快速檢測(cè)有毒有害物的十大技術(shù)

快速檢測(cè)有毒有害物的十大技術(shù)

對(duì)有毒有害物質(zhì)的正確檢測(cè)在歷次化學(xué)事故應(yīng)急救援中顯得十分重要。對(duì)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)，查明毒物的種類就更有意義。

根據(jù)《簡(jiǎn)氏核生化防護(hù)年鑒》2001年版提供的資料，目前國(guó)際上對(duì)有毒有害物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)總結(jié)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(cè)器是一種典型的連續(xù)工作的檢測(cè)器,該檢測(cè)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(cè)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(xiàn)。使用質(zhì)子遷離法、電荷遷離法、離解電荷遷離法或負(fù)離子反應(yīng)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(cè)技術(shù)

火焰光度法檢測(cè)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(zhǎng)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)類似物質(zhì)的電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)與空氣中所含的磷和硫化合物的濃度有著直接的關(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(cè)�；鹧婀舛确ǚ浅ｌ`敏，因此允許儀器直接對(duì)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(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象。為了減少檢測(cè)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(cè)器就會(huì)大大降低誤報(bào)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(cè)定在特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)（4000～200cm）樣品吸收紅外光的強(qiáng)度，紅外吸收譜帶的波長(zhǎng)具有非常明顯的特征，每個(gè)分子均具有獨(dú)特的紅外光譜。通過(guò)紅外光譜可以解析分子結(jié)構(gòu)的特征峰，從而檢測(cè)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(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)儀器中：一是光聲紅外光譜學(xué)技術(shù)。光聲紅外檢測(cè)器是利用光聲效應(yīng)監(jiān)測(cè)和測(cè)定有毒有害物質(zhì)的蒸氣，當(dāng)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(diào)節(jié)紅外輻射的強(qiáng)度，樣品會(huì)膨脹和收縮。如設(shè)計(jì)有音頻，可使用麥克風(fēng)傳輸聲音信號(hào)。光聲紅外氣體檢測(cè)器使用不同的過(guò)濾器，選擇性地傳輸被監(jiān)控的有毒有害物質(zhì)吸收的特定光波長(zhǎng)，用比較大的波長(zhǎng)信號(hào)來(lái)鑒定未知化合物。當(dāng)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(xiàn)特殊波長(zhǎng)的紅外吸收峰，所以也就檢測(cè)不到音頻信號(hào)。當(dāng)大氣樣品中有有毒有害物質(zhì)存在時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)紅外光的吸收會(huì)產(chǎn)生音頻信號(hào)。如樣品連續(xù)地吸收不同波長(zhǎng)的紅外光，則選擇性會(huì)大大增加。也就是說(shuō)當(dāng)若干波長(zhǎng)的光連續(xù)通過(guò)樣品時(shí)，可從干擾物中區(qū)分出是何種毒物。不過(guò)光聲檢測(cè)器對(duì)外部的顫動(dòng)和濕度是非常敏感的，因此在標(biāo)定檢測(cè)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(cè)技術(shù)

電化學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)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，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(cè)器用于檢測(cè)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(yīng)的速度和不同反應(yīng)的平衡點(diǎn)，從而影響到反應(yīng)的靈敏度和選擇性。

濕化學(xué)檢測(cè)技術(shù)

濕化學(xué)檢測(cè)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)觀察比色管或檢測(cè)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(dāng)從其他報(bào)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(cè)紙進(jìn)行檢測(cè)。 它們也被用來(lái)檢測(cè)受污染的飲用水源。該技術(shù)用得最廣的是檢測(cè)紙，檢測(cè)紙是用溶解在溶液中的某種結(jié)晶染料或生色試劑制成的。檢測(cè)紙常用于檢測(cè)可疑的液滴或物體表面上的液體。對(duì)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(cè)。比色管是由玻璃管、硅膠和吸附在上面的反應(yīng)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(cè)物通過(guò)比色管內(nèi)的硅膠，如果有有毒有害物質(zhì)存在，比色管中的反應(yīng)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(cè)器靠一個(gè)小型的壓電石英晶體，表面涂有一種專門的聚合物從空氣中區(qū)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(cè)器裝置內(nèi)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(cè)定某一種化合物專門設(shè)計(jì)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)算法專門處理來(lái)自表面聲波基陣的頻率變化以確定有毒有害物質(zhì)的類型和濃度，當(dāng)出現(xiàn)新型毒物時(shí)，還可將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法升級(jí)。許多表面聲波檢測(cè)儀都配備了超濃縮管來(lái)減少環(huán)境污染物的干擾，并達(dá)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(cè)儀已面市。

光電離檢測(cè)技術(shù)

光電離檢測(cè)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(cè)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公司研制了兩種類型的光電離檢測(cè)器，一種是應(yīng)用光電離檢測(cè)技術(shù)生產(chǎn)的手持式MINIRAE PLUS檢測(cè)器，另一種手持光電離檢測(cè)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(dǎo)體、金屬氧化物、體積聲波和表面聲波等用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所使用的各種傳感器必須響應(yīng)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(cè)器是EEVeNose5000型電子鼻。

熱電傳導(dǎo)技術(shù)

熱電傳導(dǎo)檢測(cè)器使用的是金屬氧化物的熱導(dǎo)半導(dǎo)體器件。這種器件用來(lái)測(cè)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(dǎo)變化值。換言之，當(dāng)被測(cè)氣體吸附在金屬氧化物表面時(shí)，測(cè)定系統(tǒng)中越過(guò)金屬薄膜的阻值和電導(dǎo)發(fā)生變化。在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，通過(guò)測(cè)得大氣污染物的電信號(hào)結(jié)果與“清潔”或“背景大氣”的差異得出最終結(jié)果。另外，不同的污染物具有不同的熱傳導(dǎo)，故能使用該技術(shù)測(cè)定一些未知的有毒有害物質(zhì)。

火焰離子化檢測(cè)技術(shù)

火焰離子化檢測(cè)器是一種常用的檢測(cè)器，該檢測(cè)器用于測(cè)定在氫氧火焰中燃燒易揮發(fā)的含碳化合物。當(dāng)含碳化合物燃燒時(shí)，火焰產(chǎn)生的基線離子流增加，化合物則開(kāi)始進(jìn)入檢測(cè)。火焰離子化技術(shù)非常簡(jiǎn)單，不需要復(fù)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(biāo)準(zhǔn)條件下的保留指數(shù)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(cè)器，檢測(cè)限為0.1×10－6～50000×10－6。