危险化学品应急检测技术探讨

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摘要：危险化学品的药效作用在人体的速度非常快，大多数危险化学品的检测时间非常短暂，且危险化学品更新换代比较频繁，其应急监测技术也需要时刻进步，因此在研究危险化学品应急监测技术时，在基于物质理化性质的应急监测技术研究中，分别探究拉曼光谱法、红外光谱法、荧光光谱法、磷光光谱法的检测原理及优势。在基于化学变化的危险化学品应急检测技术中，分别研究比色法、伏安法、电化学法和光能分析法的应用效果和优缺点。

关键词：危险化学品；应急处理；研究新进展；检测技术

危险化学品通常是指具备易燃、易爆、腐蚀等特性，且能够对人们的健康造成威胁的危险化学药品。在外界的压力与作用条件下，危险化学品很容易因温度过高、碰撞摩擦、管壁泄漏等原因造成对环境的破坏，进而影响到周边人群的身体及心理健康[1]。很多危险化学品在泄漏之后不会有较为明显的反应，而是不知不觉中危害人体，且化学机理的作用速度非常快，因此危险化学品的运输或封存需要一定的检测技术作为支撑，且这种检测技术需要能够快速产生反应。基于以上原因，很多化学品研究机构对危险化学品应急监测技术的最新进展进行研究。

1基于物质理化性质的检测技术研究

通过物质本身的理化性质研究危险化学品的应急监测技术，是最为直接简单的应急监测技术，可以不通过其他化学品的反应，直接以仪器分析出这些危险化学品的性质，主要包括光谱法和色谱法。这类检测方法通常具备准确性高、对检测物无污染无危害等特点，被广泛使用在各个应急监测技术中[2]。光谱法可以分为拉曼光谱法、红外光谱法、荧光光谱法、磷光光谱法，以物质的粒子吸收特定光波后的跃迁行为作为衡量依据，根据物质的光谱确定物质的分子组成与原子结构。拉曼光谱法主要是通过研究化学物质中的分子受到光照后的自然反射，将散射的光能与其在光谱中的振动频率、振动角度相关联形成一种特定的物质组成分析计算方法。在对于易爆品的检测中，可以在不损害爆炸物的前提下通过拉曼光谱法快速检测出危险化学品中分子的特征峰，然后根据峰值确定该化学品的原子结构，并推断出其分子构造[3]。在研究人员具备足够经验的前提下，拉曼光谱法的检测能够展现出其他检测方法所没有的灵敏度，即使只是一点点爆炸过后的残留蒸气，拉曼光谱法也能得到该分子的特征峰。红外光谱法又被称为红外分光光度分析法，通过危险化学品的主要原子组成在吸收光谱中的电磁辐射，计算分析该化学品的分子结构。这种方法不仅仅能够检测出化学品的原子种类，还能够得到各原子的数目比，进而求出其最简分子式。这样一来就能够通过定量与定性的方式求出危险化学品的分子结构。在红外光线照射危险化学品时，很多原子都会发生能级的跃迁，这样的跃迁就会构造出特定的分子振动光谱。这种基于红外光谱的新型应急监测技术能够拥有较传统检测技术更高的检测准确率，误差精度在平均4%~5%，一般便携式的红外光谱检测仪都能够拥有30种以上危险化学品的检测能力[4]。通常可以将红外光谱分为近红外光谱区、中红外光谱区、远红外光谱区等，其波长范围及频率如表1所示：由表1看出：通过不同的波长可以选择远红外、中红外、近红外或普通可见光来测量红外光谱，并记录其波长曲线系数。通过图像中的吸收峰及基团的振动频率计算出危险化学品的分子结构与原子组成。荧光光谱法是通过危险化学品中蛋白质分子自带的荧光来标记化学物质的特殊部位，并通过荧光探针测定其分子构象，这种方法主要用于有机物的危险化学品应急监测。荧光光谱法被使用的时间极早，但是大多数情况下只能通过笨重的仪器在实验室中检测。但是最新的应急监测技术研制出了一个芯片式的纸质传感器，能够将大型仪器连通一个远程的监测装置，通过这种芯片传感器在现场采样，然后由远方的主机自动分析危险化学品的原子及分子组成。荧光光谱法通常能够拥有更高的检测灵敏度，可以发现相当微小的分子，且只需要极少一部分的危险化学品残留气息就能够得到准确的数据。磷光光谱法是一种主要用于重金属检测的危险化学品分析方法。通常情况下如果将处于基态状态的分子激发至不稳定的状态，就能够产生一种光子发光的现象，这种光就是荧光探针常用的检测手法。磷光光谱法通常具备检测寿命较长、发射波长可以任意调节等优点，在检测中拥有显著性的优势。通过发光光谱就能够直接判断出被检测的危险化学品是哪一种重金属。

2基于化学变化的检测技术研究

通过化学变化检测危险化学品主要是在危险化学品中添加一部分能够与之反应的物质，然后通过反应后的颜色变化、味道变化、发光强度变化、沉淀气体的生成等确定该危险化学品的组成结构[5]。近些年的新研究主要包括比色法、伏安法、电化学法、光能分析法等。其中，比色法是通过向危险化学品中添加一些能够改变颜色的物质，如向硫酸中滴加酸碱指示剂等，判断其根本组成成分。这是一种十分实用的化学检测方式，能够不借助仪器直接通过眼睛观察出很多结构简单的化学成分，在重金属元素、气体、有机物等的检测中具有相当重要的作用。这种应急检测技术又被称为试纸法，主要指通过将待检测的物质滴加或沾在浸润了其他检测试剂的试纸上，将其颜色的变化与比色法相对比，判断该危险化学品的种类。但是这种检测方法只能检测一些结构较为简单的纯净物，而不能检测出混合物的种类。在对比比色法的过程中，还可以直接确定该危险化学品的浓度范围。伏安法是一种电化学分析的方法，通过对比原电池与电解池之间的关系，得到电阻的测量方法，最后将通过电解被堆积到电极上的物质一一测量，得到该物质的种类。在这个过程中，可以通过绘制电流、电压、电阻之间的关系曲线，来辅助判断该堆积物质以及剩余物质的种类以及原子结构[6]。另外，还可以通过伏安法将危险化学品溶入水中以离子的形式存在，并通过一定的方式测得水中粒子的种类，进而判断该危险化学品的种类。如在使用差分脉冲法电解出铅、汞两种物质时，可以直接从电极上得到这两种物质的固体形态，但是当需要电解的物质为铜、铁时，铁就会转变为离子形式融在水中。而铜则会以固体的形式存在，这些物质的存在形式都是由其物化形式决定的。因此，伏安法应急检测技术主要可以通过将混合物形式的危险化学品分离的方式，分别测得该化学品的种类及原子结构。电化学法主要是能够在一定范围内检测有毒气体，最早用于对氧气的监测，并表现出了极高的气体敏感性。气体之间达到一定浓度之后，就会产生一定形式的电信号，因此该方法通过记录测量被测气体与某特定气体之间浓度比，测试其电信号的种类和电极组成，并逆向推导出危险化学品的种类。化学发光分析法通过测量化学反应发生时的光波弧度，进而得到该化学变化双方法反应物，并推断出危险化学品的种类和分子结构。再对照记录中分子的发光强度和光子弧度，计算待测物质的原子组成结构。在现在的危险化学品应急检测技术中，为了更轻松地判断出待测样本的组成，研究人员设计了一种能够直接测量光能强度的传感器，直接得到危险品的种类名称。表1红外光谱波长频率及范围周连仲等：危险化学品应急检测技术新进展研究。

结束语

本文分别论述基于物质理化性质的应急检测技术以及基于化学变化的应急检测技术最新的研究进展。将近些年新得到的检测技术分别进行简要的分析，论述其使用方法、使用时需要注意的内容以及优缺点。

参考文献：

［1］闫雅婧,李拓,王琪,等.危险化学品应急快速检测技术的进展与展望[J].天津化工,2021,35(1):43-46.

［2］邹志锋,王坚军,谢颖,等.进出口危险化学品及其包装检验监管中的问题及对应策略[J].化工设计通讯,2020,46(12):91-92.

［3］None.化学品物理危险性鉴定机构国家首批华南地区唯一[J].合成材料老化与应用,2020,49(5):182.

［4］靳晓,王立娟,王东升,等.基于高分遥感的危险化学品重大危险源安全布局动态管控研究[J].中国安全生产科学技术,2020,16(8):44-50.

［5］韩瑜,张爱玲,潘飞,等.剑指沉疴开新局做好危险化学品安全综治大文章———安徽省危险化学品安全综合治理三年攻坚记[J].中国安全生产,2020,15(8):12-33.

［6］秦晓光,林熙戎,龚婉卿,等.危险化学品分类体系现状及在海洋环境应急监测中的应用[J].环境监测管理与技术,2020,32(4):5-9.

作者：周连仲 刘永江 傅蕾蕾 单位：黄岛海关 青岛大港海关