浅析XactTM·625空气重金属监测车在应急监测中的应用

2018-06-19张旭

中国资源综合利用 2018年4期

张旭

（广东省环境监测中心，广州 510308）

近年来，我国社会经济不断发展，人民生活水平持续提高，空气污染状况却愈发严峻，并且呈现出复合性、区域性等特点。由重金属造成的突发性环境污染事故潜在风险尤为突出，对于重金属污染的应急处置已成为我国相关部门的重要关注对象，只有提高相关部门对突发性环境污染事故应急处理能力，才能降低环境污染事故造成的损失，进一步保障人们的生命财产安全。

1 环境空气重金属污染现状

我国近年来重金属污染事件频发，多地出现了儿童血铅超标、砷污染、镉污染事件。大气中重金属污染源主要为工业生产、燃煤烟气排放、汽车尾气排放等，其中工业生产以金属冶炼、陶瓷及含重金属废物处理处置行业为主。据环境保护部统计，仅2009年一年，环境保护部接报了十余起重金属、类金属污染事件，2011年，国务院正式批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，充分体现了我国政府对重金属污染防治的高度重视[1]。

2 重金属污染对人体的影响

重金属污染可对人体健康造成严重危害，具有不可降解性、生物毒性和生物累积性，可通过呼吸、皮肤接触等方式进入人体，一旦进入人体器官，便可大量富集，同时又可与体内有机物质结合并转化为毒性更强的金属有机化合物。环境空气中最常见的重金属元素有铅、镉、铬、镍等，这些金属对人体健康有很大的危害。

2.1 铅金属

铅为有毒重金属，铅及其化合物通常是以蒸气、烟气及粉尘形态通过呼吸道进入人体，也有部分通过饮食经消化道进入人体。铅对机体的损伤包括对神经系统、骨髓造血系统、免疫系统、消化系统及其他系统的毒害作用。

2.2 镉金属

镉为最易在体内蓄积的毒物，主要蓄积于肝脏和肾，能对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼以及血液系统产生一系列损伤，对细胞、体液免疫进行抑制，具有一定的致癌和致突变性。镉已被美国毒物管理委员会列为第六位危害人体健康的有毒物质，被国际癌症研究中心归类为第一致癌物。

2.3 铬金属

铬可以经皮肤、呼吸道及消化道进入人体，铬是人体必需的微量元素，但如果摄入过多，可能造成健康损害，引起肾脏、肝脏、神经系统和血液的广泛病变，导致死亡。长期职业接触、空气污染或接触含铬高的灰尘，可引起皮肤过敏和溃疡，导致鼻腔的炎症、坏死，甚至肺癌；铬经口摄入，可引起胃肠道损伤、循环障碍和肾衰竭。

2.4 镍金属

镍是人体必需的生命元素，在人体内含量极微，正常情况下，成人体内镍含量约10 mg。镍也是最常见的致敏性金属，约有20%的人对镍离子过敏，镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里面，从而引起皮肤过敏发炎，一旦出现致敏症状，镍过敏能无限期持续。同时，镍也是肿瘤的促进因子，它的致癌作用已引起全球的关注。与镍粉接触的工人呼吸道肿瘤明显增大，并且环境汇总镍含量与鼻咽癌呈正相关。镍还可以诱发直肠癌、咽癌、口腔癌和肺癌等。

3 XactTM·625空气重金属仪

空气重金属监测车采用美国XactTM·625搭载而成，可同时在线监测大气中多种重金属（即从元素钾到铀的金属元素），到污染事故现场后可1 h监测1次数据，并将实时数据无线传输到应急指挥中心。XactTM·625空气重金属仪的示意图如图1所示。

图1 XactTM·625空气重金属仪

XactTM·625基于过滤技术和非破坏性的X射线荧光技术（XRF），同时测量环境空气中多种重金属元素。环境空气通过颗粒物粒径选择进样口（PM2.5、PM10或TSP）被捕集，空气被抽入取样和分析模块，并通过滤带收集颗粒相金属，仪器同时测量样品体积及气象参数。采样后，过滤带吸附的颗粒物进入XRF分析金属的位置点，计算出各种重金属的质量（MiXact），除以总样本体积量（Vt），算出金属浓度，以每立方米奈克为单位（ng/m3），表示空气样本（CiXact）的金属浓度值。空气样本各金属浓度的计算公式如式（1）所示。

为确保获得准确的监测结果，仪器使用前进行Energy检查、空白带检查、标准膜检查、Upscale检查等一系列质控操作。XactTM·625内置有标准值为4 050 μg/scm钯元素时刻保证仪器的稳定性，检查值与标准值误差在±5%以内，仪器性能稳定，监测结果可靠；还可利用仪器配置标准金属膜，进行手动模式检查；XactTM·625在分析过程中，每天凌晨会自动校准对比铬、镉、铅三种元素，以确保仪器处于稳定的工作状态。

4 XactTM·625空气重金属监测车应用于应急监测

突发性环境污染具有发生的突然性、形式的多样性和成分的复杂性，与一般的环境污染具有本质的差别，应急监测项目往往一时难以确定，要在最短的时间内采取定性以及定量分析，确保数据分析结果的精确性，才能降低环境污染事故造成的损失。应急监测工作具有突发性和不可预知性等特点，从而给环境监测工作带来了诸多困难，无法随意获取标准样品。XactTM·625空气重金属仪与监测车的组合有效地解决了这一问题，搭载XactTM·625空气重金属仪的监测车开到污染事故现场，可以对环境空气中多种重金属进行实时监测，为污染事故处置人员提供监测结果，从而为应急措施的制定争取了时间。

图2 XactTM·625空气重金属监测车

以广东省珠三角城市群为例，由于佛山是典型的陶瓷制造基地，东莞有全国最大的虎门沙角火电厂群，并且拥有大量的造纸和纺织印染企业，每年消耗大量的燃煤，导致大气重金属污染严重[2]。在企业生产过程中，不遵守操作规程或设备、管道、阀门破裂会造成有毒有害物质泄漏，它们均有可能造成环境污染事故，XactTM·625空气重金属监测车完全可以满足此类环境污染事故应急监测的要求。

为了进一步强化落实环境安全的主体责任，提高突发环境污染事故应对能力，减少因事故造成的环境污染、人民群众生命和财产损失，保障经济社会发展和谐稳定，各级环境监测机构每年都会组织1～2次突发环境污染事故应急演练。2017年12月4日，广东省环境监测中心开展了突发环境污染事故应急演练。在应急演练中，XactTM·625空气重金属监测车的优越性得到充分的体现，其快速准确地获得了22种重金属的实时监测数据（钯为内置标准元素），如表1、表2所示。

5 结语

XactTM·625空气重金属监测车利用X-射线荧光分析测量原理，对环境空气中原子序数在钾到铀之间的多种金属元素同时测量，具有检出限低、操作方便等优势。鉴于我国环境污染形势依然严峻，突发环境事件种类多样，人们应认识到XactTM·625空气重金属监测车在突发性环境污染事故应急监测中的重要性，积极促进其推广和应用。