淺析PDV6000重金屬監測儀在應急監測中的應用

潘燕華

（廣東省生態環境監測中心，廣東 廣州 510308）

1 水體中重金屬污染情況

目前我國重金屬污染情況尤為嚴峻，河水污染率為80.1%，長江，珠江，黃河等相關的重金屬污染物重量為3.4噸，嚴重危害了海洋水體。我國海水所受到的污染中鉛的污染率為62.9%。當中25.9%為銅的超標率，同時超標情況還有汞和鎘的含量。通常存在于水體中的重金屬污染來自兩部分：人為源與自然源。通常所說的人為污染主要包括農藥施肥、金屬加工、采礦冶煉、電子與廢金屬處理等，這些都是導致水體重金屬污染的緣由[1]。自然源為巖石風化后的殘渣，而通過大自然途徑進到水中的重金屬通常情況下是不會污染水體的。而目前城市發展期間所造成的重金屬污染最為嚴重的污染源為化石燃料的燃燒、開采礦石和冶煉金屬中所出現的Pb、Zn、Cd數量巨大，所以閑置的尾礦有時經過雨水的沖刷，直接流入河里，進一步污染了水源。按照以往的相關環境污染事件統計，尤其是2009年環境保護部發生了不少因重金屬而導致嚴重污染的事件，2011年后國家出臺的相關政策，明確了我國對重金屬污染情況加以重視的態度。

2 人體受重金屬的危害

人體受重金屬的危害主要表現在三方面：致癌、致疾、致突變。人體內的蛋白質與其他金屬集中在一起，倘若超過人體承受極限，就會造成人體內部中毒，且超過不同量會引起不同程度的中毒。水中主要的重金屬為汞、鎘、鉻、鉛等，這嚴重威脅了人的身體健康。

金屬汞：威脅人的中樞神經系統，損害大腦，導致汞中毒腦病而出現四肢麻木，運動不平衡、視野模糊，聽力下降等問題出現，嚴重的會導致心力衰竭而死亡。中毒者還可能會出現口腔病變、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等狀況，也會導致泌尿、生殖系統以及皮膚等出現問題。

金屬鎘：人體中金屬鎘長時間積累會導致中毒，不同程度的中毒會導致腹痛，吐血，甚至死亡，而慢性中毒會造成骨骼損壞，腎功能出現問題，骨痛、骨質軟化、癱瘓等。

金屬鉻：會刺激或腐蝕黏膜與消化道，導致糜爛、潰瘍、鼻穿孔或者皮膚出血等，甚至患上皮膚癌。病變主要集中在肝、腎、肺。

金屬鉛：危害造血系統、神經系統和腎臟，對骨骼也有傷害，還會導致貧血，甚至會出現腦缺氧、水腫、運動與感覺出現損傷等。

3 PDV6000重金屬監測儀

PDV6000重金屬監測儀是英國MTI公司生產，可分析鉻、鎘、銅、砷、汞、鉛、鋅、銻、鐵等多種金屬的濃度，可做污染事故現場分析。PDV6000重金屬監測儀見圖1。

圖1 PDV6000重金屬監測儀

PDV6000重金屬監測儀監測時間只需要20-300秒，監測前的準備需要20分鐘時間。監測濃度范圍為5 ppb到300 ppm。可以監測鉻、鎘、銅、砷、汞、鉛、鋅、銻、鐵、鎳等多種金屬離子的濃度。分析原理是陽極溶出（ASV）原理，將還原電勢施加于工作電極，當電極電勢超過某種金屬離子的析出電勢，溶液中被分析的金屬離子還原為金屬電鍍于工作電極表面，電勢施加時間越長，還原出來電鍍于電極表面（被稱為“沉積”或“積累”過程）的金屬越多，當足夠的金屬電鍍于工作電極表面，向工作電極以恒定速度增加電勢，金屬將在電極上溶出（氧化）。對于給定電解質溶液和電極，每種金屬都有特定的氧化或溶出反應電壓，該過程釋放出的電子形成峰值電流，分析結果示意見圖2[2]。測量該電流并記錄相應電勢，根據氧化發生的電勢值來識別金屬種類，并通過它們氧化電勢的差異同時測量多種金屬。樣品離子濃度的計算，是通過計算電流峰高或面積并且與相同條件下的標準溶液相比較而得出的。

圖2 分析結果示意

PDV6000重金屬監測儀為確保獲得準確的監測結果，樣品分析前應進行空白檢查、用標準物質做曲線。

4 PDV6000重金屬監測儀應用于應急監測

突發性環境污染事故是在瞬間或短時間內大量排放污染物質，對環境造成嚴重污染和破壞的情況。它不同于一般的環境污染，具有突然性、綜合性、社會影響大。應急措施在第一時間很難確定，要在最短的時間內對污染物進行定量及定性分析，才能降低環境污染事故造成的損失。水體重金屬污染事故通常發生在偏遠位置，按常規方法監測，需把樣品采樣后送實驗室分析，送樣過程一般都要花一至二個小時，如果帶上PDV6000重金屬監測儀，現場半小時內就可以分析出常見的金屬濃度，為污染事故監測者提供監測結果，從而為應急方案的制定爭取了時間。

以清遠先導材料公司突發環境污染事件為例。該公司位于清遠市清城區高新區百嘉工業園。2020年1月6日上午10時40分J車間發生火災，初步判斷為廢氣處理設施著火引起，消防部門通過噴水滅火降溫，車間當班9人已安全撤離，無人員傷亡。清遠先導材料有限公司于當天上午11時已啟動應急預案，關閉雨水排放閥門，啟用應急池（3 600立方米）。12時15分，監測站應急監測人員攜帶便捷式GC-MS、PDV6000等監測儀到達現場[3]。經現場了解情況后，立即分成二組，一組負責大氣監測，另一組負責水質監測。水質監測組在先導公司總排污口、雨水排口、大排坑渠上下游位置共布設8個采樣點，采集的樣品送回市監測站分析，同時用PDV6000重金屬監測儀在現場排查，在短時間內PDV6000重金屬監測儀分析結果顯示大排坑渠下游300米監測點位鎳超標6倍，監測結果見表1。指揮中心立即派人排查原因，J車間部分雨水管道未納入應急池管網，導致部分消防廢水經雨水管道溢流至廠外大排坑渠。指揮中心立即派人堵截外排的雨水排放口，防止消防廢水外排污染環境。PDV6 000重金屬監測儀快速的分析能力，為污染事故指揮者及時提供監測結果，及時發現了被污染廢水外泄，從而為應急方案的制定爭取了時間。

表1 大排坑渠下游300米監測點重金屬監測結果

5 結語

PDV6000重金屬監測儀相比實驗室重金屬分析電感耦合等離子體質譜儀、火焰原子吸收或者石墨爐法設備具有重量輕、體積小、便于攜帶至野外監測，對實驗環境條件要求不苛刻的優點。

該儀器操作方便簡單，分析時間短，在現場分析中有足夠的靈敏度、精密度和準確度，可以滿足水質應急監測和現場污染源排查的要求。