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江蘇天瑞儀器股份有限公司 2023-08-24 點(diǎn)擊401次
長(zhǎng)期以來(lái)，許多礦山由于管理不善和環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)等原因,，在開(kāi)采過(guò)程中對(duì)礦區(qū)周圍的土壤,、大氣和水體造成了嚴(yán)重的污染。土壤重金屬污染又直接導(dǎo)致了種植的農(nóng)作物重金屬含量超標(biāo),，威脅著人類的安全與健康,。
1. 有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀
我國(guó)由于技術(shù)、管理及效益差等原因的影響,，資源開(kāi)發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重,。由于有色金屬礦石品位低，每加工1噸礦石所產(chǎn)生的尾礦就達(dá)0.92噸以上,，積存的尾砂,、廢渣已達(dá)1×109 t，尾砂,、廢渣中的重金屬元素又不斷向周邊環(huán)境釋放遷移,，通過(guò)植物、水生生物等食物鏈長(zhǎng)期危害人體健康,。在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)采,、運(yùn)輸和選冶過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生一定的大都含有重金屬元素的固體,、液體和氣體廢棄物,，這些重金屬一旦進(jìn)入到周圍的大氣、水和土壤環(huán)境中去,，便對(duì)當(dāng)?shù)啬酥链蠓秶h(huán)境產(chǎn)生一定的污染和危害,。
1.1 采礦過(guò)程污染
采礦作業(yè)過(guò)程就是將礦物破碎、并從井下搬運(yùn)到地面的過(guò)程,。礦物破碎時(shí),，一部分重金屬通過(guò)井下通風(fēng)系統(tǒng)隨污風(fēng)排至地表，然后通過(guò)大氣擴(kuò)散進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，或沉降到土壤和水體中,；一部分通過(guò)坑道廢水進(jìn)入地下水或地面水環(huán)境,、礦物質(zhì)在井下或地面搬運(yùn)過(guò)程中，也因?yàn)⒙?、揚(yáng)塵進(jìn)入附近的水體或土壤中,，對(duì)環(huán)境造成危害。
1.2 選礦過(guò)程污染
選礦廢水以及尾礦沉淀后的廢液經(jīng)簡(jiǎn)單處理后循環(huán)使用或用于周邊農(nóng)田灌溉,，部分廢液經(jīng)尾礦壩泄水孔直接外排至周邊水體,。尾礦庫(kù)中的重金屬通過(guò)外排的廢液或者通過(guò)揚(yáng)塵進(jìn)入周邊環(huán)境，從而對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生重金屬污染和危害,。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中,，選礦廢水和尾礦庫(kù)的重金屬是礦山環(huán)境污染的重要來(lái)源。
1.3 尾礦污染
礦山廢棄物中的重金屬,，一方面通過(guò)廢石和尾礦堆的孔隙下滲進(jìn)入底墊土壤或通過(guò)地表徑流進(jìn)入周圍環(huán)境土壤,，另一方面通過(guò)地表徑流進(jìn)入下游水文系統(tǒng)或下滲到地下水，徑流又?jǐn)y帶重金屬進(jìn)入流經(jīng)的土壤,，造成整個(gè)礦區(qū)甚至附近大區(qū)域的水體和土壤的污染,，并影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
2. 有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)體系
綜上所述,，有色金屬礦業(yè)對(duì)環(huán)境的重金屬污染包括了大氣,、水體和土壤三個(gè)方面。因此,，為了全面監(jiān)測(cè)有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：大氣,、水體和土壤三個(gè)部分，選用監(jiān)測(cè)儀器如下表：
2.1 大氣重金屬在線分析儀EHM-X系統(tǒng)概述
EHM-X系列大氣重金屬在線分析儀是天瑞儀器全球首創(chuàng)的雙功能全自動(dòng)在線分析儀器,。它創(chuàng)新地將技術(shù)——X射線熒光（XRF）無(wú)損檢測(cè)技術(shù),、β射線吸收檢測(cè)技術(shù)與空氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)結(jié)合，不僅可以監(jiān)測(cè)空氣顆粒物質(zhì)量濃度, 還可以同時(shí)對(duì)顆粒物中元素成分進(jìn)行定量分析,。該儀器具有pg/m3 量級(jí)的檢出限,，處于世界先進(jìn)水平，廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè),、污染溯源及源解析,、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域。
圖1 天瑞儀器EHM-X200大氣重金屬在線分析儀圖片（從左到右分別為儀器主機(jī),、站房機(jī)柜上的儀器和車載儀器）
2.1.1 測(cè)量原理
儀器以恒定的工況流量將空氣吸入顆粒物切割器中,，以PM2.5為例，動(dòng)力學(xué)直徑在2.5um附近及以下的顆粒污染物進(jìn)入到儀器的富集系統(tǒng)中,。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的富集后,，富集系統(tǒng)自動(dòng)切換成β射線分析系統(tǒng),，利用β射線的衰減與顆粒物的質(zhì)量濃度成指數(shù)的關(guān)系，對(duì)顆粒物的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析,。然后卷膜系統(tǒng)將富集有空氣顆粒物的濾紙移動(dòng)到X射線熒光分析系統(tǒng),，分別利用X射線熒光的能量和強(qiáng)度對(duì)顆粒物中的元素成分進(jìn)行定性和定量的分析。
圖2 天瑞儀器 EHM-X200大氣重金屬監(jiān)測(cè)示意圖
X射線熒光光譜技術(shù)（XRF）的原理見(jiàn)圖3所示,，可以直接檢測(cè)固體或液體樣品中ppm量級(jí)的元素成分。采用富集后再檢測(cè)的辦法,，使得XRF技術(shù)對(duì)空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測(cè)限優(yōu)于0.001ug/m3,。而常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)技術(shù)，由于預(yù)處理消解過(guò)程中需要將微克量級(jí)的樣品溶解到幾十克的液體中,，而使得濃度被稀釋百萬(wàn)倍,，從而多數(shù)儀器（譬如ICP-AES、或原子吸收光譜儀）無(wú)法檢出元素含量低于10ug/m3量級(jí)的空氣顆粒物樣品,。
圖3 X射線熒光光譜技術(shù)原理圖
2.1.2 性能特點(diǎn)
（1）先進(jìn)的X射線熒光(XRF)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與大氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)結(jié)合,，符合美國(guó)EPA IO-3.3標(biāo)準(zhǔn)方法。
（2）用戶可以選擇增加基于β射線的顆粒物質(zhì)量濃度測(cè)量模塊,，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器通過(guò)一次采樣同時(shí)測(cè)量顆粒物總質(zhì)量濃度與重金屬成分濃度,，增加數(shù)據(jù)可比性、為污染溯源分析提供依據(jù),。
（3）可選配TSP,、PM10、或PM2.5顆粒物切割器,，實(shí)現(xiàn)重金屬顆粒物在不同動(dòng)力學(xué)直徑上的分布測(cè)量,。
（4）鉛、鐵,、鎘,、鉻、砷等30種重金屬含量測(cè)量,，探測(cè)靈敏度10pg/m3量級(jí),，重金屬元素可擴(kuò)展。
（5）具備流量校準(zhǔn)功能,，具備空白以及所有分析元素的校準(zhǔn)功能,，具備光管強(qiáng)度自校準(zhǔn)功能和能量刻度自動(dòng)校準(zhǔn)功能；
（6）提供設(shè)備配套數(shù)據(jù)分析管理軟件,，開(kāi)放通訊協(xié)議,，可接入已有數(shù)采平臺(tái)；中文操作界面,，觸摸屏操作,，顯示實(shí)時(shí)采樣流量,，采樣時(shí)間，測(cè)量狀態(tài),，重金屬濃度值,、含量曲線等信息。
（7）提供預(yù)警預(yù)報(bào)智能分析二次開(kāi)發(fā)功能接口,，用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)未監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的空氣重金屬濃度的預(yù)測(cè)預(yù)警,、對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行判斷、通過(guò)當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)污染趨勢(shì)及擴(kuò)散路徑進(jìn)行預(yù)測(cè),。
2.1.3 技術(shù)參數(shù)
以下列出了大氣重金屬在線分析儀的一些重要技術(shù)參數(shù)（表1）,。
表1 天瑞儀器 EHM-X200大氣重金屬監(jiān)測(cè)儀技術(shù)參數(shù)
2.1.4 系統(tǒng)配置
產(chǎn)品配置清單如下，包括隨機(jī)備件,、工具套裝,、隨機(jī)文件、以及安裝維修所需的備品備件和耗材,。
2.2 WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀
WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀是天瑞儀器是一款基于權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)方法——陽(yáng)極溶出伏安法與光度比色法的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)中重金屬離子的測(cè)定工具,。該儀器可以同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水樣中的多種重金屬含量，其顯著特點(diǎn)包括檢出限低,、準(zhǔn)確度高,、操作方便、維護(hù)成本低等,；而由于Cr通過(guò)陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定結(jié)果波動(dòng)較大,，因此采用測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確的光度比色法，并通過(guò)系統(tǒng)控制成功的將陽(yáng)極溶出伏安法與光度比色法集中于同一監(jiān)測(cè)儀器中,，克服了陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定Cr不準(zhǔn)的缺點(diǎn)同時(shí)也克服了光度比色法不能同步測(cè)量多種重金屬的缺點(diǎn),。該儀器可廣泛應(yīng)用于地表水、自來(lái)水,、地下水,、河流湖泊以及海水等領(lǐng)域。
圖4 天瑞儀器WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀圖片
2.2.1 測(cè)量原理
（1）陽(yáng)極溶出伏安法
在一定的電位下,，使待測(cè)金屬離子部分地還原成金屬并溶入微電極或析出于電極的表面,，然后向電極施加反向電壓，使微電極上的金屬氧化而產(chǎn)生氧化電流,，根據(jù)氧化過(guò)程的電流一電壓曲線進(jìn)行分析的伏安法,。 陽(yáng)極溶出伏安法以其極低的成本與高靈敏度的特點(diǎn)、目前在歐美正取代傳統(tǒng)的原子吸收方法大量應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè),、自來(lái)水檢測(cè),、電鍍和表面處理行業(yè)廢水檢測(cè)、食品,、制藥,、醫(yī)院廢水監(jiān)測(cè)等方面,。
圖5 陽(yáng)極溶出伏安法原理
（2）光度比色法
光度比色法主要是根據(jù)朗伯比爾定律，一束單色光照射于一吸收介質(zhì)表面,，在通過(guò)一定厚度的介質(zhì)后,，由于介質(zhì)吸收了一部分光能，透射光的強(qiáng)度就要減弱,。吸收介質(zhì)的濃度愈大,，介質(zhì)的厚度愈大，則光強(qiáng)度的減弱愈顯著,。
圖6 光度比色法原理
2.2.2 性能特點(diǎn)
（1）集成陽(yáng)極溶出伏安法（ASV）原理（US EPA7063,、US EPA7472）、光度比色法原理（GB7466-87）,；
（2）能夠同時(shí)測(cè)量銅,、鎘,、鉛,、鋅、汞,、砷,、六價(jià)鉻七種元素，還可擴(kuò)展測(cè)量鎳,、錳,、鐵、鈷,、鉈等十余種重金屬,；
（3）測(cè)量精度可達(dá)ppb級(jí)別；
（4）創(chuàng)新思想的軟件分層架構(gòu),，可實(shí)現(xiàn)儀器流程靈活配置,；
（5）高溫高壓水樣前處理，快速的冷卻水循環(huán)降溫,；
（6）實(shí)時(shí)儀器漏液監(jiān)測(cè),，保證儀器穩(wěn)定運(yùn)行；
（7）可廣泛應(yīng)用于地表水,、自來(lái)水,、地下水、河流湖泊等流域,。
3.2.3技術(shù)參數(shù)
2.2.4 系統(tǒng)配置
2.3 Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀
Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀基于XRF熒光技術(shù)的,，一款專門針對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)、野外,，進(jìn)行X熒光分析應(yīng)用而設(shè)計(jì)的儀器,，具有提及下,，重量輕，普通人可手持測(cè)量的特點(diǎn),；產(chǎn)品具有超小,、超輕、超美,、超安全,、超方便、超長(zhǎng)待機(jī),、超防水,、超準(zhǔn)、超快等特點(diǎn),，并在小型X射線熒光光譜儀上引入了數(shù)字多道技術(shù),，使儀器檢出限更好，穩(wěn)定性更高,，適用面更廣,。
圖6 天瑞儀器Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀圖片
2.3.1 儀器優(yōu)勢(shì)
（1）可用于檢測(cè)汞、鎘,、鉛,、砷、銅,、鋅,、鎳、鈷,、釩等引起的土壤污染,；
（2）快速普查超大范圍的土壤地址污染區(qū)，繪制污染圖,、實(shí)施勘查
（3）發(fā)現(xiàn)異常狀況,，做到優(yōu)先考慮和治理
（4）現(xiàn)場(chǎng)快速追蹤污染異常，有效地尋找“污點(diǎn)”地帶,，圈定受到污染的邊界
（5）對(duì)土壤重金屬元素能快速的現(xiàn)場(chǎng)原位分析,，引起快速篩選排查的作用
（6）快速普查各類居住用地、商業(yè)用地,、工業(yè)用地等一級(jí)二級(jí)三級(jí)用地
（7）PDA自帶有GPS信號(hào),，可以與GIS系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，繪制地圖
（8）設(shè)備有數(shù)字多道技術(shù),，可以更加快速的分析,，從就可以得出定性定量結(jié)果，設(shè)計(jì)成高計(jì)數(shù)率,，大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性,，而穩(wěn)定性在土壤重金屬測(cè)試中尤為重要,，因?yàn)樵谕寥乐衅渲亟饘俸慷己艿?nbsp;
（9）超高的分別率可以減少砷與鉛的干擾和鐵對(duì)鎳的干擾，其超低的檢出限也很適合用于環(huán)保土壤重金屬的檢測(cè)
2.3.2 技術(shù)參數(shù)
