對水污染事件應急監(jiān)測的研究

李躍奇 李明 邵璇

（黃河水利委員會水文局，河南鄭州 450004）

對水污染事件應急監(jiān)測的研究

李躍奇 李明 邵璇

（黃河水利委員會水文局，河南鄭州 450004）

通過對水污染應急監(jiān)測及應急監(jiān)測技術存在問題的分析，闡述建立應急監(jiān)測技術支持系統、優(yōu)化應急監(jiān)測系統對完善應急監(jiān)測預案的重要作用，以期為避免重大污染災害發(fā)生提供決策依據。

水污染事件；應急監(jiān)測；分析方法；化學品

按照SL 219-2013《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》應急監(jiān)測要求，當某一水域有水污染事件或疑似水污染事件發(fā)生，或區(qū)域發(fā)生環(huán)境污染可能波及到水污染，負責該水域監(jiān)測的水質監(jiān)測機構應開展應急監(jiān)測和調查，并作出書面報告，報告的內容包括污染物種類、物理化學性質、數量、入河方式、擴散方式、濃度及影響范圍與污染類型等。但在實際工作中由于種種原因，常常不能在報告中給出較為完整的內容，或將其定性為非水污染事件。

1 水污染應急監(jiān)測工作存在問題

在水污染事件應急監(jiān)測前，由于水質監(jiān)測機構獲知水污染信息有限，以及水質監(jiān)測系統和監(jiān)測技術支持系統不完善等問題，以至于在水污染應急監(jiān)測中常常會出現各種各樣的問題。根據獲取的水體污染信息的詳略和來源，可將獲得的水污染信息大致分為3種情況。

一是發(fā)生生產、交通等事故，污染物進入河流。該種情況通常已知污染物種類，監(jiān)測項目也容易確定。一個水質監(jiān)測機構具有資質開展的監(jiān)測項目，是經計量認證評審認可的監(jiān)測項目及其相應分析方法，這些項目通常不超過GB 3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》中的項目（109個項目），而化學品遠遠多于這個數字，美國化學文摘登錄全世界已有的化學品多達700萬種，作為商品上市的有10萬余種，經常使用的有7萬種。當發(fā)生事故造成化學品泄漏危及水質或污染水質，而這些化學品的主要化學物質又不在水質監(jiān)測機構正常開展水環(huán)境質量監(jiān)測和污染源監(jiān)督性監(jiān)測項目范圍內時，水污染事件應急監(jiān)測就會暴露出各種問題：要么缺乏檢測手段（缺乏儀器設備）；或雖有檢測手段，但無可依據的標準分析方法；或雖有檢測手段和可依據的標準分析方法，但實驗室尚未開展該項目檢測，缺少該項目的標準物質，而且缺乏該項目的檢測經驗，監(jiān)測結果無質量保證。實際水污染應急監(jiān)測工作中，有臨時查閱文獻資料，使用來源于文獻中的非標準分析方法監(jiān)測化學品的主要污染物，監(jiān)測數據無質量保證。

二是有人舉報某一水域水體感官異常，即水體中懸浮物含量、水體顏色、水體散發(fā)氣味等特征異常。污染物進入水體后會產生一系列作用，從而使水體具有人可以明顯感知的一些特征，如水體顏色、氣味、遇水的反應特性及對水生生物和周圍環(huán)境的影響等。報告人對這些特征的詳細、準確描述，可以作為應急監(jiān)測預案決策人確定監(jiān)測項目的主要依據。在實際應急監(jiān)測工作中，因為應急監(jiān)測預案中未對“現場特征描述”進行詳細、具體的規(guī)定，如“氣味”包括哪些氣味，顏色是水體中懸浮物的顏色還是水的顏色，顏色為“粉紅色”“橙紅色”“紫紅色”“肉紅色”“藍紫色”“橙黃色”和“黃綠色”等顏色的準確描述和界定，水生生物中毒的具體癥狀等，又缺乏這些特征對應的污染物或化學物質的技術支持系統，加之積累的案例不多，以前調查報告的內容不夠詳盡，應急監(jiān)測方案的決策人在確定監(jiān)測項目時，很難根據報告人的不夠詳細、準確的信息作出正確判斷和擬定合適的監(jiān)測項目。

此外，實驗室尚不具備某種污染物檢測儀器設備，或監(jiān)測人員尚不具備某污染物檢測的能力，也是該種情況在應急監(jiān)測中常常出現的問題。如某水質監(jiān)測機構接到水污染事件報告，反映水體散發(fā)疑似六六六農藥散發(fā)的氣味，該水質監(jiān)測機構立即組織開展水質應急監(jiān)測與調查工作。因該水質監(jiān)測機構尚不具備監(jiān)測林丹（1,2,3,4, 5,6-六氯環(huán)己烷）項目的能力，擬定的監(jiān)測項目是pH、氯化物、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮、硝酸鹽氮、總氮、揮發(fā)酚、氰化物、砷、石油類和總磷等項目，各項目的監(jiān)測結果均在日常水環(huán)境質量監(jiān)測結果的范圍內。該次應急監(jiān)測的監(jiān)測項目存在2個問題。一是六六六農藥不易被酸性高錳酸鉀或重鉻酸鉀氧化，而且高錳酸鹽指數、化學需氧量的監(jiān)測結果屬常量指標，而林丹的監(jiān)測結果是微量、痕量甚至是超痕量指標，監(jiān)測反映有機物污染的綜合指標高錳酸鹽指數、化學需氧量不能反映林丹對水體的污染程度。二是氯化物、氨氮、硝酸鹽氮、總氮、揮發(fā)酚、氰化物、砷、石油類和總磷等監(jiān)測項目與報告提供的信息水體散發(fā)六六六氣味無關。監(jiān)測水質綜合指標判斷水體污染的程度只能作為輔助、參考性指標，而且還要考慮主要污染物對綜合指標的響應值。

三是在水環(huán)境質量監(jiān)測中，某些監(jiān)測項目的監(jiān)測結果異常，接近、甚至大于該項目監(jiān)測結果的歷史最大值。若監(jiān)測結果質量不存在問題，一定是有這些項目所表征的污染物進入水體（水和懸浮物）。污染物的入河方式很多，如點源污染物的入河方式為暗管、潛沒（以潛流的形式進入水體），且以偷排的形式排放污染物；或以面源污染的新形式，就是來自于異地的廢污水倒入凹地，再由降水和地表徑流帶入自然水體（或以潛流的形式進入水體）等。以這些形式進入自然水體的污染物若未進行詳細且全面的調查與監(jiān)測，是很難查明污染源。

以上應急監(jiān)測工作中出現的問題，反映出應急監(jiān)測系統存在以下問題：①分析儀器設備是監(jiān)測技術的載體，實驗室配置的儀器設備尚不具備監(jiān)測GB 3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》109項目要求，尤其是定性手段少，能夠定性的儀器設備如ICP-MS、GC-MS幾乎沒有，而在應急監(jiān)測中首先是對污染物定性，然后才是對其定量；②分析人員的檢測能力，尤其是對組分的定性能力；③應急監(jiān)測技術支持系統，包括分析方法支持系統（分析方法及標準物質），當地危險源調查數據庫支持系統，當地污染源、排污口、入河方式及面污染源情況支持系統，各類化學品基本特性、污染物現場特征等數據庫支持系統，常見水環(huán)境污染應急監(jiān)測技術支持系統，專家支持系統等。

2 應急監(jiān)測技術

從事水環(huán)境監(jiān)測的實驗室的所有監(jiān)測儀器設備及其分析方法都可用于應急監(jiān)測。水環(huán)境監(jiān)測實驗室的主要功能是污染物的定量監(jiān)測，配置的儀器設備也主要是定量監(jiān)測儀器設備，應急監(jiān)測系統所具有的儀器設備或應急監(jiān)測技術應具備：既能定性又能定量，能夠開展監(jiān)測的項目多（遠遠多于正常水環(huán)境質量監(jiān)測的項目），能夠開展實時監(jiān)測和追蹤檢測。目前，應用較為廣泛的應急監(jiān)測技術有以下幾種。

2.1 現場應急監(jiān)測技術

適用于移動實驗室和現場監(jiān)測技術如下。

2.1.1 試紙法。試紙浸有對污染物有選擇性反應的試劑，使用該類試紙對樣品進行測試，通過試紙顏色的變化對污染物定性，以顏色的深淺與標準色階比對進行定量。該方法的缺點是，缺乏專一性，易于出錯，常出現假陽性結果［1］。

2.1.2 檢測管法。也稱顯色管法。將定量的特種試劑用移液管轉移到顯色管中，當被測物通過檢測管時，管內的試劑就會與待測物發(fā)生反應從而使顏色發(fā)生變化，與標準色階比對確定待測物的含量?，F在有160多種適用于不同化學危險品的顯色管，當要確定未知污染物時，需要分別用這些顯色管對其進行檢測［1］。

2.1.3 紫外-可見分光光度法。常用便攜式紫外-可見分光光度計現場實時定量監(jiān)測，也是移動實驗室通常配置的儀器。

2.1.4 紅外光譜法。傅立葉變換紅外譜儀可配置在移動實驗室上，用于鑒定石油、油漆、聚合物、化工涂層、毒品和環(huán)境污染物等。其是識別化學鍵類型（如官能團）的最有效的方法之一，官能團對光波的吸收具有特異性，表現為特定的譜圖特征［1］。移動實驗室多配置氣相色譜-質譜儀，很少將傅立葉變換紅外譜儀作為車載儀器設備。

2.1.5 氣相色譜-質譜法。常將車載式氣相色譜-質譜聯用儀配置在移動實驗室上，是移動實驗室配置的最為常見的儀器。氣相色譜-質譜聯用儀可以對復雜的揮發(fā)性、半揮發(fā)性污染物進行定性和定量分析。從統計意義上來看，定性分析也能夠確認出這些物質的存在，但可能導致假陽性指認［1］。車載式和便攜式氣相色譜-質譜聯用儀與實驗室相應的儀器比較，分離度較差［2］。

2.2 實驗室應急監(jiān)測技術

實驗室既能用于污染物定性分析，又能用于污染物定量分析的儀器有如下幾種。

2.2.1 紫外/可見分光光度法。可鑒定含雙建有機化合物。對污染物的定性主要是作為輔助方法，可配合紅外光譜法、核磁共振波譜法和質譜法進行定性檢定和結構分析。

2.2.2 紅外光度法。有機物原子基團、官能團定性鑒定和結構分析。儀器是傅立葉變換紅外譜儀。

2.2.3 原子發(fā)射光譜法。元素的定性與定量分析。儀器是原子發(fā)射光譜儀。

2.2.4 電感耦合等離子體-質譜法。元素定性、半定量、定量及同位素比值的測定。儀器是電感耦合等離子體質譜聯用儀

2.2.5 氣相色譜-質譜法。相對分子量及分子式的測定，有機物結構的鑒定。儀器是氣相色譜質譜聯用儀。

2.2.6 核磁共振波譜。儀結構測定和鑒定有機化合物，能提供分子構象和構型信息，能測定原子序數。儀器是核磁共振波譜儀。

紫外吸收光譜、紅外吸收光譜、核磁共振波譜及質譜一起被稱為有機結構分析的“四大譜”，是有機化合物結構與成分分析的主要工具。

3 應急監(jiān)測系統的優(yōu)化

3.1 實驗室裝備

水污染應急監(jiān)測需配置規(guī)格較高、數量較多的監(jiān)測儀器設備，可以對未知污染物進行定性和定量分析。定性分析要求分析人員具有較高的專業(yè)技能，既要有較高專業(yè)基本理論知識，又具有豐富的定性、定量檢測分析經驗。水污染應急監(jiān)測頻次很低，每個監(jiān)測中心都配置規(guī)格較高、數量較多的儀器設備，不僅造成資源浪費，而且由于各個監(jiān)測中心人員結構、組成及專業(yè)技能與配置的儀器設備不符，其結果是各個監(jiān)測中心什么工作都做，什么工作都做不好。最優(yōu)化的策略是，根據各個水環(huán)境監(jiān)測中心的監(jiān)測區(qū)域在監(jiān)測網絡中的分布及分析人員的專業(yè)技能，進行階梯式儀器設備（含輔助設備和相應的設施）配置。具體方法如下：各個監(jiān)測中心都應配置紫外-可見分光光度計、ICP、ICP-MS、GC-MS等儀器設備，并有相應的專業(yè)技術人員能夠熟練地使用這些儀器開展應急監(jiān)測工作；監(jiān)測網絡由三四個測區(qū)組成，測區(qū)居中的監(jiān)測中心配置較多的儀器設備，包括配置紫外-可見分光光度計、ICP、ICP-MS、GC-MS、傅立葉變換紅外譜儀和移動實驗室等儀器設備和裝備，并有相應的專業(yè)技術人員能夠熟練地使用這些儀器或裝備開展應急監(jiān)測工作；監(jiān)測網絡由6個及其以上測區(qū)組成，測區(qū)居中的監(jiān)測中心配置更多的儀器設備，包括紫外-可見分光光度計、ICP、ICP-MS、GC-MS、傅立葉變換紅外譜儀、核磁共振波譜儀和移動實驗室等儀器設備和裝備，并有相應的專業(yè)技術人員能夠熟練地使用這些儀器開展應急監(jiān)測工作。

儀器設備及人員對于監(jiān)測網絡不同級別實驗室合理配置，不僅可以使資源得到充分利用，而且更有利于水污染事件應急監(jiān)測目標的實現。

3.2 移動實驗室儀器設備配置

由上述現場應急監(jiān)測技術分析可知，“試紙法”“檢測管法”都不適用，配置一些便攜式分光光度計、車載式氣相色譜-質譜聯用儀及水質多參數現場測試儀即可。

3.3 監(jiān)測方式

配有移動實驗室的監(jiān)測中心可采用移動實驗室監(jiān)測與固定實驗室監(jiān)測相結合，前期以移動實驗室監(jiān)測為主，后期以固定實驗室監(jiān)測為主。也可以整個過程都以固定實驗室或臨時實驗室監(jiān)測為主，但采集的水樣及頻次應符合應急監(jiān)測相關技術要求。

3.4 污染源監(jiān)督監(jiān)測、調查與應急監(jiān)測相結合

加強污染源監(jiān)督監(jiān)測和污染源調查工作。污染源監(jiān)督監(jiān)測和污染源調查工作，是完善污染源、排污口、污染物入河方式及面污染源情況支持系統的基礎，詳細了解點污染源、面污染源、排污口及入河方式信息，便于潛在污染的風險分析。污染源監(jiān)督監(jiān)測、污染源調查與應急監(jiān)測相結合，或將應急監(jiān)測工作作為污染源監(jiān)督監(jiān)測和污染源調查工作的一部分，便于及時響應因水環(huán)境條件發(fā)生變化而引起水環(huán)境質量發(fā)生變化，預防重大水污染事件的發(fā)生。

4 應急監(jiān)測技術支持系統

4.1 分析方法支持系統

用于應急監(jiān)測的技術手段很多，但缺乏可依據的標準分析方法，主要表現在2個方面：現場便攜式儀器設備及監(jiān)測技術發(fā)展很快，但分析方法的標準化相對滯后，許多現場監(jiān)測技術缺乏可依據的標準分析方法；許多化學品，無可依據用于檢測化學品的代表污染物的標準分析方法，甚至是非標準分析方法。實驗室應建立完善的分析方法支持系統（或稱分析方法體系），盡可能搜集標準分析方法，監(jiān)測項目無可依據的標準分析時，也可搜集非標準分析方法，但應經方法適用性檢驗，保證有關監(jiān)測人員能夠熟練掌握這些標準與非標準分析方法，以便在應急監(jiān)測工作中能夠有效應對。

4.2 當地危險源調查數據庫支持系統

建立當地危險源調查數據庫支持系統，包括化學品生產及貯藏地，化學品種類（爆炸品、壓縮氣體和液化氣體、易燃液體、易燃固體、遇濕易燃物品，氧化劑和有機過氧化物、有毒品及腐蝕品等）與具體名稱，化學品的運輸、貯藏及其安全措施，廢棄物的處置等，及時更新系統危險源數據庫信息，掌握當地危險源最新信息，以便預防環(huán)境污染事故的發(fā)生，或在污染事故發(fā)生后為盡快查明污染源、確定主要污染物提供依據。

4.3 當地污染源、排污口、污染物入河方式及面污染源情況支持系統

建立當地污染源、排污口、污染物入河方式及面污染源情況支持系統，包括：當地主要點污染源（工業(yè)、礦山、生活、醫(yī)療等）及其位置和主要污染物，入河排污口位置、入河方式、排放方式、主要污染物及污染物排放量；農業(yè)面污染、工業(yè)、礦山堆放廢棄物及傾倒凹地廢污水的面污染調查情況及污染物入河途徑（隨降雨沖刷流入河流或以潛流的形式進入河流）。詳盡的當地污染源、排污口、污染物入河方式及面污染源情況信息支持系統，當發(fā)生水污染事件時，可為查明污染源、排污口及確定污染物和監(jiān)測項目提供重要依據。

4.4 各類化學品基本特性、污染物現場特征等數據庫支持系統

各類化學品基本特性、污染物現場特征等數據庫支持系統，包括化學品的易燃、易爆、毒害、腐蝕、放射性、氣味和揮發(fā)性等特性，化學品遇水的反應特性、顏色及對周圍環(huán)境、作物的影響，以及化學品、污染物使水生生物中毒的癥狀等，可為查明污染源、排污口及確定污染物和監(jiān)測項目提供重要依據。

4.5 常見水環(huán)境污染應急監(jiān)測技術支持系統

建立常見水環(huán)境污染應急監(jiān)測技術支持系統，為常見水污染應急監(jiān)測提供技術支持。

4.6 專家支持系統

建立專家支持系統及其他完善的技術支持系統，可為應急監(jiān)測提供正確、可靠的決策。

5 應急監(jiān)測預案的完善

將應急監(jiān)測預案按時間順序展開，并將優(yōu)化后的應急監(jiān)測系統和已建立的完善應急監(jiān)測技術支持系統編入應急監(jiān)測預案相應環(huán)節(jié)或節(jié)點，并制定出各個重要環(huán)節(jié)或節(jié)點應實現的目標，在運行中檢驗其適用性和有效性，不斷對其完善與發(fā)展。一個完善的應急監(jiān)測預案，可以確保應急監(jiān)測工作在應急監(jiān)測過程中的每一節(jié)點處，方向、目標明確，使其有序、有效進行，不僅可以減少應急監(jiān)測的工作量，而且可以充分實現應急監(jiān)測的目標，即及時、準確地確定污染物的種類、濃度、污染的范圍及危害，為決策者采取預防措施，啟動防污控制系統和調控系統，避免重大污染災害發(fā)生提供決策依據——及時、有效的數據。

6 結語

要做好水污染應急監(jiān)測工作，應有完善的應急監(jiān)測預案。完善的應急監(jiān)測預案需要有完善的應急監(jiān)測系統和完善的應急監(jiān)測技術支持系統做支撐。完善的應急監(jiān)測系統主要體現在分析人員的檢測技能，尤其是分析人員對未知污染物的定性分析技能，而分析人員的檢測技能需要在長期的工作實踐中歷練才能提高。完善的應急監(jiān)測技術支持系統需要成熟的案例對其檢驗、修正、豐富和完善。成熟案例的積累，需要對每一次水污染事件，無論其大小，都應把應急監(jiān)測和調查工作做細致。

［1］趙羽，汪正范.化學危險品的檢測［J］.現代儀器與醫(yī)療，2011（4）：93-95.

［2］季蘊佳，吳詩劍，周婷，等.便攜式氣相色譜、質譜的特點及與實驗室儀器的比較［J］.環(huán)境科學導刊，2008（2）：94-96.

Research on Emergency Monitoring of Water Pollution Events

Li YueqiLi MingShao Xuan
（Hydrology Bureau，YRCC，Zhengzhou Henan 450004）

Through the analysis of the problems of water pollution emergency monitoring and emergency monitoring technology,this paper expounded the importance role of the establishment of emergency monitoring technology sup?port system and the optimization of emergency monitoring system,in order to take preventive measures to avoid the occurrence of major pollution disasters.

water pollution；emergency monitoring；analysis method；chemical

X853；X832

A

1003-5168（2016）12-0146-04

2016-11-01

李躍奇（1963-），男，本科，高級工程師，研究方向：水質監(jiān)測質量管理。