便攜式氣相色譜儀在環境應急監測中的應用研究

梁華炎

（茂名市環境保護監測站廣東茂名524500）

便攜式氣相色譜儀在環境應急監測中的應用研究

梁華炎

（茂名市環境保護監測站廣東茂名524500）

目前的環境監測中，對空氣、土壤和水體中揮發性有機物和半揮發性有機物的測定同時是使用便攜式氣象色譜儀來完成。以此為背景，本文簡單介紹了便攜式氣象色譜儀的種類和性能，并對其在環境應急監測中的重要性進行了闡述，同時對傳統檢測和儀器檢測進行了比較，簡單剖析了儀器監測所顯示的優質特點。

便攜式氣相色譜儀；環境監測；應用；監測器

傳統的氣象色譜儀體積較大，需要配置輔助使用的儀器如鋼瓶。氣體發生器等也較多，在進行測定時需要較多的準備工作，在攜帶方面也較為困難，因此不能滿足對突發事件進行實時監測的要求。而便攜式氣相色譜儀則具有攜帶型突出，不需過多輔助器材，對工作條件的要求不高的特點，能夠做到有效的實時監測。而其本身的測量應用廣泛、具有較高精度、分析數據的速度快也在很多應急環境監測中起到了重要的作用。如對石油、醫藥和化妝品公司廢水廢氣的排放監測；建筑家裝材料和家具的有害氣體排放監測；以及對農產品生產基地現場和作物中的農藥監測等。應用便攜式氣相色譜儀，能夠有效的對周圍生存環境進行實時測量，方便有關部門及時管理，與人民生活息息相關。茂名地區作為一個工業和產業的重城，對環境進行有效的應急監測是十分重要的，而監測站在近年來的工作中，也引入了各種便攜式氣相色譜儀，以此來提高應急環境監測的實時性和準確性，為茂名地區的環境控管提高了很大的幫助。本文以此為背景，對幾種常用便攜式氣相色譜儀進行介紹，并將傳統監測與儀器檢測對比，剖析便攜式氣相色譜儀的特點和重要地位。

1　對幾種常用便攜式氣相色譜儀的介紹

1.1便攜式氫火焰（FID）氣相色譜儀

氫火焰氣相色譜儀（FID,flame ionization detector）的主要工作原理是，通過氫火焰作為電離源來對被檢測物質進行電離，然后監測電離后產生的微電流。這種便攜式氣相色譜儀對有機物的相應十分靈敏，被監測物質的含碳原子數能夠直觀的從響應值進行評估，總體而言操作簡單，結構也不復雜。但便攜式氫火焰氣相色譜儀在進行應急環境監測時，也有十分明顯的缺點和不足。首先，它在進行監測時是需要輔助鋼瓶和氣體發生器的，他需要載氣、燃氣和助燃氣的輔助才能夠開展有效監測，雖然攜帶起來比傳統氣相色譜儀要稍顯簡便，但在同類便攜式氣相色譜儀中沒有突出優勢，并且在工作時需要點火工作，可能會導致部分突發性環境污染事件的監測過程產生一定的危險性，因此并不能廣泛應用于應急環境監測中，而實際上我站在進行應急環境監測中，實際購買和使用氫火焰檢測器的情況也比較少。

1.2便攜式熱導檢測器（TCD）氣相色譜儀

便攜式熱導檢測器（TCD,thermal conductivity detector）是一種利用物理常數來監測被檢物質情況的整體性能檢測器，他通過被測組分和載氣熱導系數不同來進行響應，濃度差異則體現了被檢測環境的具體情況。對于該種熱導檢測器基本理論，工作原理和響應特征方面的研究，早在上個世紀60年代就已經成熟。便攜式熱導檢測器能夠對所有物質產生響應，其各方面的研究和技術已經十分成熟完善，在價格和性能方面都處于一個相對不錯的水平，而且其本身結構雖然較為簡單，但并沒有影響監測效果，并且屬于非破壞型檢測器，因此直到現在市場都具有一個不錯的銷售額度和市場占有率。我站進行的應急環境監測中，使用到便攜式熱導檢測器氣相色譜儀的情況也比較多。然而，這種監測器的缺點是，相較于目前基于其他理論和工作原理的新型便攜式氣相色譜儀，熱導檢測器氣相色譜儀的精準度由于其基于舊技術的工作原理，導致熱導檢測器對應急環境監測的靈敏度還不夠高。

1.3光離子化檢測器（PID）氣相色譜儀

光離子化（PID,photo ionization detectors）檢測器氣相色譜儀主要用于監測某種物質在空氣中的濃度。被測物質被帶入離子化室后，通過對其進行光源光子能量照射的方式將其電離，電離之后會產生離子和電子，他們在正負電場的作用下會產生微弱電流，而光離子化檢測器對這種電流強弱的監測就能夠對被測物質的數據進行分析和評估。其中，被用作光源光子能量的物質通常是紫外燈。這種檢測器的靈敏度相當高，而且響應范圍也比較廣，我國在近幾年也一直加強對光離子化氣相色譜儀的研究。

2　使用氣相色譜儀監測的優點

相較于傳統監測，使用氣相色譜儀的優點主要分為物理優點和實效優點兩個方面。其中物理方面的優點分為如下兩個個方面：（1）體積較小，不需要配合繁多的輔助裝備如鋼瓶和氣體發生器等，便于攜帶；（2）對物理環境要求小，自身的監測范圍比較廣泛，可以與很多被檢測物質產生響應，能夠適應各種工作環境；而在實效優點上又有如下幾個特點：（1）靈敏度高，數值精確，能夠高度實行對環境的監測，使監測結果更接近實際情況，對后續工作提供了一份可信度高的實驗依據；（2）監測周期短，應用氣相色譜儀對環境監測的響應時間非常短，而其對相應數據進行分析，得出結論的耗時也非常短，通常幾分鐘至幾十分鐘既可完成從開始監測到完成分析的過程，有助于相關部門及時對相應企業和地區做出整改要求，達到應急環境監測的目的。當然，氣相色譜儀也有比較明顯的不足之處，那就是其不能根據色譜峰直觀而清晰的得出定向結論，需要利用已知物的色譜數據對照作為輔助分析手段，才能夠對結果又一個定性的分析和總結。總體而言，使用氣相色譜儀對應急環境進行監測，能夠有效提升監測效率，精準獲得監測結果，節省時間，達到應急監測的需求，將成為之后應急環境監測的主力監測手段。

3　具體應用實例

某日凌晨，茂名325國道200km處(嶺門段)發生了一起交通事故,一輛裝有24t危險品的槽罐車發生意外,沖入稻田后側翻,罐體頂蓋部發生苯乙稀泄漏。一旦有毒氣體隨風擴散,附近村民必遭其害,泄漏出來的苯乙烯如遇明火就會燃燒爆炸,離事故現場百米處的加油站的安全受到嚴重威脅。政府部門對附近近千余名村民進行了疏散轉移,并對事故地100m范圍內全面戒嚴。茂名市環境保護監測站于3:40接到通知,4:20到達現場,用氣象參數測試儀確定主導風向后,用便攜式GC-MS從下風向由遠至近進行掃描,確定污染。用便攜式GC-MS對未遭到污染區域的空氣進行掃描,然后向事故發生地緩慢,對周邊空氣進行掃描,當行進到距事故發生地20m左右處時,質譜圖顯示總離子流電流值(TIC值)急劇增加,譜圖出現躍進現象(圖1)，由此可以確定該處為污染的邊界。經13個多小時的共同處置,罐內苯乙烯得到安全駁載,肇事車輛被拖離現場，交通也得到恢復。

圖1　事故現場掃描譜圖

4　監測站在未來應急環境監測中應注意的問題

茂名作為一個重要的化工城市，對環境的應急監測應該時刻都保持就緒。如果在對農產業基地，與對農作物及其副產品的環境監測不能保證及時且有效的話，則可能會導致高危害的農作物產品的出產，以及影響土地健康狀況的事情發生，對人民的糧食供給和農業發展都帶來極大的阻礙；而在工業方面，如果不能及時對其進行監測和控管，則可能放任了高污水和污染氣體的排放，惡化了環境，影響了人民的正常生活。為了保證茂名地區的經濟的可持續發展和生態環境的良好，我站應當保證應急環境監測的萬無一失。針對這一點，可以更多的引進優質、高效的便攜式氣象色譜儀，并在合適的情況下正確地對其進行使用，同時加強環境監測工作的管理和調配，有效增強應急環境監測的開展。

5　結語

便攜式氣相色譜儀總體來說，采樣較為快速，對監測數據的分析也較為精確，與其他監測器材相比，其攜帶性能也較為突出，對工作條件的適應能力強，是當前環境監測中對VOC和SVOC進行快速采樣測定的主要儀器，為未來環境監測系統的實效性提供了很強的保障。而在多種便攜式氣相色譜儀中，光離子化氣相色譜儀和微氬離子檢測器的靈敏度是比較突出的。對于它們的研究目前我國和外國都在進行尖端的實驗和發展，我們作為這些技術設備的一線應用單位，應該時時關心，積極對待，對實效強，使用方便的設備大力引入，保證應急環境監測的工作能夠順利進行，為生態環境的保護負責，為企業的良性發展和人民的健康生活提供保障。

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