周連仲，劉永江，傅蕾蕾

（1.黃島海關(guān),山東青島266555;2.青島大港海關(guān),山東青島266555）

危險(xiǎn)化學(xué)品通常是指具備易燃、易爆、腐蝕等特性，且能夠?qū)θ藗兊慕】翟斐赏{的危險(xiǎn)化學(xué)藥品。在外界的壓力與作用條件下，危險(xiǎn)化學(xué)品很容易因溫度過(guò)高、碰撞摩擦、管壁泄漏等原因造成對(duì)環(huán)境的破壞，進(jìn)而影響到周邊人群的身體及心理健康[1]。很多危險(xiǎn)化學(xué)品在泄漏之后不會(huì)有較為明顯的反應(yīng)，而是不知不覺(jué)中危害人體，且化學(xué)機(jī)理的作用速度非?？?，因此危險(xiǎn)化學(xué)品的運(yùn)輸或封存需要一定的檢測(cè)技術(shù)作為支撐，且這種檢測(cè)技術(shù)需要能夠快速產(chǎn)生反應(yīng)?；谝陨显颍芏嗷瘜W(xué)品研究機(jī)構(gòu)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展進(jìn)行研究。

1 基于物質(zhì)理化性質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)研究

通過(guò)物質(zhì)本身的理化性質(zhì)研究危險(xiǎn)化學(xué)品的應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)，是最為直接簡(jiǎn)單的應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以不通過(guò)其他化學(xué)品的反應(yīng)，直接以儀器分析出這些危險(xiǎn)化學(xué)品的性質(zhì)，主要包括光譜法和色譜法。這類檢測(cè)方法通常具備準(zhǔn)確性高、對(duì)檢測(cè)物無(wú)污染無(wú)危害等特點(diǎn)，被廣泛使用在各個(gè)應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)中[2]。光譜法可以分為拉曼光譜法、紅外光譜法、熒光光譜法、磷光光譜法，以物質(zhì)的粒子吸收特定光波后的躍遷行為作為衡量依據(jù)，根據(jù)物質(zhì)的光譜確定物質(zhì)的分子組成與原子結(jié)構(gòu)。

拉曼光譜法主要是通過(guò)研究化學(xué)物質(zhì)中的分子受到光照后的自然反射，將散射的光能與其在光譜中的振動(dòng)頻率、振動(dòng)角度相關(guān)聯(lián)形成一種特定的物質(zhì)組成分析計(jì)算方法。在對(duì)于易爆品的檢測(cè)中，可以在不損害爆炸物的前提下通過(guò)拉曼光譜法快速檢測(cè)出危險(xiǎn)化學(xué)品中分子的特征峰，然后根據(jù)峰值確定該化學(xué)品的原子結(jié)構(gòu)，并推斷出其分子構(gòu)造[3]。在研究人員具備足夠經(jīng)驗(yàn)的前提下，拉曼光譜法的檢測(cè)能夠展現(xiàn)出其他檢測(cè)方法所沒(méi)有的靈敏度，即使只是一點(diǎn)點(diǎn)爆炸過(guò)后的殘留蒸氣，拉曼光譜法也能得到該分子的特征峰。

紅外光譜法又被稱為紅外分光光度分析法，通過(guò)危險(xiǎn)化學(xué)品的主要原子組成在吸收光譜中的電磁輻射，計(jì)算分析該化學(xué)品的分子結(jié)構(gòu)。這種方法不僅僅能夠檢測(cè)出化學(xué)品的原子種類，還能夠得到各原子的數(shù)目比，進(jìn)而求出其最簡(jiǎn)分子式。這樣一來(lái)就能夠通過(guò)定量與定性的方式求出危險(xiǎn)化學(xué)品的分子結(jié)構(gòu)。在紅外光線照射危險(xiǎn)化學(xué)品時(shí)，很多原子都會(huì)發(fā)生能級(jí)的躍遷，這樣的躍遷就會(huì)構(gòu)造出特定的分子振動(dòng)光譜。這種基于紅外光譜的新型應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠擁有較傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)更高的檢測(cè)準(zhǔn)確率，誤差精度在平均4%～5%，一般便攜式的紅外光譜檢測(cè)儀都能夠擁有30種以上危險(xiǎn)化學(xué)品的檢測(cè)能力[4]。通?？梢詫⒓t外光譜分為近紅外光譜區(qū)、中紅外光譜區(qū)、遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)等，其波長(zhǎng)范圍及頻率如表1所示：

表1 紅外光譜波長(zhǎng)頻率及范圍

由表1看出：通過(guò)不同的波長(zhǎng)可以選擇遠(yuǎn)紅外、中紅外、近紅外或普通可見(jiàn)光來(lái)測(cè)量紅外光譜，并記錄其波長(zhǎng)曲線系數(shù)。通過(guò)圖像中的吸收峰及基團(tuán)的振動(dòng)頻率計(jì)算出危險(xiǎn)化學(xué)品的分子結(jié)構(gòu)與原子組成。

熒光光譜法是通過(guò)危險(xiǎn)化學(xué)品中蛋白質(zhì)分子自帶的熒光來(lái)標(biāo)記化學(xué)物質(zhì)的特殊部位，并通過(guò)熒光探針測(cè)定其分子構(gòu)象，這種方法主要用于有機(jī)物的危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急監(jiān)測(cè)。熒光光譜法被使用的時(shí)間極早，但是大多數(shù)情況下只能通過(guò)笨重的儀器在實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)。但是最新的應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)研制出了一個(gè)芯片式的紙質(zhì)傳感器，能夠?qū)⒋笮蛢x器連通一個(gè)遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)這種芯片傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采樣，然后由遠(yuǎn)方的主機(jī)自動(dòng)分析危險(xiǎn)化學(xué)品的原子及分子組成。熒光光譜法通常能夠擁有更高的檢測(cè)靈敏度，可以發(fā)現(xiàn)相當(dāng)微小的分子，且只需要極少一部分的危險(xiǎn)化學(xué)品殘留氣息就能夠得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

磷光光譜法是一種主要用于重金屬檢測(cè)的危險(xiǎn)化學(xué)品分析方法。通常情況下如果將處于基態(tài)狀態(tài)的分子激發(fā)至不穩(wěn)定的狀態(tài)，就能夠產(chǎn)生一種光子發(fā)光的現(xiàn)象，這種光就是熒光探針常用的檢測(cè)手法。磷光光譜法通常具備檢測(cè)壽命較長(zhǎng)、發(fā)射波長(zhǎng)可以任意調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，在檢測(cè)中擁有顯著性的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)發(fā)光光譜就能夠直接判斷出被檢測(cè)的危險(xiǎn)化學(xué)品是哪一種重金屬。

2 基于化學(xué)變化的檢測(cè)技術(shù)研究

通過(guò)化學(xué)變化檢測(cè)危險(xiǎn)化學(xué)品主要是在危險(xiǎn)化學(xué)品中添加一部分能夠與之反應(yīng)的物質(zhì)，然后通過(guò)反應(yīng)后的顏色變化、味道變化、發(fā)光強(qiáng)度變化、沉淀氣體的生成等確定該危險(xiǎn)化學(xué)品的組成結(jié)構(gòu)[5]。近些年的新研究主要包括比色法、伏安法、電化學(xué)法、光能分析法等。

其中，比色法是通過(guò)向危險(xiǎn)化學(xué)品中添加一些能夠改變顏色的物質(zhì)，如向硫酸中滴加酸堿指示劑等，判斷其根本組成成分。這是一種十分實(shí)用的化學(xué)檢測(cè)方式，能夠不借助儀器直接通過(guò)眼睛觀察出很多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的化學(xué)成分，在重金屬元素、氣體、有機(jī)物等的檢測(cè)中具有相當(dāng)重要的作用。這種應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)又被稱為試紙法，主要指通過(guò)將待檢測(cè)的物質(zhì)滴加或沾在浸潤(rùn)了其他檢測(cè)試劑的試紙上，將其顏色的變化與比色法相對(duì)比，判斷該危險(xiǎn)化學(xué)品的種類。但是這種檢測(cè)方法只能檢測(cè)一些結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的純凈物，而不能檢測(cè)出混合物的種類。在對(duì)比比色法的過(guò)程中，還可以直接確定該危險(xiǎn)化學(xué)品的濃度范圍。

伏安法是一種電化學(xué)分析的方法，通過(guò)對(duì)比原電池與電解池之間的關(guān)系，得到電阻的測(cè)量方法，最后將通過(guò)電解被堆積到電極上的物質(zhì)一一測(cè)量，得到該物質(zhì)的種類。在這個(gè)過(guò)程中，可以通過(guò)繪制電流、電壓、電阻之間的關(guān)系曲線，來(lái)輔助判斷該堆積物質(zhì)以及剩余物質(zhì)的種類以及原子結(jié)構(gòu)[6]。另外，還可以通過(guò)伏安法將危險(xiǎn)化學(xué)品溶入水中以離子的形式存在，并通過(guò)一定的方式測(cè)得水中粒子的種類，進(jìn)而判斷該危險(xiǎn)化學(xué)品的種類。如在使用差分脈沖法電解出鉛、汞兩種物質(zhì)時(shí)，可以直接從電極上得到這兩種物質(zhì)的固體形態(tài)，但是當(dāng)需要電解的物質(zhì)為銅、鐵時(shí)，鐵就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子形式融在水中。而銅則會(huì)以固體的形式存在，這些物質(zhì)的存在形式都是由其物化形式?jīng)Q定的。因此，伏安法應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)主要可以通過(guò)將混合物形式的危險(xiǎn)化學(xué)品分離的方式，分別測(cè)得該化學(xué)品的種類及原子結(jié)構(gòu)。

電化學(xué)法主要是能夠在一定范圍內(nèi)檢測(cè)有毒氣體，最早用于對(duì)氧氣的監(jiān)測(cè)，并表現(xiàn)出了極高的氣體敏感性。氣體之間達(dá)到一定濃度之后，就會(huì)產(chǎn)生一定形式的電信號(hào)，因此該方法通過(guò)記錄測(cè)量被測(cè)氣體與某特定氣體之間濃度比，測(cè)試其電信號(hào)的種類和電極組成，并逆向推導(dǎo)出危險(xiǎn)化學(xué)品的種類。

化學(xué)發(fā)光分析法通過(guò)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)的光波弧度，進(jìn)而得到該化學(xué)變化雙方法反應(yīng)物，并推斷出危險(xiǎn)化學(xué)品的種類和分子結(jié)構(gòu)。再對(duì)照記錄中分子的發(fā)光強(qiáng)度和光子弧度，計(jì)算待測(cè)物質(zhì)的原子組成結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)在的危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)中，為了更輕松地判斷出待測(cè)樣本的組成，研究人員設(shè)計(jì)了一種能夠直接測(cè)量光能強(qiáng)度的傳感器，直接得到危險(xiǎn)品的種類名稱。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文分別論述基于物質(zhì)理化性質(zhì)的應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)以及基于化學(xué)變化的應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)最新的研究進(jìn)展。將近些年新得到的檢測(cè)技術(shù)分別進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，論述其使用方法、使用時(shí)需要注意的內(nèi)容以及優(yōu)缺點(diǎn)。