便携式气质联用仪在环境污染事故应急监测中的应用实例
摘要:随着经济的蓬勃发展,化学品生产、使用、运输、贮存企业数量也相应增加,而部分从业单位危险化学品生产管理水平不高、安全意识不足,造成突发环境污染事故多发频发压力较大。天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故和江苏响水天嘉宜化工有限公司“3·21”特别重大爆炸事故为代表的突发环境事件教训惨痛,不仅造成人身安全和社会经济的重大损失,还构成致癌、致畸和致突变污染物中长期环境风险潜在影响。突发环境事件发生后,应急监测人员通常根据已掌握的物料使用情况及污染产排特征来推断和筛选污染因子,按照监测点位布设规则在现场采用速测仪开展定性或半定量快速分析,同步采集样品并转运至实验室进行定量分析。由于难以全面掌握事发企业日常和事故性排放下的污染特征,而事故现场通常使用的层析法和电极法速测仪具有待测因子特异性,只能测试特定污染物,无法及时准确的覆盖实际污染物种类,污染因子识别和监测点位布设盲目性较大,加之送检样品采集载体区别于具体待测因子、检测方法而有不同,造成送检样品数量受限,加之送检路程、交接样手续、样品前处理、实验室标准分析方法耗时较长等因素影响,势必造成服务于现场情况研判和应急处置决策的监测数据覆盖度不足、时效性滞后。广谱、快速、准确的现场监测技术,是实现迅速查明污染物种类型和浓度,动态分析和跟踪污染源强和影响
程度、波及范围,保障应急管理和善后处置工作针对性开展的有效技术手段。相比于台式气质组合装置,便携式气质联用仪具有启动时间短、具有快速分析模式、便于现场移动作业等优点,可现场迅速识别有机污染类型和浓度,、动态分析和跟踪污染源强和影响程度、波及范围、勾勒污染区域,从而保障应急管理和善后处置工作的针对性,具有实验室分析方法不可替代的优势。
关键词:便携式气质联用仪;环境污染;应急监测;应用实例
引言
目前,实验室气质联用分析,需要样品采集、保存、运输、交接等多个环节,顶空进样器平衡温度和谱柱升温程序耗时较长,数据时效性难以满足应急事故现场处置决策需求。便携式吹扫捕集-GC/MS相比传统的实验室台式机,具有体积小、携带方便、适用于野外作业,可选择内置或自定义速测程序等优势,简单、准确、快捷,在突发环境应急实践中具有广泛的应用前景。
1环境污染事故应急监测
在未来10到15年,我国生态环境保护工作的主要目标是将解决水、气污染突出问题,使水环境与空气环境质量能够达到相应的环境功能区标准,并促使整个生态环境得到极大程度的改善,让人们能够居住在更加安全而且舒适的环境,并且食用更加放心的水和食物。作为当前环境管理工作中最重要的技术支撑内容之一,环境监测工作尤为重要:1)对当前我国环境质量、工作现状及变化趋势进行快速及时准确的响应,并能够及时将变化情况进行报告。2)对当前我国污染源排放过程中主要的污染物种类和污染物的排放总量进行及时的确定。3)对环境质量出现变化的原因进行排查分析,并基于生态环境保护与污染防控的原则,提出环境质量改善的相应对策。4)加强环境污染事故应急处理与检测能力,化解环境污染事故风险。5)对我国当前环境履约工作提供技术支撑。本文着力于便携式气质联用(GC/MS)在环境污染事故应急处理过程中的应用实例分析,探讨方法的针对性及实用性。
2便携式气质联用仪水质异味事件监测应用实例
气质联用(GC/MS)被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定,具有GC的高分辨率和质谱的高灵敏,是对较复杂成分样品定性定量的有效工具。
2.1实例概况
某5月15日上午6时45分左右,我站接到某河流码头船员举报称A河与B河交界处附近水质有异味,水域空气中也弥漫着严重的刺激性气味,无法确定特征污染物。我站技术人员立即携带便携式气质联用仪赶赴现场。
2.2仪器条件与测试步骤
运用HAPSITE ER便携式GC-MS中ER_HSS_Tri-bed_h方法,取20mL水样放入顶空进样器中平衡,气态样品经Tri-Bed预浓缩管浓缩后进行GC-MS分析。
谱条件:40℃保持1.5min,分流30%,以30℃/min升温至100℃,分流10%。载气为高纯氦气。质谱条件:扫描范围45~270m/z,70eV。吹扫捕集参数:吹扫温度50℃,吹扫时间10min;热脱附条件:热脱附温度250℃,脱附时间2min。
2.3实验结果
对某河流码头采集的水样快速定性出水体污染的特征污染物是以二乙基二硫醚为主体,含有乙基异丙基二硫醚、乙硫醇、异丙硫醇、二异丙基二硫醚、乙基正丙基二硫醚、二乙基三硫醚和甲基乙基二硫醚等8种硫醚、硫醇类化合物。半定量浓度大约分别为二乙基二硫醚3.08m
g/L,乙基异丙基二硫醚0.748mg/L,乙硫醇0.248mg/L,异丙硫醇9.62×10-2mg/L,二异丙基二硫醚7.28×10-2mg/L,乙基正丙基二硫醚5.63×10-2mg/L,二乙基三硫醚2.36×10-2mg/L,甲基乙基二硫醚1.37×10-2mg/L(谱图见图1)。对下游的各饮用水源地表水进行8天跟踪监测,所有监测断面均未检出特征污染物。
2.4结果分析
运用便携式气质联用仪对各饮用水源地表水进行跟踪监测,并采取根据二乙基二硫醚的物化性质(硫醚、硫醇类化合物具有刺鼻的恶臭气味,难溶于水,密度0.993g/mL,相对密度比水小),在事发现场采取围隔控制、吸油毡和活性炭布吸附措施,严格控制污染范围;同时,
在下游水源地准备了活性炭和高锰酸钾以备不时之需,确保用水源地水质安全,有效稳定了社会舆情。
3便携式气质联用仪土壤挥发性有机物定量测定应用实例
3.1样品处理步骤
称取一定量的土壤样品经甲醇萃取后,一定温度条件下,顶空瓶内样品挥发性组分向液上空间挥发,产生蒸气压,气液固三态达到热力学动态平衡后,通过载气和探针将气态中的挥发性有机物引入到气相谱—质谱仪中进行分析测定。
3.2仪器试剂
甲醇中苯标准溶液,浓度为989mg/L。甲醇中4-氟甲苯溶液(内标物),浓度为990mg/L。便携式气质联用仪为HAPSITE ER2686/HSS70100824
3.3仪器条件
王林事件始末谱条件:谱柱流量:1.0mL·min-1,柱温程序:初温60℃,保持7min,以20℃·min-1升至150
℃,再以10℃·min-1升至180℃保持30s。采样探头温40.0℃,阀温70.0℃。质谱条件:质谱扫描范围45~300u,离子源能量70eV。