淺析XactTM·625空氣重金屬監測車在應急監測中的應用

張 旭

（廣東省環境監測中心，廣州 510308）

近年來，我國社會經濟不斷發展，人民生活水平持續提高，空氣污染狀況卻愈發嚴峻，并且呈現出復合性、區域性等特點。由重金屬造成的突發性環境污染事故潛在風險尤為突出，對于重金屬污染的應急處置已成為我國相關部門的重要關注對象，只有提高相關部門對突發性環境污染事故應急處理能力，才能降低環境污染事故造成的損失，進一步保障人們的生命財產安全。

1 環境空氣重金屬污染現狀

我國近年來重金屬污染事件頻發，多地出現了兒童血鉛超標、砷污染、鎘污染事件。大氣中重金屬污染源主要為工業生產、燃煤煙氣排放、汽車尾氣排放等，其中工業生產以金屬冶煉、陶瓷及含重金屬廢物處理處置行業為主。據環境保護部統計，僅2009年一年，環境保護部接報了十余起重金屬、類金屬污染事件，2011年，國務院正式批復了《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》，充分體現了我國政府對重金屬污染防治的高度重視[1]。

2 重金屬污染對人體的影響

重金屬污染可對人體健康造成嚴重危害，具有不可降解性、生物毒性和生物累積性，可通過呼吸、皮膚接觸等方式進入人體，一旦進入人體器官，便可大量富集，同時又可與體內有機物質結合并轉化為毒性更強的金屬有機化合物。環境空氣中最常見的重金屬元素有鉛、鎘、鉻、鎳等，這些金屬對人體健康有很大的危害。

2.1 鉛金屬

鉛為有毒重金屬，鉛及其化合物通常是以蒸氣、煙氣及粉塵形態通過呼吸道進入人體，也有部分通過飲食經消化道進入人體。鉛對機體的損傷包括對神經系統、骨髓造血系統、免疫系統、消化系統及其他系統的毒害作用。

2.2 鎘金屬

鎘為最易在體內蓄積的毒物，主要蓄積于肝臟和腎，能對腎、肺、肝、睪丸、腦、骨骼以及血液系統產生一系列損傷，對細胞、體液免疫進行抑制，具有一定的致癌和致突變性。鎘已被美國毒物管理委員會列為第六位危害人體健康的有毒物質，被國際癌癥研究中心歸類為第一致癌物。

2.3 鉻金屬

鉻可以經皮膚、呼吸道及消化道進入人體，鉻是人體必需的微量元素，但如果攝入過多，可能造成健康損害，引起腎臟、肝臟、神經系統和血液的廣泛病變，導致死亡。長期職業接觸、空氣污染或接觸含鉻高的灰塵，可引起皮膚過敏和潰瘍，導致鼻腔的炎癥、壞死，甚至肺癌；鉻經口攝入，可引起胃腸道損傷、循環障礙和腎衰竭。

2.4 鎳金屬

鎳是人體必需的生命元素，在人體內含量極微，正常情況下，成人體內鎳含量約10 mg。鎳也是最常見的致敏性金屬，約有20%的人對鎳離子過敏，鎳離子可以通過毛孔和皮脂腺滲透到皮膚里面，從而引起皮膚過敏發炎，一旦出現致敏癥狀，鎳過敏能無限期持續。同時，鎳也是腫瘤的促進因子，它的致癌作用已引起全球的關注。與鎳粉接觸的工人呼吸道腫瘤明顯增大，并且環境匯總鎳含量與鼻咽癌呈正相關。鎳還可以誘發直腸癌、咽癌、口腔癌和肺癌等。

3 XactTM·625空氣重金屬儀

空氣重金屬監測車采用美國XactTM·625搭載而成，可同時在線監測大氣中多種重金屬（即從元素鉀到鈾的金屬元素），到污染事故現場后可1 h監測1次數據，并將實時數據無線傳輸到應急指揮中心。XactTM·625空氣重金屬儀的示意圖如圖1所示。

圖1 XactTM·625空氣重金屬儀

XactTM·625基于過濾技術和非破壞性的X射線熒光技術（XRF），同時測量環境空氣中多種重金屬元素。環境空氣通過顆粒物粒徑選擇進樣口（PM2.5、PM10或TSP）被捕集，空氣被抽入取樣和分析模塊，并通過濾帶收集顆粒相金屬，儀器同時測量樣品體積及氣象參數。采樣后，過濾帶吸附的顆粒物進入XRF分析金屬的位置點，計算出各種重金屬的質量（MiXact），除以總樣本體積量（Vt），算出金屬濃度，以每立方米奈克為單位（ng/m3），表示空氣樣本（CiXact）的金屬濃度值。空氣樣本各金屬濃度的計算公式如式（1）所示。

為確保獲得準確的監測結果，儀器使用前進行Energy檢查、空白帶檢查、標準膜檢查、Upscale檢查等一系列質控操作。XactTM·625內置有標準值為4 050 μg/scm鈀元素時刻保證儀器的穩定性，檢查值與標準值誤差在±5%以內，儀器性能穩定，監測結果可靠；還可利用儀器配置標準金屬膜，進行手動模式檢查；XactTM·625在分析過程中，每天凌晨會自動校準對比鉻、鎘、鉛三種元素，以確保儀器處于穩定的工作狀態。

4 XactTM·625空氣重金屬監測車應用于應急監測

突發性環境污染具有發生的突然性、形式的多樣性和成分的復雜性，與一般的環境污染具有本質的差別，應急監測項目往往一時難以確定，要在最短的時間內采取定性以及定量分析，確保數據分析結果的精確性，才能降低環境污染事故造成的損失。應急監測工作具有突發性和不可預知性等特點，從而給環境監測工作帶來了諸多困難，無法隨意獲取標準樣品。XactTM·625空氣重金屬儀與監測車的組合有效地解決了這一問題，搭載XactTM·625空氣重金屬儀的監測車開到污染事故現場，可以對環境空氣中多種重金屬進行實時監測，為污染事故處置人員提供監測結果，從而為應急措施的制定爭取了時間。

圖2 XactTM·625空氣重金屬監測車

以廣東省珠三角城市群為例，由于佛山是典型的陶瓷制造基地，東莞有全國最大的虎門沙角火電廠群，并且擁有大量的造紙和紡織印染企業，每年消耗大量的燃煤，導致大氣重金屬污染嚴重[2]。在企業生產過程中，不遵守操作規程或設備、管道、閥門破裂會造成有毒有害物質泄漏，它們均有可能造成環境污染事故，XactTM·625空氣重金屬監測車完全可以滿足此類環境污染事故應急監測的要求。

為了進一步強化落實環境安全的主體責任，提高突發環境污染事故應對能力，減少因事故造成的環境污染、人民群眾生命和財產損失，保障經濟社會發展和諧穩定，各級環境監測機構每年都會組織1～2次突發環境污染事故應急演練。2017年12月4日，廣東省環境監測中心開展了突發環境污染事故應急演練。在應急演練中，XactTM·625空氣重金屬監測車的優越性得到充分的體現，其快速準確地獲得了22種重金屬的實時監測數據（鈀為內置標準元素），如表1、表2所示。

5 結語

XactTM·625空氣重金屬監測車利用X-射線熒光分析測量原理，對環境空氣中原子序數在鉀到鈾之間的多種金屬元素同時測量，具有檢出限低、操作方便等優勢。鑒于我國環境污染形勢依然嚴峻，突發環境事件種類多樣，人們應認識到XactTM·625空氣重金屬監測車在突發性環境污染事故應急監測中的重要性，積極促進其推廣和應用。

表1 空氣重金屬監測結果（一）

表2 空氣重金屬監測結果（二）

1 譚吉華，段菁春.中國大氣顆粒物重金屬污染來源及控制建議[J].中國科學院研究生院學報，2013，30（2）：145-155.

2 黃 嬌.珠三角地區大氣重金屬的污染特征與環境風險評價研究[D].西安：長安大學，2016.