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關(guān)鍵詞:污泥農(nóng)用;重金屬元素;環(huán)境及健康;緩解措施
城市污泥是指在污水處理中產(chǎn)生的固體產(chǎn)物。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),目前美國所積累的干污泥總量已達(dá)1000萬t,歐洲各國總計(jì)達(dá)660萬t,日本為240萬t左右[1]。隨著中國城市化的不斷發(fā)展,到2010年為止,全國產(chǎn)生廢水的總量已經(jīng)達(dá)到125萬m3/天。污泥作為污水處理廠的主要產(chǎn)物,急需有效且安全的處理方式。目前污水的處理方式包括污泥焚燒、填埋法和農(nóng)田利用法。由于擔(dān)心污泥中的一些毒性病原體可能會引起人類的健康問題,西方的許多國家已經(jīng)出臺了相應(yīng)法規(guī)來限制污泥的農(nóng)田利用。污泥填埋的高費(fèi)用已經(jīng)促使污泥的處理朝向污泥焚燒來提供熱量用于發(fā)電。污泥的農(nóng)田利用也被視為一種能回收利用污泥中植物營養(yǎng)的有效方式,特別是污泥中的N、P元素對作物的生長促進(jìn)十分明顯。
城市污泥中的污染物可以被大致劃分為3種主要的種類:①無機(jī)元素(例如金屬和微量元素);②有機(jī)元素(例如PCBs、PCDD、PPCPs、PAHs、表面活性劑);③毒性病原體(例如細(xì)菌、病毒、寄生蟲)。本文主要對重金屬元素環(huán)境影響進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上研究污泥農(nóng)用過程中重金屬元素的控制措施。
1 污泥農(nóng)用中重金屬的影響
由于城市廢水主要來自生活廢水、工商業(yè)廢水和市區(qū)地表河流的排放,因而含有大量的重金屬元素,特別是在一些發(fā)達(dá)城市和工業(yè)化城市中,城市污泥的潛在有毒重金屬含量特別高,在污泥農(nóng)用過程中可能會進(jìn)行累積,進(jìn)入生物鏈;或是由于沒有經(jīng)過安全的處理途徑,會對人體和環(huán)境健康造成重大影響。重金屬由于具有難遷移、易富集、危害大等特點(diǎn),一直是限制污泥農(nóng)業(yè)利用的最主要因素[2]。目前關(guān)于污泥中重金屬的研究集中在Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni,但不同國家及不同城市的污泥重金屬含量范圍變化都很大。
一般來說,像在埃及這樣的以農(nóng)業(yè)灌溉為主的國家里,城市污泥中重金屬含量相對較低。1980年前,污泥中重金屬含量幾乎僅占干重的0.5%~2%,最多時也只有干重的6%。美國和歐洲的城市污泥中重金屬含量的急劇下降,不僅與他們本國嚴(yán)格的法律限制有關(guān),也和他們國家與污水處理廠達(dá)成的協(xié)議,控制工業(yè)廢水重金屬含量緊密相連。
重金屬在污泥中的運(yùn)移、生物有效性以及生態(tài)毒性與污泥所施用土壤的pH值、陽離子的交換量(CEC)、有機(jī)質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)及土壤質(zhì)地有關(guān)[3]。隨著土壤pH值的增加,土壤對重金屬的吸附能力也逐漸增強(qiáng)。土壤中有機(jī)質(zhì)的存在形態(tài)也會影響重金屬的生物有效性。由于有機(jī)質(zhì)可以分為可溶和不可溶2種,不可溶的有機(jī)質(zhì)會阻礙土壤中作物對有機(jī)質(zhì)的吸收,通過使重金屬離子牢牢吸附在有機(jī)質(zhì)表面來降低重金屬的生物有效性。然而,可溶性有機(jī)質(zhì)組分可以通過形成重金屬和有機(jī)質(zhì)互溶組分來提高重金屬在土壤的活性。同時, Tessier等采用分級提取的辦法,將重金屬分為交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘余態(tài)5個組分[4]。Pérez-Cid [5]等發(fā)現(xiàn)可交換態(tài)的重金屬最易被作物吸收,有含量低、生物有效性大的特點(diǎn);碳酸鹽巖態(tài)易在酸性條件下分解釋放,對作物的生物有效性也很明顯;鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)在氧化還原電位降低時易釋放出來;硫化物及有機(jī)結(jié)合態(tài)主要包括重金屬硫化物沉淀及與各種有機(jī)質(zhì)結(jié)合的重金屬,是相對穩(wěn)定的形態(tài);殘?jiān)鼞B(tài)是存在于礦物晶格中的重金屬,是生物難以利用的形態(tài)[6]。在土壤質(zhì)地方面,有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Zn在酸性土壤中的生物有效性更大,相比之下,Cu在堿性土壤中的生物有效性更明顯。
2 重金屬風(fēng)險(xiǎn)評估
由于污泥的長期使用會導(dǎo)致重金屬元素在土壤中的聚集,從而使土壤受到污染,進(jìn)而可能使地下水環(huán)境受到污染。針對重金屬對地下水的污染以及評估土壤自身重金屬污染程度可以采用Nemerow指數(shù)法。其特點(diǎn)是既考慮了污染物的平均濃度,又兼顧了濃度最大的污染物對地下水污染的影響[7]。
Nemerow指數(shù)法計(jì)算公式為:
式中:Pi為重金屬污染物的分項(xiàng)污染指數(shù);ci為重金屬污染物的實(shí)測濃度(mg/L);coi為重金屬污染物的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L);(Pi)max為各項(xiàng)污染指數(shù)中污染指數(shù)Pi的最大值;Pi為各項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。
Nemerow指數(shù)法反映地下水受重金屬污染的程度,綜合污染指數(shù)越大,說明地下水污染程度越嚴(yán)重。Nemerow指數(shù)具體指標(biāo)分級界限視研究區(qū)地下水中重金屬濃度的類型、濃度等確定。
3 污泥農(nóng)用中對重金屬元素的控制措施
關(guān)鍵詞:精細(xì)化工;標(biāo)志;危害;
Abstract: with the development of science and technology, fine chemical industry has become the focus of the development of chemical industry, because it has many types, wide use and other advantages, has become the chemical industry's "beloved", an important manifestation of improving its rapid development is the level of the chemical industry, but also become an important symbol of a country's level of industrial. With more and more fine products manufacturing, bring us a leap in technology, but also let us have a headache is the harm of fine chemical products.
Keywords: fine chemical hazards; signs;
中圖分類號:X324 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
近年來,我國調(diào)整了化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),精細(xì)化工品種大幅度的增加,其中許多精細(xì)化工產(chǎn)品含有高濃度的污染物,對環(huán)境危害極大,同時也威脅著人類的健康,例如染料產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)用品、化纖、農(nóng)藥等。隨著精細(xì)化工的大力發(fā)展,我們必須關(guān)注到精細(xì)化工廢水的污染特性,并且研究出更好的控制策略才能使精細(xì)化工業(yè)廢水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo),下面我們詳細(xì)的對精細(xì)化工業(yè)廢水進(jìn)行分析并解決。
一、精細(xì)化工廢水的污染特性分析
(一)精細(xì)化工廢水的總體特點(diǎn)
我國采用了各種標(biāo)準(zhǔn)手段對精細(xì)化工產(chǎn)生的工業(yè)廢水進(jìn)行了詳細(xì)的分析,不僅從COD、BOD、色度等幾個指標(biāo)分析,而且對主要的陰陽離子和有機(jī)物組成元素做了分析。經(jīng)過分析,科學(xué)的呈現(xiàn)了精細(xì)化工業(yè)廢水帶來的污染,得出了許多重要的結(jié)論,精細(xì)化工業(yè)廢水不僅含毒量高,而且難以降解,它的COD指數(shù)、色度指數(shù)等相當(dāng)高,這些污染成分嚴(yán)重的危害了微生物生存,在一定程度上抑制了生物系統(tǒng)的發(fā)展。由于這些污染物難以處理,導(dǎo)致出水難以達(dá)標(biāo),從而威脅著人類的健康。
(二)不同源地精細(xì)化工廢水的污染特性
1.在生產(chǎn)過程中造成的工業(yè)廢水,這種工業(yè)廢水中含有較高的污染物,污染物濃度相當(dāng)高,而且根據(jù)工藝的不同會造成不同特點(diǎn)的廢水,有的是含鹽量高,還有些含毒素多,不容易被分解,嚴(yán)重的危害著人類賴以生存的水資源。
2.由于生產(chǎn)完產(chǎn)品后,不及時的清理會造成散落到地面上的溶劑、染料、成品等被沖掉,造成了不必要的廢水污染,這種污染程度有重有輕,主要根據(jù)公司的管理程度來定。
3.在洗滌產(chǎn)品的過程中會產(chǎn)生廢水,或者在清洗產(chǎn)品設(shè)備的同時產(chǎn)生大量的廢水,雖然這種廢水污染物的濃度稍低一些,但是容量相當(dāng)大,控制起來也是相當(dāng)麻煩。
4.設(shè)備出現(xiàn)問題及有意外發(fā)生時會造成廢水污染,如果設(shè)備檢修不合格容易出現(xiàn)泄露問題,倘若在生產(chǎn)中出現(xiàn)意外,也有一部分原料、半成品、成品散落造成污染。這種原因造成的污染程度是不可預(yù)知的,需要有應(yīng)急措施來解決。
5.經(jīng)過廢水廢氣處理過后,并不是徹底的解決了污染問題,它還會產(chǎn)生一些廢水污染物,這種污染物雖然含量已不是太高,但是仍然危害著水資源,需要更有效及時的處理。
二、精細(xì)化工工業(yè)廢水的控制策略
治理精細(xì)化工工業(yè)廢水需要從多方面入手,首先簡單的介紹一下幾個處理方面:保證生產(chǎn)過程中的清潔工作,從源頭上盡可能的減少有害物的產(chǎn)生,而且盡量采用一些高科技工藝,例如無公害或少公害的工藝手段;要做好對工業(yè)廢水的預(yù)處理,采用多種措施減少生化處理的不利,例如通過溶劑的回收、COD負(fù)荷的降低等方式進(jìn)行預(yù)處理;對工業(yè)廢水經(jīng)過一系列的預(yù)處理后,再進(jìn)行生化處理,因此生化處理技術(shù)的水平直接影響了水質(zhì),提高生化處理技術(shù)水平是保證水質(zhì)的關(guān)鍵。需要我們加大調(diào)節(jié)池的容量,對水質(zhì)水量起到更好的調(diào)節(jié)作用。
我國對精細(xì)化工工業(yè)廢水的控制做了相當(dāng)多研究,傳統(tǒng)技術(shù)的局限性已經(jīng)影響了廢水處理效率,因此我們需要更高水平的科技手段。對于一些鹽分過高的廢水,也有許多有效可行的方法,可以用生活污水稀釋,也可以馴化活性污泥,科學(xué)的去選擇PH、DO等的參數(shù)等等。在處理鹽分較高的工業(yè)廢水問題上,我們研究出了許多的有效方法,像蒸發(fā)、混凝沉淀等手段,合理的利用它們,可以有效的降低鹽分,降低COD含量,為完成污水處理有相當(dāng)好的效果。讓我們來重點(diǎn)的講述一下這些手段:
1.蒸發(fā)法:顧名思義,就是利用太陽的能量對工業(yè)廢水進(jìn)行涼曬,從而減少污染廢水的排放,這種方法簡單又經(jīng)濟(jì),只是受自然因素的干擾多一些,有一定的局限性,在一些陽光不充足的時候不能夠很好的利用這一方法。
2.混凝法:混凝法雖不能十分有效的去除工業(yè)廢水中的鹽分,但是對COD有相當(dāng)高的去除率,可以達(dá)到90%。Ellouzea采用了在廢水中摻入硫酸鎂、氧化鋁、聚合氯化鋁的方式,再加上對混凝、絮凝方法的有效利用,對去除COD起到立明顯的效果,也在一定程度上提高了工業(yè)廢水的可生化性。
3.電解法:電解法主要采用的是化學(xué)反應(yīng),利用電流使工業(yè)廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生氧化反應(yīng),從而生成不溶于水的物質(zhì),根據(jù)它們不溶于水的特性,將其沉淀或者進(jìn)行氧化反應(yīng)還原成無害的氣體排出。這種方法對COD的去除率比混凝法還要高,可以達(dá)到95%,而且還可以有效的去除BOD含量,其明顯的效果對污水的凈化有很大的吸引力。
除了以上方法,還有許多可行的處理的方式,對污水的預(yù)處理起到明顯的效果。對于精細(xì)化化工工業(yè)廢水中含有的有機(jī)酸特別多,像是:甲酸、乙酸、草酸等,不僅對農(nóng)作物危害相當(dāng)大,而且嚴(yán)重危害著人們的健康,身體一旦接觸有害酸類對皮膚、呼吸道等都有很大的傷害性,因此除去化工工業(yè)廢水中的有機(jī)酸相當(dāng)重要。對于除去工業(yè)廢水中含有的有機(jī)酸我們做了許多的調(diào)查,很多工業(yè)采用了一些有效的手段降低了酸類的危害性,例如上面所采用的蒸發(fā)法、混凝法,還有其它有效措施,我們來逐一簡單介紹一下:
1.吸附法:我國很早就進(jìn)行了吸附樹脂的研究,它是一種具有特殊性的大孔樹脂。吸附樹脂是一種特殊的化學(xué)物質(zhì),具有再生性,它的表面積十分大,這也增強(qiáng)了它的吸附力,根據(jù)他們不同的表面性質(zhì)也有不同的吸附性能,它對酸類吸附能力相當(dāng)高,被廣泛的應(yīng)用到醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域,發(fā)揮了它無窮的吸附魅力。
2. 萃取法:溶質(zhì)在互不相溶的溶劑中,它的溶解度也有所不同,我們可以利用一種溶劑把溶質(zhì)從另外一種含有互不相容溶劑的溶液中取出,這種有效的方法就是萃取法,利用溶質(zhì)的特性將它們?nèi)〕?,例如工業(yè)廢水中含有的醋酸也可以利用丁醇來對其進(jìn)行萃取,效果很好。
3. 還原法:這種發(fā)發(fā)主要是利用酸類的特性,讓其跟相應(yīng)的物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)進(jìn)行電解,從而凈化污水,例如工業(yè)廢水中含有一些硫酸,在酸性的條件里,有色的工業(yè)廢水通過鐵、炭及活性炭的作用發(fā)生微電解,這種微電解作用會使有色工業(yè)廢水中的有色基團(tuán)受到影響,便會達(dá)到工業(yè)廢水脫色的效果。
4.生化法:工業(yè)廢水中含有大部分的脂肪酸,脂肪酸比較容易被生化和降解,我們利用它的這一弱點(diǎn)可以對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行干擾,例如引入其它基因會對它的生化降解有所幫助。工業(yè)廢水中的有機(jī)物加上氧化作用,然后加入微生物就會產(chǎn)生分解,代謝成新的微生物及無害氣體和能量,完成了工業(yè)廢水的凈化作用。這一有效的方法就是好氧生化法。
5. 氧化法:精細(xì)化工工業(yè)廢水中含有大量的羥酸,對羥酸可以采取氧化反應(yīng),達(dá)到分解效果。大多數(shù)羧酸類廢水可用氧化法處理。氧化處理方法有很多種,例如濕式氧化、臭氧氧化、液相氧化等等。
總結(jié):
精細(xì)化工工業(yè)的發(fā)展給人類帶來便利的同時,也對大自然及人類的健康造成危險(xiǎn),我們必須采取更有效的措施來控制工業(yè)廢水的污染,達(dá)到取其利而去其弊的效果。雖然目前有許多的工業(yè)污水處理方法,但是還是不能夠達(dá)到更理想的效果,需要我們研究出更高的技術(shù)手段,走出國門,學(xué)習(xí)并引進(jìn)國外的工業(yè)廢水處理技術(shù),取其長為我所用,讓我們的精細(xì)化工工業(yè)廢水處理技術(shù)更上一層樓。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:偶氮染料 生物降解 高效脫色菌 條件優(yōu)化
染料廢水主要來源于染料生產(chǎn)和印染工業(yè),由各種產(chǎn)品和中間體結(jié)晶的母液、生產(chǎn)過程中流失的物料及沖刷地面的污水等組成,在染料的生產(chǎn)和使用中約有 10%-15%隨廢水排入環(huán)境。一般來說,染料廢水的特點(diǎn)有:(1)COD值高,從幾千毫克每升到幾十萬毫克每升;(2)色度高,低的幾千、高的幾十萬倍 ;(3)BOD/COD小,可生化性差;(4)成分復(fù)雜,除了含有硝基、羥基、氨基、鹵素、烷基、磺酸基、羧酸基以及上述基團(tuán)混合取代的芳香烴、稠環(huán)芳香烴、雜環(huán)芳香烴、脂肪烴、不飽和脂肪烴化合物外,還有大量的各種無機(jī)鹽和許多重金屬離子以及非金屬N、P、S元素的化合物。因此,染料廢水屬于難處理的工業(yè)廢水[2]。
1實(shí)驗(yàn)儀器及材料
1.1 菌種來源
本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)對象是一株偶氮染料高效脫色菌Lactobacillus paracasei S8,,從紡織印染污水處理廠的活性污泥當(dāng)中分離純化而來。
1.2 染料
論文所用的染料為活性黃84(RY84),最大吸收峰為390nm。論文中所有實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)組如無說明,培養(yǎng)基所用染料均為活性黃84(RY84)。
1.3 主要儀器
BS224S型分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司MP502B型電子天平 上海精密實(shí)驗(yàn)器材有限公司UV-2802S型紫外分光光度計(jì) 尤尼柯(上海)儀器有限公司GENESYS 10s直插式分光光度計(jì) 賽默飛世爾
RH-basic型磁力攪拌器 IKA儀科公司KK24E78TI型西門子冰箱 博西華家用電器有限公司YX-280型手提式不銹鋼滅菌鍋 江明濱江醫(yī)療設(shè)備廠TGL 16G離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠SFG-02B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海滬南科學(xué)儀器聯(lián)營廠HWS-250型恒溫恒濕箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司 2 實(shí)驗(yàn)方法
厭氧條件下培養(yǎng)一定時間后,在超凈工作臺無菌操作取樣,12000rpm離心5min后取上清液,使用UV-2802S型紫外分光光度計(jì)在最大吸收波長下測量吸光度并計(jì)算脫色率。
脫色率=(A-B)/A*100%
A: 脫色前樣品在最大吸收波長的 OD 值
B: 脫色后樣品在最大吸收波長的 OD 值
3 結(jié)果分析
3.1不同種類的碳源對細(xì)菌生長與脫色的影響
碳元素是構(gòu)成菌體成分的主要元素,也是產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物的主要原料,同時又是供給微生物維持生命活動所需能量的主要來源。此外,外加碳源可以促進(jìn)細(xì)菌脫色能力的再生,增加菌體對染料廢水的處理次數(shù),提高染料的脫色降解速率,我們在實(shí)驗(yàn)中對添加不同的碳源對微生物的脫色效率進(jìn)行研究。培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,分別在培養(yǎng)基中加入不同的碳源,濃度為2g/L。
從圖1中可以看出菌種對草酸鈉的利用率很低,生長速率很慢。利用最好的是淀粉,生長速率也最快。但是整體來說生長速率較慢,48小時后菌體量仍然較低,菌體生長可能受到其它因素制約。
3.2培養(yǎng)基氮源對細(xì)菌生長與脫色影響
氮元素是生物體中合成蛋白質(zhì)和核酸的主要原料之一,蛋白質(zhì)當(dāng)中的氨基和核酸中的堿基都需要有氮元素的參與才能合成。核酸是生物遺傳信息的持有者,對生物體內(nèi)的各項(xiàng)生理活動都有調(diào)控作用;蛋白質(zhì)則是保證生物體維持各項(xiàng)生理活動正常進(jìn)行的必不可少的物質(zhì)。
3.3培養(yǎng)溫度對細(xì)菌生長與染料脫色的影響
溫度對微生物降解有機(jī)污染物的影響表現(xiàn)在兩方面,一方面溫度對微生物生長的影響,溫度在一定范圍內(nèi)升高,細(xì)胞中的生物化學(xué)反應(yīng)加快,增殖速率也加快,但是溫度太高,蛋白質(zhì)、核酸等對溫度敏感,會使微生物組織遭到不可逆破壞。另一方面,溫度影響微生物分泌的有機(jī)污染物降解酶的活性。廢水生物處理系統(tǒng)中,各種微生物的最適生長溫度范圍和最高、最低生長溫度并不一致。
3.4 pH對染料脫色的影響
微生物的生長都存在一個適宜的pH范圍,過高或過低,都會抑制微生物的生長,影響酶促有機(jī)物污染物分解反應(yīng)的酶活性,pH也會影響污染物的性質(zhì),從而影響其降解過程。環(huán)境中的pH值定會影響到微生物的生長與代謝,一般的微生物要求環(huán)境pH值在5-9之間,或者最寬的范圍也是在4-10之間,而最適宜的pH值較窄,在6.5-7.5之間。
結(jié)論
該菌可利用葡萄糖、淀粉等為碳源,利用蛋白胨、尿素等為氮源,以葡萄糖為碳源和能源,以酵母浸粉為氮源時,細(xì)菌生長狀況及其對染料的脫色率最高。在外加碳源能源的條件下該菌能夠優(yōu)先利用外加碳源能源并同時降解染料。該菌適宜的培養(yǎng)溫度為25-35℃,當(dāng)溫度為30℃時脫色率較高,部分染料可以達(dá)到100%;試驗(yàn)的最佳接種量為10%;該菌種可以在培養(yǎng)基的pH值為5.O一7.0的范圍內(nèi)生長,且當(dāng)pH等于7.0時,細(xì)菌的生長狀況和脫色率都可以達(dá)到最佳。
參考文獻(xiàn):
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便攜式FTIR可以對未知?dú)怏w進(jìn)行識別,測量氣體濃度從mg/m3至百分含量,大多數(shù)組分的檢出限都低于1mg/m3,可以測定NO、NO2.N2O.SO2、NH3、HC1、HF、CO、CO2、H2O等無機(jī)化合物,以及羥基硫化物COS、CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C2H4、C3H6、C4H6X2H2、CbH18、C6H6-C7H8、C8Hl。和兩種異構(gòu)體、CH4O、C2H6O.C3H8O.C4H10O.C5H12O、CH2O.C2H4O、CH2O2、C2H4O2等有機(jī)化合物,測定濃度范圍均為0~200mg/m3.我國已優(yōu)先登記的有毒化學(xué)品有40個化學(xué)物質(zhì),其中氯化氫、氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氯化氰、氰化氫、苯胺、丙烯腈、丙烯酰胺、二氯甲烷、氯乙烯、苯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等可以使用便攜式和車載式FTIR直接進(jìn)行現(xiàn)場測定.多氯聯(lián)苯(PCB)有209種,文獻(xiàn)5用FTIR配合MS鑒定從毛細(xì)管柱流出的組分.在鑒別分子結(jié)構(gòu)差異時,F(xiàn)TIR有時比MS更為準(zhǔn)確.多環(huán)芳烴及其異構(gòu)體具有“三致”作用,由于MS對辨別芳烴取代基位置鑒別能力差,IR成為多環(huán)芳烴取代異構(gòu)體的強(qiáng)有力的鑒定工具.使用直接沉積技術(shù)用Tracer作接口,可以把1ng的苯并(e)芘和艸分別畫出了很好的紅外光譜圖.而用GC/FID、GC/MS和GC/FTIR三種檢測器對比分析農(nóng)藥的混合物,其中硫丹的兩種異構(gòu)體用MS無法分辨,而FTIR法用MI或Tracer接口都能很好地區(qū)分.使用Tracer作接口,對4,4'—DDD、44'—DDE及4,4'—DDT三個組分各進(jìn)樣5ng,紅外光譜圖十分清晰.
2在“反恐怖”和防“化學(xué)戰(zhàn)爭”中的應(yīng)用
戰(zhàn)爭中曾使用的毒劑包括神經(jīng)性、糜爛性、全身中毒性、失能性、窒息性、刺激性等毒劑以及其它的植物殺傷劑6大類.恐怖分子基本上使用神經(jīng)性、糜爛性、窒息性、全身中毒性等4種毒劑.其FTIR測定波數(shù)分別為:甲氟膦酸異丙酯(沙林、Sari)
1019cm1>1304cm1、926cm1,S—(2—二異丙基氨乙基)一甲基硫代膦酸乙酯(維??怂?、Vagent)2979cm1、1049cm1>941cm、甲氟膦酸異己酯(梭曼-Soman)1019cm—1、1304cm—1、1327cm—1,二甲胺基氫膦酸乙酯(塔崩、tabun)1042cm1、1003cm1、1327cm1,光氣(碳丑氯、Phos-gene)848cm1、1828cm1、2362cm1,氫氰酸1342cm—1、3280cm—1、1435cm—、氯化氰2220cm—1、2584cm—1、2998cm—1,2,2—二氯乙硫醚(芥子氣'Sulphurmustar)1212cm1、1296cm1、2972cm\氯乙烯氯腫(路易氏氣、Lewisitegas)1559cm—1.934cm—1、1628cm—1.便攜式FTIR已成為現(xiàn)場測定各種毒氣的有效設(shè)備.
3環(huán)境監(jiān)測
3.1水環(huán)境監(jiān)測
使用XAD—2樹脂富集,用二乙醚洗提后可以測定^g/L的氯苯、丁醚、乙二基草酸酯、水楊醛和二乙基丙二酸酯等有機(jī)化合物.吳謹(jǐn)光等3報(bào)道測定生產(chǎn)硝基苯、二氯苯、鄰一硝基酚、苯胺和油添加劑的化工廠廢水,使用GC/FTIR比GC/HPLC的靈敏度要高2~3個數(shù)量級.經(jīng)分析廢水中的二氯甲烷提取液,GC分離出對二氯苯、間氯代硝基苯、對氯代硝基苯、鄰氯代硝基苯、3,4一二氯代一6—硝基苯胺、三氯代硝基苯、烷基酞酸酯和磷酸三苯酯等污染物.如果掃描波數(shù)在200~800cm—1之間,可以測定艾試劑、高丙體六六六、DDT、pp'—DDT、乙滴涕、狄試劑、七氯和六氯苯等有機(jī)氯農(nóng)藥.Seyama等:4測定水中的正己烷.葉立群15利用GC/FTIR聯(lián)合鑒別溢油污染源.Kargosha等:6在高濃度的硫化物和無機(jī)鹽存在的條件下,測定了在黃金礦石和精礦的浸提實(shí)驗(yàn)中14種溶液中的硫脲
3.2大氣環(huán)境監(jiān)測
文獻(xiàn):1一1直接測量HSO7和SO2一,使氣溶膠酸性的研究有了新的手段.甲烷對全球變暖有重要的貢獻(xiàn),采用受控示蹤物氣體釋放法:11],對填埋場下風(fēng)向不同時間的總甲烷排放進(jìn)行測定,精度為15%~30%.Kaii:12]對工業(yè)爐窯煙氣中的NO、SO2、CO、CO2和總烴進(jìn)行測定,經(jīng)檢驗(yàn)各種方法沒有明顯差別.應(yīng)用顯微FTIR與環(huán)爐法相結(jié)合測定大氣飄塵中的鉛,其檢出限達(dá)0.07~0.4^g.文獻(xiàn)3]介紹了涂料溶劑中的甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、2—乙氧基乙酸乙酯、丁酮、甲基丙基酮、甲基異丁基酮、甲基戊基酮、甲醇、正丙醇、異丁醇、乙氧基乙醇等的測試條件.Xiao:14]測定了車間空氣中的三氯乙烯,并與GC測定結(jié)果進(jìn)行比較.北野康使:15]對CH4、HFCCCHF2CF3、CH2FCF3)、PFC(CF4、C2F6.C3F8、HF)和C6H6、C7H8、NH3、NO2、NO、N2O、CO、C5F8、SF6等進(jìn)行分析,測定濃度范圍從mg/m3至百分濃度.
使用FTIR可遙感測定C2H2、NH3、CO、O5、O3、CH2OCCl2、C3H6、SO2、C2HCl3等污染物:16.加上反射望遠(yuǎn)鏡,可對燃煤發(fā)電廠排煙污染進(jìn)行遠(yuǎn)距離NO、SO2、HCl、⑴、CO2等發(fā)射和大氣中CO2的吸收光譜帶的遙測.在進(jìn)行水泥廠燒結(jié)窯排放氣體的遙測時,用O—P吸收法和單端發(fā)射法可測量NH3、NO、CO2、CO、SO2、HCl、HF等。還可以對煉油廠煙囪的C3H6.C2H4、SO2、C6HW.CH3OH等進(jìn)行遠(yuǎn)距離測定.在測定化肥廠污水處理池時,采用差示光譜扣除背景的大氣吸收光譜影響,然后測定HF和SiF4.制磚窯排放污染物的測定也采取同樣方法,可測定HF、HCl、SO2、CO、NO、H2S〇4.
近距離測定機(jī)動車尾氣使用Globar光源,必須將摩托車排氣管軸與瞄準(zhǔn)激光束相垂直,激光對準(zhǔn)排氣口,可測定CO、CO2、CH4:.Kimberly等:17測定了機(jī)動車隊(duì)尾氣排放情況,測量誤差為:CO20.7%,CO1.6%,N2O1.8%.遠(yuǎn)距離的遙感測定可選用石英碘鎢燈光源,其中紅外區(qū)光譜能量比Globar光源大得多:18.狽啶時,光源和光譜儀之間的光軸與飛機(jī)發(fā)動機(jī)軸線保持垂直,可測定C2H4、⑴、CHO、CfiH14[19].Heise等:20對城市廢物處理場面源中的NH3進(jìn)行測量,如果測量范圍大,可同時用兩套系統(tǒng)進(jìn)行測定.Mueller等:21]根據(jù)互相關(guān)法測定了36種氣態(tài)物質(zhì).在采用X層析法測定野外面源排放的N2O時應(yīng)該注意風(fēng)向和風(fēng)速的影響,Hashmonay等22]根據(jù)Childers等:23]的研究成果,使用5個反射鏡和多孔橡膠管H型的面源模擬器,此法可用于多種工業(yè)污染源和大面積源中CO、CO2、NOx和H2O的測定.張駿:24采用被動FTIR探測目標(biāo)氣體柱數(shù)密度和目標(biāo)氣體等效輻射溫度,還可用于污染云團(tuán)的定量處理和發(fā)電廠、機(jī)場、城市交通叉路口、垃圾處理站等對CO、CO2、NO、NO2、N2O、HN3、CH4、H2O、HCl和HCHO的監(jiān)測.
3.3固體廢物監(jiān)測
文獻(xiàn):25研究豬糞便在堆肥過程中有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的化學(xué)組成,用FTIR方法與傳統(tǒng)的堆肥成熟度的化學(xué)參數(shù)比較,兩者具有明顯的相關(guān)關(guān)系.占新華等發(fā)現(xiàn),在堆肥開始和堆肥后可溶性有機(jī)物中一NHt含量和多糖物質(zhì)含量減少,羧基和芳香族類物質(zhì)含量增加,說明堆肥過程中有機(jī)物質(zhì)先是大分子的物質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖類等)被降解,然后是腐殖質(zhì)類物質(zhì)的逐漸形成.吳謹(jǐn)光等3]報(bào)道用GC/FTIRGC/FTIR檢測的44個化合物中,有28個化合物是完全被鑒定,而用GC/MS完全鑒定的僅為13個,說明使用GC/FTIR具有更強(qiáng)的對未知物的檢測能力.
4環(huán)境化學(xué)研究
4.1固體和土壤環(huán)境反應(yīng)
文獻(xiàn)現(xiàn)場測量了洗衣粉中熒光增白劑4,4'一二(2—磺酰苯乙烯)聯(lián)苯(DSBP)在金屬氧化劑表面的光降解情況,發(fā)現(xiàn)DSBP在金紅石和銳鈦礦涂層上降解較多,在氧化鋁、赤鐵礦、纖鐵礦涂層上降解較慢.村田勝夫128]將暴露在沿岸與內(nèi)陸地區(qū)的銅板樣品進(jìn)行分析,觀察到均有硫酸根配位化合物和羧基類化合物以及CmO和CuO等氧化物生成,但沿海地區(qū)樣品物種的生成速度比內(nèi)地的要快
4.2毒理化學(xué)反應(yīng)
乙基化合物與吡啶酮的加合物具有毒性,徐維并等研究表明,吡啶酮在溶液中存在互變現(xiàn)象,其氧位、氮位都是鹵代烴可攻擊的目標(biāo),所生成的兩個位置上的加合物具有相同分子量,互為同分異構(gòu)體其紅外光譜有明顯的差別.在化學(xué)致癌過程中,鳥嘌呤是DNA主要受到損傷而被修飾的堿基之一.作者研究了鳥嘌呤(Gua)與一系列鹵代烴類烷化劑反應(yīng)的加合物,經(jīng)薄層分離得到Gua與碘甲烷、溴乙烷、溴丙烷、異碘丙烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、氯乙縮醛、溴苯乙酮等鳥嘌呤與鹵代烴氧位和氮位加合物的紅外光譜表征.實(shí)驗(yàn)表明,鹵代烴攻擊了DNA結(jié)構(gòu)起作用的鳥嘌呤中的氮原子位置.
4.3水環(huán)境反應(yīng)