便携式重金属仪在砷污染事件中的应用

黄文婷 陈志宁 蔡继军

(1常州市环境监测中心 江苏常州 213000 2常州市人居环境检测防治中心 江苏常州 213000)

引言

砷以各种化合物的形式广泛存在于自然界中，具有低剂量高毒性、价态多变、难降解等特征。可以沿着食物链或水体进入人体，通过影响代谢酶、脂质过氧化、基因损伤、基因表达等方面而产生毒性，从而对人体造成严重的毒害作用[1]。原子荧光光谱法由于光谱线简单、选择性好、线性范围宽的特点，目前已被广泛应用于各类水质砷及砷形态的检测[2]。但是由于仪器体积和质量都比较大，加上配套设备多，因此只能在实验室内分析时使用。在要求现场采样、现场分析、及时报送数据的环境污染事故应急监测中，便携式重金属仪可以有效地填补这方面的空白[3]。目前市面上的PDV6000重金属仪就是便携式的重金属测定仪，它在龙江河镉离子污染事件及2013年某河流铊污染事件的应急监测中均发挥了重要作用[4-5]。

2014年4月某市发生一起砷污染事故，某硫酸厂使用含砷量超标的劣质硫铁矿作为生产硫酸的原料，且在生产硫酸过程中，停用布袋除尘装置，违规使用液碱加石灰处理废水，导致产生大量砷浓度超标废水，并将废水偷排至藻港河中，致使藻港河河水受到严重污染。此次事故中，便携式重金属仪发挥了重要的作用。本文将澳大利亚MTI公司的PDV 6000 plus便携式重金属分析仪应用于突发性砷污染事故的应急监测中，并通过实验室比对分析（原子荧光光谱法）说明该便携式重金属仪较高的准确性和可靠性，可用于现场样品的快速分析。

1 方法和仪器

1.1 便携式重金属仪的方法原理

PDV 6000便携式重金属仪采用阳极溶出伏安法来检测重金属离子，其原理是将还原电势施加于工作电极，当电极电势超过某种金属离子的析出电势时，溶液中被分析的金属离子还原为金属电镀于工作电极表面，当足够的金属镀于工作电极表面，向工作电极以恒定速度增加电势，金属将在电极上溶出(氧化)。这一过程中仪器根据溶出峰电位确定被测物质的成分，根据溶出时记录的氧化波高度确定被测物质的含量[6]。

1.2 仪器和试剂

澳大利亚MTI公司的PDV 6000 plus便携式重金属分析仪；CLAC电解粉和A类电解液、参比电极电解液、Hg膜电镀液（均为英国lab21公司）；砷标准储备液（20mg/L）；纯水。

1.3 仪器准备阶段

便携式重金属仪准备阶段分为四个阶段：电极及标样准备—电极的电镀—空白检测—标样测试，耗时约15min。在准备阶段后，仪器可以进行实样测试。

1.3.1 电极及标样准备

参比电极内填充参比电解液，确认参比液里无可见气泡；工作电极打磨清洗，确保尖端必须为亮黑色，无瑕疵，孔洞或者灰尘；用500m l稀释液A溶解一瓶CLAC电解粉，空白样、标准溶液及待测水样均需要加入电解液以支持伏安分析。

1.3.2 电极的电镀

用抛光液打磨碳电极表面，然后用纯水冲洗碳电极表面；分析杯中加入20ml纯水，运行清洗程序2遍；干净的分析杯加入20m lHg膜电镀液，运行电镀程序。

1.3.3 空白检测

分析杯中加入20ml纯水，运行空白检测程序。

1.3.4 标样测试

用CLAC电解液与Pb标准溶液配置所需浓度的标样，运行标样测试程序。

2 准确度与精密度的测定

分别配置10 ug/L、50 ug/L、100 ug/L的砷标准溶液，使用便携式重金属仪平行测定6次，精密度和准确度测定结果见表1。

表1 精密度和准确度测定结果

表1可见，配置标准溶液测试的相对误差在2.5%~4.4%之间，标准偏差在9.2%~11.8%之间，满足实验室质控要求“质控样品的测试结果应控制在90%～110%范围”[7]。

3 在砷污染事件中的应用

在2014年4月某市发生一起砷污染事故中，砷污染事发地距离长江仅1.7公里，发现污染时立即关闭了藻港河通往长江的排涝闸，同时在藻港河事发地下游筑水坝，以期拦截污染向下游扩散。当天对澡港河事发地、上游2个断面、下游6个断面及饮用水源地的应急监测结果表明，饮用水源地取水口砷浓度符合集中式生活饮用水地表水源地标准，污染团基本控制在事发地周围，下游影响小，见表2。

表2 4月10日17∶00便携式重金属仪监测结果

污染拦截后，考虑到排涝闸关闭前已有部分污染物迁移到长江，改变监测方案，增加上游及长江点位，减少下游点位，同时增加实验室比对分析（原子荧光光谱法），监测点位及监测结果见表3。

表3 4月11日便携式重金属仪及实验室砷监测结果 单位m g·L-1

从表3可见，污染拦截后一天内事发地及上游监测断面的污染物浓度基本维持不变，长江饮用水源地西石桥水厂取水口砷浓度符合集中式生活饮用水地表水源地标准，下游塘北桥、常林桥砷浓度基本在0.1左右，《地表水环境质量标准》V类标准砷浓度即为 0.1mg·L-1。

便携式重金属仪分析结果与实验室分析结果相比，具有较高的准确性和可靠性，但在实样浓度较高时，便携式重金属仪分析结果低于实验室分析结果，纠其原因，便携式重金属仪缺少水样前处理，导致分析结果小于实验室分析结果。

结语

（1）便携式重金属仪PDV6000相对于实验室分析方法，具有仪器体积小、灵敏度高、操作简单方便的特点，在此次砷污染应急监测中为环保部门第一时间内掌握污染情况和作出决策发挥重要作用。

（2）在仪器精密度和准确度测试中，相对误差在2.5%~4.4%之间，标准偏差在9.2%~11.8%之间，满足质控要求。

（3）实样测试中，与实验室分析相比，操作简便快捷，具有较高的准确性和可靠性。由于缺少预处理，在高浓度砷实样测定时便携式重金属仪分析结果低于实验室分析结果，但基本能满足应急监测的要求。