羅財(cái)紅,徐 靜

(重慶市環(huán)境監(jiān)測中心,重慶401147)

美國水污染源手工監(jiān)測技術(shù)體系概略

羅財(cái)紅,徐 靜

(重慶市環(huán)境監(jiān)測中心,重慶401147)

編者按:水污染源監(jiān)測技術(shù)方法是實(shí)施水污染源監(jiān)控監(jiān)管的基礎(chǔ)。近年來,國家日益重視該體系的建設(shè),除環(huán)保部對水污染源監(jiān)測技術(shù)方法研究的資助力度逐年加大外,國家設(shè)立的重大專項(xiàng)“水專項(xiàng)”中也包含了大量水污染源監(jiān)測技術(shù)體系研究的內(nèi)容。但究竟建立一個(gè)怎樣的污染源監(jiān)測技術(shù)體系,才能更有效地提高水污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)代表性,還有待進(jìn)一步研究。本文通過介紹美國的水污染源實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測方法體系、輔助支撐技術(shù)體系,以期為中國建立完善的水污染源監(jiān)測技術(shù)體系提供借鑒。

1 監(jiān)測污染物

美國的清潔水法案(CWA)將污染物劃分為三類:常規(guī)污染物、毒性污染物和非常規(guī)污染物。依據(jù)“40 CFR 401.16”,常規(guī)污染物有五種,分別是:五日生化需氧量、總懸浮物、糞大腸菌群、p H、礦物油及植物油。毒性污染物有65種,被進(jìn)一步提煉成126種“優(yōu)控污染物”,分別是氰化物、石棉、13種金屬、25種農(nóng)藥/PCB污染物和86種非農(nóng)藥/非 PCB有機(jī)污染物。常規(guī)污染物和毒性污染物名單外的污染物即是非常規(guī)污染物,分別是毒性(急性或慢性)、化學(xué)需氧量、不在“優(yōu)控污染物”名單中的金屬和有機(jī)物、放射性和色度。

2 監(jiān)測方法體系

美國清潔水法案(CWA)304(h)條款要求EPA發(fā)布適用于分析上述污染物的方法,這些方法因此常被稱之為“304(h)方法”。由于這些方法大多參考“40 CFR Part 136”或者“40 CFR Part 405-500”,因此也被稱為“136部分的方法”。對于許多污染物,這些方法由多個(gè)組織發(fā)布,包括 EPA、美國地質(zhì)調(diào)查(USGS)、ASTM國際(正式的被稱為美國測試和材料國際協(xié)會(huì))等自愿統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的組織,以及儀器和測試設(shè)備的生產(chǎn)商等。

在實(shí)際運(yùn)用過程中,美國的水污染源手工監(jiān)測方法包括EPA已批準(zhǔn)的分析方法和未經(jīng)批準(zhǔn)的其它監(jiān)測方法兩大類。美國水污染源方法的構(gòu)成情況見圖1。

已批準(zhǔn)的方法分為廢水/環(huán)境水通用分析方法和特定行業(yè)的分析方法兩類。主要是“40 CFR Part 136”、“40 CFR Part 439”、“40 CFR 455”批準(zhǔn)可以使用的方法。其中水污染源的“136部分的方法”包括:(1)表IA批準(zhǔn)的生物方法名單;(2)表 IB批準(zhǔn)的無機(jī)測試程序;(3)表IC批準(zhǔn)的非農(nóng)藥有機(jī)物測試程序;(4)表ID批準(zhǔn)的農(nóng)藥測試程序;(5)表IE批準(zhǔn)的放射性測試程序;(6)表IF批準(zhǔn)的藥類污染物測試方法;(7)表 IG農(nóng)藥活性成分測試方法;(8)表IH批準(zhǔn)的環(huán)境水體微生物方法?！?0 CFR Part 439”為批準(zhǔn)的制藥行業(yè)廢水分析方法?！?0 CFR 455”為殺蟲劑化學(xué)行業(yè)廢水的分析方法。特定行業(yè)的方法適用于分析特定污染源排放廢水的性質(zhì)或者具有行業(yè)特征的污染物的情況。

未經(jīng)批準(zhǔn)的其它方法包括通用方法和生物體方法。未經(jīng)批準(zhǔn)的方法不得廣泛使用,也非強(qiáng)制要求使用,主要在特定行業(yè)的研究或者全國范圍的調(diào)查時(shí)使用。

3 監(jiān)測的輔助技術(shù)支撐體系

3.1 樣品采集保存的技術(shù)規(guī)定

美國國家污染物排放消除系統(tǒng)(NPDES)分別對污水處理設(shè)施和工廠廢水預(yù)處理設(shè)施的采樣做出了規(guī)定?！?0 CFR 122”對采樣作出了規(guī)定,要求p H、溫度、氰化物、總酚、余氯、礦物油及植物油、糞大腸菌群、糞鏈球菌、大腸桿菌、腸道球菌和揮發(fā)性有機(jī)物需單次采樣;其余污染物在24小時(shí)內(nèi)采集不少于4次樣品,混合后分析。“40 CFR 40”預(yù)處理設(shè)施的排放要求對痕量金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、單次及混樣的采集做了詳細(xì)規(guī)定。“40 CFR part 136”的表二對樣品的保存和保留時(shí)間作出了明確規(guī)定,位于表下面的注釋對樣品的采集和保存至關(guān)重要。各分析方法中也有采樣規(guī)定。一般而言,“40 CFR part 136”表二的規(guī)定往往是對一類物質(zhì)作出的規(guī)定,分析方法針對具體的物質(zhì)作出的規(guī)定,因此更具體。

美國水污染源監(jiān)測方法組成圖

3.2 質(zhì)量保證和控制的規(guī)定

EPA制定了一系列的通用質(zhì)量管理規(guī)定,指導(dǎo)環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量管理和控制,包括12個(gè)QA/G系列、3個(gè)QA/R系列和其它的5個(gè)共20個(gè)質(zhì)量管理規(guī)定或指南,對EPA管理人員、實(shí)驗(yàn)室工作人員工作的各個(gè)環(huán)節(jié),如計(jì)劃方案的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的審核評估等作出了詳細(xì)的質(zhì)量管理要求。

對于廢水監(jiān)測,在每一個(gè)方法中均有QA/QC的內(nèi)容。此外,當(dāng)一種污染物有多個(gè)EPA批準(zhǔn)的方法可選用時(shí),管理者、實(shí)驗(yàn)室工作人員制定了各種水平和類型的 QA/QC措施。對于即使使用的是EPA發(fā)布的方法,但其QA/QC不足的情況,EPA對其QA/QC也做出了補(bǔ)充規(guī)定,例如要求分析人員選擇參考其它等效方法的QC、國家環(huán)境實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證協(xié)會(huì)的相關(guān)規(guī)定或者其它標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等等。并規(guī)定了12項(xiàng)基本的、必需的質(zhì)量控制檢查內(nèi)容,包括:能力證明文件、方法檢測限、試劑空白、實(shí)驗(yàn)室加標(biāo)空白、基體加標(biāo)、內(nèi)標(biāo)/替代物標(biāo)準(zhǔn)(有機(jī)和放射分析適用)、校準(zhǔn)、質(zhì)量控制圖、改進(jìn)行為、QC檢查的指定頻率、QC接受的原則和一批樣的精密度。

3.3 輔助性技術(shù)參考指南

針對廢水樣品分析過程中碰到的技術(shù)問題,美國EPA水科學(xué)技術(shù)辦公室工程和分析辦公室的分析方法處先后發(fā)布了兩個(gè)版本的《清潔水法案分析方法中分析化學(xué)問題的解決辦法》,其中1993年版本因其南瓜封面被稱為南瓜書。這個(gè)技術(shù)文獻(xiàn)推薦了記錄和解決廢水樣品分析過程中碰到問題的解決辦法,涵蓋采樣要求、修訂方法的靈活性、記錄基體干擾的數(shù)據(jù)要求、基體干擾報(bào)告的檔案管理、基體干擾的解決辦法等9個(gè)方面的內(nèi)容,對于減輕干擾等問題具有重要作用。

為增加廢水監(jiān)測方法使用的靈活性,并鼓勵(lì)使用新技術(shù),EPA水科學(xué)技術(shù)辦公室工程和分析分辦公室的分析方法處制定了《EPA水分析方法的靈活性和批準(zhǔn)指南》,這也是該部門制定的“暢通計(jì)劃”的指導(dǎo)性文件,并非一個(gè)EPA的政策或者程序。該指南為廢水方法的改進(jìn)提供了捷徑,實(shí)驗(yàn)室只需證明并記錄修改后的方法比修改前具有等同或更優(yōu)的測試結(jié)果,就可以不經(jīng)過EPA的正式評估來修正已被批準(zhǔn)的方法。當(dāng)然,這個(gè)靈活性并非無限的,總結(jié)起來有兩類:一是顯而易見的靈活性,即有限的靈活性,這主要指原來的方法中原本就有“應(yīng)該”或“等同的”字眼等描述,實(shí)驗(yàn)室在實(shí)施方法的靈活性時(shí),只需滿足原標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定的質(zhì)量控制要求就可以了。另一類是“暢通計(jì)劃”提供的靈活性,包括(1)對于特定物質(zhì)和設(shè)備,指定一種參考分析方法,只要滿足方法的質(zhì)控要求,不管原方法是否允許靈活調(diào)整,均可對方法實(shí)施修正。(2)只要證明修正后的新方法更優(yōu)且沒有其它已批準(zhǔn)的方法使用該技術(shù),可以修正前處理技術(shù)和定量技術(shù)。(3)方法規(guī)定分析目標(biāo)物的靈活性,即對方法分析的目標(biāo)物范圍在保證滿足質(zhì)控要求的情況下予以調(diào)整。(4)增加新目標(biāo)物的靈活性。(5)新方法、篩選方法和修正方法的靈活性。這個(gè)“暢通計(jì)劃”的實(shí)施,一方面鼓勵(lì)了新技術(shù)的使用,另一方面因已批準(zhǔn)方法的修正可以不經(jīng)EPA再次正式批準(zhǔn),既有利于 EPA加快新方法的審批速度,也有利于監(jiān)測方法處于不斷動(dòng)態(tài)更新的良性循環(huán)狀態(tài)。

4 技術(shù)發(fā)展趨勢

美國的污染源監(jiān)測方法體系經(jīng)過幾十年的建設(shè),已經(jīng)較為完善,既有大量成熟的需強(qiáng)制遵守的方法,也有不斷完善方法的更新機(jī)制。但也存在針對同一目標(biāo)分析物,各種版本和不同機(jī)構(gòu)發(fā)布的方法之間、各個(gè)機(jī)構(gòu)制定的質(zhì)量控制措施之間的兼容性和可比性的問題,基體干擾較為復(fù)雜的情況尤其如此。針對這些問題,EPA周期性地修訂“40 CFR parts 136”批準(zhǔn)的方法清單和樣品采集/保存程序。近期正在開展:(1)對批準(zhǔn)的方法進(jìn)行篩選,盡可能采用最新版本,如標(biāo)準(zhǔn)方法第18、19、20和21版的內(nèi)容。(2)對于各種版本方法質(zhì)量控制QA/QC的一些不一致處,指定必要的質(zhì)量控制,補(bǔ)充其它遺失之處或?qū)Σ灰恢绿幖右哉f明。(3)推薦一些新方法,如LDO方法,快速的硝酸鹽方法等。(4)新方法研究重點(diǎn)主要是制藥和個(gè)人保健產(chǎn)品、固醇類和荷爾蒙類樣品保留時(shí)間及分析方法的研究 、使用qPCR技術(shù)有效快速測定病原體技術(shù)協(xié)議的研究等。

5 結(jié) 語

中國已建立了方法數(shù)量較大的水污染源監(jiān)測方法庫,與美國相似,也存在針對同一目標(biāo)分析物,各種版本和不同機(jī)構(gòu)發(fā)布的方法之間、各個(gè)機(jī)構(gòu)制定的質(zhì)量控制措施之間的兼容性和可比性的問題。此外,排放標(biāo)準(zhǔn)的制定與排放標(biāo)準(zhǔn)中控制污染物分析方法的研究不同步的情況尤為突出,常出現(xiàn)排放標(biāo)準(zhǔn)的附錄中提供控制的目標(biāo)污染物分析程序的情況。因此,美國將監(jiān)測方法進(jìn)行分類并限制使用范圍的做法,以及鼓勵(lì)方法的靈活性、多樣性和新技術(shù)新方法研究的做法值得借鑒。

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C

1674-2842(2010)03-0057-03

2010-04-05

羅財(cái)紅(1972-),女,重慶人,碩士,現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測管理工作。