快速检测有毒有害物的十大技术

[2012/12/10]

　　根据《简氏核生化防护年鉴》2001年版提供的资料，目前国际上对有毒有害物质的现场快速检测总结起来有以下10种技术，即：

　　★电离/离子迁移谱技术

　　离子迁移谱技术使用的检测器是一种典型的连续工作的检测器，该检测器使用一只空气泵从环境中采样，采集的污染物通过离子化检测器中的一微弱电场并被离子化。气态毒物的电离在大气压条件下即可实现。使用质子迁离法、电荷迁离法、离解电荷迁离法或负离子反应如离子迁离谱法等，几乎所有的有毒有害物质都能被离子化。世界环境合作组织用该技术研制生产了一种手持式APD—2000型离子迁移谱仪。

　　★火焰光度法检测技术

　　火焰光度法检测技术是基于氢火焰燃烧原理，火焰能够分解存在空气中的任何有毒有害物质。含有磷和硫的有毒有害物质各自产生氢磷氧(HPO)和元素硫。在提高火焰温度时，磷和硫发散出特殊波长的光。通过较理想的过滤器来传递这种光，磷和硫发散出的光传送到光电倍增管，光电倍增管产生一个类似物质的电信号，这个电信号与空气中所含的磷和硫化合物的浓度有着直接的关系。由此可见，只要是含磷和硫的化合物都可用火焰光度法进行检测。火焰光度法非常灵敏，因此允许仪器直接对环境空气采样分析。但这种方法的不足之处是环境空气中只要有磷和硫存在，就会产生干扰出现误报现象。为了减少检测中的干扰，在制造仪器时使用气相色谱技术中的火焰光度检测器就会大大降低误报的发生。

　　★红外光谱学技术

　　红外光谱学技术是通过测定在特定波长范围内(4000～200cm)样品吸收红外光的强度，红外吸收谱带的波长具有非常明显的特征，每个分子均具有独特的红外光谱。通过红外光谱可以解析分子结构的特征峰，从而检测出未知的有毒有害物质。到目前为止，有两种红外光谱技术被运用到现场快速检测仪器中：一是光声红外光谱学技术。光声红外检测器是利用光声效应监测和测定有毒有害物质的蒸气，当一种气体吸收到红外辐射时，会引起温度升高，由此引起气体膨胀。如果调节红外辐射的强度，样品会膨胀和收缩。如设计有音频，可使用麦克风传输声音信号。光声红外气体检测器使用不同的过滤器，选择性地传输被监控的有毒有害物质吸收的特定光波长，用比较大的波长信号来鉴定未知化合物。当大气样品中没有有毒有害物质存在时，就不会出现特殊波长的红外吸收峰，所以也就检测不到音频信号。当大气样品中有有毒有害物质存在时，通过调节红外光的吸收会产生音频信号。如样品连续地吸收不同波长的红外光，则选择性会大大增加。也就是说当若干波长的光连续通过样品时，可从干扰物中区分出是何种毒物。不过光声检测器对外部的颤动和湿度是非常敏感的，因此在标定检测器时，操作环境是非常重要的因素之一，只有这样，选择性才会很高。

　　★电化学检测技术

　　电化学检测器检测吸收有毒有害物质的溶液或薄膜的电位变化。有毒有害物质抑制胆碱酯酶就是最典型的例子，含有已知量的胆碱酯酶的溶液中，如果有有毒有害物质存在的话，胆碱酯酶被抑制的百分率与有毒有害物质成一定的比例关系，利用这种关系可确定有毒有害物质的浓度。还有一种电化学检测器用于检测薄膜的电阻值，吸收有毒有害物质的薄膜，电阻值会增加。因此它们并不像离子迁移谱法和火焰光度法那样灵敏，且受环境制约的因素也比较大，温度的冷热变化会改变反应的速度和不同反应的平衡点，从而影响到反应的灵敏度和选择性。

　　★湿化学检测技术

　　湿化学检测技术其实就是我们通常所说的比色法。要确定有毒有害物质是否存在，只要通过观察比色管或检测纸与有毒有害物质接触时的颜色变化情况即可。使用的方法是：当从其他报警器材得知可能有有毒有害物质存在时，此时再用比色管或检测纸进行检测。它们也被用来检测受污染的饮用水源。该技术用得最广的是检测纸，检测纸是用溶解在溶液中的某种结晶染料或生色试剂制成的。检测纸常用于检测可疑的液滴或物体表面上的液体。对于气态或蒸气态的有毒有害物质，常用比色管进行检测。比色管是由玻璃管、硅胶和吸附在上面的反应试剂共同制成的，使用时，折断玻璃管的两端插入到一抽气泵上，让被测物通过比色管内的硅胶，如果有有毒有害物质存在，比色管中的反应试剂就会发生颜色变化。

　　★表面声波技术

　　表面声波技术检测器靠一个小型的压电石英晶体，表面涂有一种专门的聚合物从空气中区分出被吸收的有毒有害物质。表面声波石英晶体是高性能振荡电路的重要组成部分，几个表面声波石英晶体组成检测器装置内部的化学传感器基阵。表面声波的基本频率为275MHz。每一种聚合物都是为测定某一种化合物专门设计的。例如，一种聚合物会优先地吸附水，而另一种聚合物则优先地吸附不同类型的有毒有害物质。聚合物的这种选择性地吸收，就可以改变表面声波的共振频率。有一种神经网络算法专门处理来自表面声波基阵的频率变化以确定有毒有害物质的类型和浓度，当出现新型毒物时，还可将神经网络算法升级。许多表面声波检测仪都配备了超浓缩管来减少环境污染物的干扰，并达到增加灵敏度的目的。由微传感器及其表面声波技术研制的表面声波便携式Ⅱ型检测仪已面市。

　　★光电离检测技术

　　光电离检测器是靠具有足够能量的紫外光将处于光子流中的有毒有害物质离子化。如果气流中有有毒有害物质存在时，它们就被离子化，然后光电离检测器记录下气体样品中所产生离子的量(有毒有害物质的浓度)与电压的比例。Perkin-Elmer公司研制了两种类型的光电离检测器，一种是应用光电离检测技术生产的手持式MINIRAE PLUS检测器，另一种手持光电离检测器是Photovac2020型。

　　★传感器排列技术(电子鼻)

　　传感器排列装置由基于几个不同的化学传感器排列在一起。这些传感器由聚合物导体、金属氧化物、体积声波和表面声波等用于实时监测，所使用的各种传感器必须响应迅速、暴露在有毒有害物质环境中必须是可逆的。这种技术常被用在被称为电子鼻的仪器上，用传感器排列技术研制的一种可移动式的检测器是EEVeNose5000型电子鼻。

　　★热电传导技术

　　热电传导检测器使用的是金属氧化物的热导半导体器件。这种器件用来测定吸附在金属氧化物表面的有毒有害物质气体所引起的热导变化值。换言之，当被测气体吸附在金属氧化物表面时，测定系统中越过金属薄膜的阻值和电导发生变化。在实际测定过程中，通过测得大气污染物的电信号结果与“清洁”或“背景大气”的差异得出最终结果。另外，不同的污染物具有不同的热传导，故能使用该技术测定一些未知的有毒有害物质。

　　★火焰离子化检测技术

　　火焰离子化检测器是一种常用的检测器，该检测器用于测定在氢氧火焰中燃烧易挥发的含碳化合物。当含碳化合物燃烧时，火焰产生的基线离子流增加，化合物则开始进入检测。火焰离子化技术非常简单，不需要复杂的分离技术。例如气相色谱鉴定化合物通常进行保留时间的比较，或用标准条件下的保留指数进行鉴定。Perkin-Elmer制造了一种手持式的微型火焰离子化检测器，检测限为0.1×10-6～50000×10-6。

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