快速檢測有毒有害物的十大技術(shù)

對有毒有害物質(zhì)的正確檢測在歷次化學(xué)事故應急救援中顯得十分重要。對于那些發(fā)生化學(xué)事故后尚難斷定的有毒有害化學(xué)物質(zhì)，查明毒物的種類(lèi)就更有意義。

根據《簡(jiǎn)氏核生化防護年鑒》2001年版提供的資料，目前國際上對有毒有害物質(zhì)的現場(chǎng)快速檢測總結起來(lái)有以下10種技術(shù)，即：

電離/離子遷移譜技術(shù)

離子遷移譜技術(shù)使用的檢測器是一種典型的連續工作的檢測器,該檢測器使用一只空氣泵從環(huán)境中采樣，采集的污染物通過(guò)離子化檢測器中的一微弱電場(chǎng)并被離子化。氣態(tài)毒物的電離在大氣壓條件下即可實(shí)現。使用質(zhì)子遷離法、電荷遷離法、離解電荷遷離法或負離子反應如離子遷離譜法等，幾乎所有的有毒有害物質(zhì)都能被離子化。世界環(huán)境合作組織用該技術(shù)研制生產(chǎn)了一種手持式APD—2000型離子遷移譜儀。

火焰光度法檢測技術(shù)

火焰光度法檢測技術(shù)是基于氫火焰燃燒原理，火焰能夠分解存在空氣中的任何有毒有害物質(zhì)。含有磷和硫的有毒有害物質(zhì)各自產(chǎn)生氫磷氧（HPO）和元素硫。在提高火焰溫度時(shí)，磷和硫發(fā)散出特殊波長(cháng)的光。通過(guò)較理想的過(guò)濾器來(lái)傳遞這種光，磷和硫發(fā)散出的光傳送到光電倍增管，光電倍增管產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似物質(zhì)的電信號，這個(gè)電信號與空氣中所含的磷和硫化合物的濃度有著(zhù)直接的關(guān)系。由此可見(jiàn)，只要是含磷和硫的化合物都可用火焰光度法進(jìn)行檢測�；鹧婀舛确ǚ浅ｌ`敏，因此允許儀器直接對環(huán)境空氣采樣分析。但這種方法的不足之處是環(huán)境空氣中只要有磷和硫存在，就會(huì )產(chǎn)生干擾出現誤報現象。為了減少檢測中的干擾，在制造儀器時(shí)使用氣相色譜技術(shù)中的火焰光度檢測器就會(huì )大大降低誤報的發(fā)生。

紅外光譜學(xué)技術(shù)

紅外光譜學(xué)技術(shù)是通過(guò)測定在特定波長(cháng)范圍內（4000～200cm）樣品吸收紅外光的強度，紅外吸收譜帶的波長(cháng)具有非常明顯的特征，每個(gè)分子均具有獨特的紅外光譜。通過(guò)紅外光譜可以解析分子結構的特征峰，從而檢測出未知的有毒有害物質(zhì)。到目前為止，有兩種紅外光譜技術(shù)被運用到現場(chǎng)快速檢測儀器中：一是光聲紅外光譜學(xué)技術(shù)。光聲紅外檢測器是利用光聲效應監測和測定有毒有害物質(zhì)的蒸氣，當一種氣體吸收到紅外輻射時(shí)，會(huì )引起溫度升高，由此引起氣體膨脹。如果調節紅外輻射的強度，樣品會(huì )膨脹和收縮。如設計有音頻，可使用麥克風(fēng)傳輸聲音信號。光聲紅外氣體檢測器使用不同的過(guò)濾器，選擇性地傳輸被監控的有毒有害物質(zhì)吸收的特定光波長(cháng)，用比較大的波長(cháng)信號來(lái)鑒定未知化合物。當大氣樣品中沒(méi)有有毒有害物質(zhì)存在時(shí)，就不會(huì )出現特殊波長(cháng)的紅外吸收峰，所以也就檢測不到音頻信號。當大氣樣品中有有毒有害物質(zhì)存在時(shí)，通過(guò)調節紅外光的吸收會(huì )產(chǎn)生音頻信號。如樣品連續地吸收不同波長(cháng)的紅外光，則選擇性會(huì )大大增加。也就是說(shuō)當若干波長(cháng)的光連續通過(guò)樣品時(shí)，可從干擾物中區分出是何種毒物。不過(guò)光聲檢測器對外部的顫動(dòng)和濕度是非常敏感的，因此在標定檢測器時(shí)，操作環(huán)境是非常重要的因素之一，只有這樣，選擇性才會(huì )很高。

電化學(xué)檢測技術(shù)

電化學(xué)檢測器檢測吸收有毒有害物質(zhì)的溶液或薄膜的電位變化。有毒有害物質(zhì)抑制膽堿酯酶就是最典型的例子，含有已知量的膽堿酯酶的溶液中，如果有有毒有害物質(zhì)存在的話(huà)，膽堿酯酶被抑制的百分率與有毒有害物質(zhì)成一定的比例關(guān)系，利用這種關(guān)系可確定有毒有害物質(zhì)的濃度。還有一種電化學(xué)檢測器用于檢測薄膜的電阻值，吸收有毒有害物質(zhì)的薄膜，電阻值會(huì )增加。因此它們并不像離子遷移譜法和火焰光度法那樣靈敏，且受環(huán)境制約的因素也比較大，溫度的冷熱變化會(huì )改變反應的速度和不同反應的平衡點(diǎn)，從而影響到反應的靈敏度和選擇性。

濕化學(xué)檢測技術(shù)

濕化學(xué)檢測技術(shù)其實(shí)就是我們通常所說(shuō)的比色法。要確定有毒有害物質(zhì)是否存在，只要通過(guò)觀(guān)察比色管或檢測紙與有毒有害物質(zhì)接觸時(shí)的顏色變化情況即可。使用的方法是：當從其他報警器材得知可能有有毒有害物質(zhì)存在時(shí)，此時(shí)再用比色管或檢測紙進(jìn)行檢測。 它們也被用來(lái)檢測受污染的飲用水源。該技術(shù)用得最廣的是檢測紙，檢測紙是用溶解在溶液中的某種結晶染料或生色試劑制成的。檢測紙常用于檢測可疑的液滴或物體表面上的液體。對于氣態(tài)或蒸氣態(tài)的有毒有害物質(zhì)，常用比色管進(jìn)行檢測。比色管是由玻璃管、硅膠和吸附在上面的反應試劑共同制成的，使用時(shí)，折斷玻璃管的兩端插入到一抽氣泵上，讓被測物通過(guò)比色管內的硅膠，如果有有毒有害物質(zhì)存在，比色管中的反應試劑就會(huì )發(fā)生顏色變化。

表面聲波技術(shù)

表面聲波技術(shù)檢測器靠一個(gè)小型的壓電石英晶體，表面涂有一種專(zhuān)門(mén)的聚合物從空氣中區分出被吸收的有毒有害物質(zhì)。表面聲波石英晶體是高性能振蕩電路的重要組成部分，幾個(gè)表面聲波石英晶體組成檢測器裝置內部的化學(xué)傳感器基陣。表面聲波的基本頻率為275MHz。每一種聚合物都是為測定某一種化合物專(zhuān)門(mén)設計的。例如，一種聚合物會(huì )優(yōu)先地吸附水，而另一種聚合物則優(yōu)先地吸附不同類(lèi)型的有毒有害物質(zhì)。聚合物的這種選擇性地吸收，就可以改變表面聲波的共振頻率。有一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法專(zhuān)門(mén)處理來(lái)自表面聲波基陣的頻率變化以確定有毒有害物質(zhì)的類(lèi)型和濃度，當出現新型毒物時(shí)，還可將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法升級。許多表面聲波檢測儀都配備了超濃縮管來(lái)減少環(huán)境污染物的干擾，并達到增加靈敏度的目的。由微傳感器及其表面聲波技術(shù)研制的表面聲波便攜式Ⅱ型檢測儀已面市。

光電離檢測技術(shù)

光電離檢測器是靠具有足夠能量的紫外光將處于光子流中的有毒有害物質(zhì)離子化。如果氣流中有有毒有害物質(zhì)存在時(shí)，它們就被離子化，然后光電離檢測器記錄下氣體樣品中所產(chǎn)生離子的量（有毒有害物質(zhì)的濃度）與電壓的比例。Perkin－Elmer公司研制了兩種類(lèi)型的光電離檢測器，一種是應用光電離檢測技術(shù)生產(chǎn)的手持式MINIRAE PLUS檢測器，另一種手持光電離檢測器是Photovac2020型。

傳感器排列技術(shù)(電子鼻)

傳感器排列裝置由基于幾個(gè)不同的化學(xué)傳感器排列在一起。這些傳感器由聚合物導體、金屬氧化物、體積聲波和表面聲波等用于實(shí)時(shí)監測，所使用的各種傳感器必須響應迅速、暴露在有毒有害物質(zhì)環(huán)境中必須是可逆的。這種技術(shù)常被用在被稱(chēng)為電子鼻的儀器上，用傳感器排列技術(shù)研制的一種可移動(dòng)式的檢測器是EEVeNose5000型電子鼻。

熱電傳導技術(shù)

熱電傳導檢測器使用的是金屬氧化物的熱導半導體器件。這種器件用來(lái)測定吸附在金屬氧化物表面的有毒有害物質(zhì)氣體所引起的熱導變化值。換言之，當被測氣體吸附在金屬氧化物表面時(shí)，測定系統中越過(guò)金屬薄膜的阻值和電導發(fā)生變化。在實(shí)際測定過(guò)程中，通過(guò)測得大氣污染物的電信號結果與“清潔”或“背景大氣”的差異得出最終結果。另外，不同的污染物具有不同的熱傳導，故能使用該技術(shù)測定一些未知的有毒有害物質(zhì)。

火焰離子化檢測技術(shù)

火焰離子化檢測器是一種常用的檢測器，該檢測器用于測定在氫氧火焰中燃燒易揮發(fā)的含碳化合物。當含碳化合物燃燒時(shí)，火焰產(chǎn)生的基線(xiàn)離子流增加，化合物則開(kāi)始進(jìn)入檢測�；鹧骐x子化技術(shù)非常簡(jiǎn)單，不需要復雜的分離技術(shù)。例如氣相色譜鑒定化合物通常進(jìn)行保留時(shí)間的比較，或用標準條件下的保留指數進(jìn)行鑒定。Perkin－Elmer制造了一種手持式的微型火焰離子化檢測器，檢測限為0.1×10－6～50000×10－6。