但其QA/QC不足的情况,EPA对其QA/QC也做出了补充规定,例如要求分析人员选择参考其它等效方法的QC、国家环境实验室认证协会的相关规定或者其它标准的规定等等。并规定了12项基本的、必需的质量控制检查内容,包括:能力证明文件、方法检测限、试剂空白、实验室加标空白、基体加标、内标/替代物标准(有机和放射分析适用)、校准、质量控制图、改进行为、QC检查的指定频率、QC接受的原则和一批样的精密度。

3.3 辅助性技术参考指南

针对废水样品分析过程中碰到的技术问题,美国EPA水科学技术办公室工程和分析办公室的分析方法处先后发布了两个版本的《清洁水法案分析方法中分析化学问题的解决办法》,其中1993年版本因其南瓜封面被称为南瓜书。这个技术文献推荐了记录和解决废水样品分析过程中碰到问题的解决办法,涵盖采样要求、修订方法的灵活性、记录基体干扰的数据要求、基体干扰报告的档案管理、基体干扰的解决办法等9个方面的内容,对于减轻干扰等问题具有重要作用。

为增加废水监测方法使用的灵活性,并鼓励使用新技术,EPA水科学技术办公室工程和分析分办公室的分析方法处制定了《EPA水分析方法的灵活性和批准指南》,这也是该部门制定的“畅通计划”的指导性文件,并非一个EPA的政策或者程序。该指南为废水方法的改进提供了捷径,实验室只需证明并记录修改后的方法比修改前具有等同或更优的测试结果,就可以不经过EPA的正式评估来修正已被批准的方法。当然,这个灵活性并非无限的,总结起来有两类:一是显而易见的灵活性,即有限的灵活性,这主要指原来的方法中原本就有“应该”或“等同的”字眼等描述,实验室在实施方法的灵活性时,只需满足原标准方法规定的质量控制要求就可以了。另一类是“畅通计划”提供的灵活性,包括(1)对于特定物质和设备,指定一种参考分析方法,只要满足方法的质控要求,不管原方法是否允许灵活调整,均可对方法实施修正。(2)只要证明修正后的新方法更优且没有其它已批准的方法使用该技术,可以修正前处理技术和定量技术。(3)方法规定分析目标物的灵活性,即对方法分析的目标物范围在保证满足质控要求的情况下予以调整。(4)增加新目标物的灵活性。(5)新方法、筛选方法和修正方法的灵活性。这个“畅通计划”的实施,一方面鼓励了新技术的使用,另一方面因已批准方法的修正可以不经EPA再次正式批准,既有利于 EPA加快新方法的审批速度,也有利于监测方法处于不断动态更新的良性循环状态。

4 技术发展趋势

美国的污染源监测方法体系经过几十年的建设,已经较为完善,既有大量成熟的需强制遵守的方法,也有不断完善方法的更新机制。但也存在针对同一目标分析物,各种版本和不同机构发布的方法之间、各个机构制定的质量控制措施之间的兼容性和可比性的问题,基体干扰较为复杂的情况尤其如此。针对这些问题,EPA周期性地修订“40 CFR parts 136”批准的方法清单和样品采集/保存程序。近期正在开展:(1)对批准的方法进行筛选,尽可能采用最新版本,如标准方法第18、19、20和21版的内容。(2)对于各种版本方法质量控制QA/QC的一些不一致处,指定必要的质量控制,补充其它遗失之处或对不一致处加以说明。(3)推荐一些新方法,如LDO方法,快速的硝酸盐方法等。(4)新方法研究重点主要是制药和个人保健产品、固醇类和荷尔蒙类样品保留时间及分析方法的研究 、使用qPCR技术有效快速测定病原体技术协议的研究等。

5 结 语

中国已建立了方法数量较大的水污染源监测方法库,与美国相似,也存在针对同一目标分析物,各种版本和不同机构发布的方法之间、各个机构制定的质量控制措施之间的兼容性和可比性的问题。此外,排放标准的制定与排放标准中控制污染物分析方法的研究不同步的情况尤为突出,常出现排放标准的附录中提供控制的目标污染物分析程序的情况。因此,美国将监测方法进行分类并限制使用范围的做法,以及鼓励方法的灵活性、多样性和新技术新方法研究的做法值得借鉴。

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1674-2842(2010)03-0057-03

2010-04-05

罗财红(1972-),女,重庆人,硕士,现从事环境监测管理工作。