有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬監(jiān)測方案

時(shí)間：2018-08-10作者：昆山市周市牧亞凱機(jī)電設(shè)備商行瀏覽：470

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)重金屬礦產(chǎn)品的需求量越來越大，與此同時(shí)礦山的開采引發(fā)的問題日益嚴(yán)重。長期以來，許多礦山由于管理不善和環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)等原因，在開采過程中對(duì)礦區(qū)周圍的土壤、大氣和水體造成了嚴(yán)重的污染。土壤重金屬污染又直接導(dǎo)致了種植的農(nóng)作物重金屬含量標(biāo)，威脅著人類的安全與健康。

1. 有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀

     我國由于技術(shù)、管理及效益差等原因的影響，資源開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)重。由于有色金屬礦石品位低，每加工1噸礦石所產(chǎn)生的尾礦就達(dá)0.92噸以上，積存的尾砂、廢渣已達(dá)1×109 t，尾砂、廢渣中的重金屬元素又不斷向周邊環(huán)境釋放遷移，通過植物、水生生物等食物鏈長期危害人體健康。在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采、運(yùn)輸和選冶過程中，都會(huì)產(chǎn)生一定的大都含有重金屬元素的固體、液體和氣體廢棄物，這些重金屬一旦進(jìn)入到周圍的大氣、水和土壤環(huán)境中去，便對(duì)當(dāng)?shù)啬酥链蠓秶h(huán)境產(chǎn)生一定的污染和危害。

1.1 采礦過程污染

     采礦作業(yè)過程就是將礦物破碎、并從井下搬運(yùn)到地面的過程。礦物破碎時(shí)，一部分重金屬通過井下通風(fēng)系統(tǒng)隨污風(fēng)排至地表，然后通過大氣擴(kuò)散進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，或沉降到土壤和水體中；一部分通過坑道廢水進(jìn)入地下水或地面水環(huán)境、礦物質(zhì)在井下或地面搬運(yùn)過程中，也因?yàn)⒙?、揚(yáng)塵進(jìn)入附近的水體或土壤中，對(duì)環(huán)境造成危害。

1.2 選礦過程污染

     選礦廢水以及尾礦沉淀后的廢液經(jīng)簡單處理后循環(huán)使用或用于周邊農(nóng)田灌溉，部分廢液經(jīng)尾礦壩泄水孔直接外排至周邊水體。尾礦庫中的重金屬通過外排的廢液或者通過揚(yáng)塵進(jìn)入周邊環(huán)境，從而對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生重金屬污染和危害。在礦產(chǎn)資源開采過程中，選礦廢水和尾礦庫的重金屬是礦山環(huán)境污染的重要來源。

1.3 尾礦污染

     礦山廢棄物中的重金屬，一方面通過廢石和尾礦堆的孔隙下滲進(jìn)入底墊土壤或通過地表徑流進(jìn)入周圍環(huán)境土壤，另一方面通過地表徑流進(jìn)入下游水文系統(tǒng)或下滲到地下水，徑流又?jǐn)y帶重金屬進(jìn)入流經(jīng)的土壤，造成整個(gè)礦區(qū)甚至附近大區(qū)域的水體和土壤的污染，并影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

2. 有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬監(jiān)測體系

     綜上所述，有色金屬礦業(yè)對(duì)環(huán)境的重金屬污染包括了大氣、水體和土壤三個(gè)方面。因此，為了全面監(jiān)測有色金屬礦業(yè)環(huán)境重金屬監(jiān)測系統(tǒng)包括：大氣、水體和土壤三個(gè)部分，選用監(jiān)測儀器如下表：






2.1 大氣重金屬在線分析儀EHM-X系統(tǒng)概述

     EHM-X系列大氣重金屬在線分析儀是我司****的雙功能全自動(dòng)在線分析儀器。它地將技術(shù)——X射線熒光（XRF）無損檢測技術(shù)、β射線吸收檢測技術(shù)與空氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)結(jié)合，不僅可以監(jiān)測空氣顆粒物質(zhì)量濃度, 還可以同時(shí)對(duì)顆粒物中元素成分進(jìn)行定量分析。該儀器具有pg/m3 量級(jí)的檢出限，處于世界水平，廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測、污染溯源及源解析、環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域。






圖1 ROHS檢測儀儀器EHM-X200大氣重金屬在線分析儀圖片（從左到右分別為儀器主機(jī)、站房機(jī)柜上的儀器和車載儀器）

2.1.1 測量原理

     儀器以恒定的工況流量將空氣吸入顆粒物切割器中，以PM2.5為例，動(dòng)力學(xué)直徑在2.5um附近及以下的顆粒污染物進(jìn)入到儀器的富集系統(tǒng)中。經(jīng)過一段時(shí)間的富集后，富集系統(tǒng)自動(dòng)切換成β射線分析系統(tǒng)，利用β射線的衰減與顆粒物的質(zhì)量濃度成指數(shù)的關(guān)系，對(duì)顆粒物的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析。然后卷膜系統(tǒng)地將富集有空氣顆粒物的濾紙移動(dòng)到X射線熒光分析系統(tǒng)，分別利用X射線熒光的能量和強(qiáng)度對(duì)顆粒物中的元素成分進(jìn)行定性和定量的分析。 






圖2 ROHS檢測儀儀器 EHM-X200大氣重金屬監(jiān)測示意圖

 X射線熒光光譜技術(shù)（XRF）的原理見圖3所示，可以直接檢測固體或液體樣品中ppm量級(jí)的元素成分。采用富集后再檢測的辦法，使得XRF技術(shù)對(duì)空氣顆粒物中的重金屬成分的檢測限**0.001ug/m3。而常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的檢測技術(shù)，由于預(yù)處理消解過程中需要將微克量級(jí)的樣品溶解到幾十克的液體中，而使得濃度被稀釋百萬倍，從而多數(shù)儀器（譬如ICP-AES、或原子吸收光譜儀）無法檢出元素含量10ug/m3量級(jí)的空氣顆粒物樣品。



                   圖3 X射線熒光光譜技術(shù)原理圖




2.1.2 性能特點(diǎn)

（1）的X射線熒光(XRF)無損檢測技術(shù)與大氣顆粒物自動(dòng)富集技術(shù)結(jié)合，符合美國EPA IO-3.3標(biāo)準(zhǔn)方法。 
（2）用戶可以選擇增加基于β射線的顆粒物質(zhì)量濃度測量模塊，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)儀器通過一次采樣同時(shí)測量顆粒物總質(zhì)量濃度與重金屬成分濃度，增加數(shù)據(jù)可比性、為污染溯源分析提供依據(jù)。 
（3）可選配TSP、PM10、或PM2.5顆粒物切割器，實(shí)現(xiàn)重金屬顆粒物在不同動(dòng)力學(xué)直徑上的分布測量。 
（4）鉛、鐵、鎘、鉻、砷等30種重金屬含量測量，探測靈敏度10pg/m3量級(jí)，重金屬元素可擴(kuò)展。 
（5）具備流量校準(zhǔn)功能，具備空白以及所有分析元素的校準(zhǔn)功能，具備光管強(qiáng)度自校準(zhǔn)功能和能量刻度自動(dòng)校準(zhǔn)功能； 
（6）提供設(shè)備配套數(shù)據(jù)分析管理軟件，開放通訊協(xié)議，可接入已有數(shù)采平臺(tái)；中文操作界面，觸摸屏操作，顯示實(shí)時(shí)采樣流量，采樣時(shí)間，測量狀態(tài)，重金屬濃度值、含量曲線等信息。 
（7）提供預(yù)警預(yù)報(bào)智能分析二次開發(fā)功能接口，用于實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)未監(jiān)測點(diǎn)位的空氣重金屬濃度的預(yù)測預(yù)警、對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行判斷、通過當(dāng)前數(shù)據(jù)對(duì)未來污染趨勢及擴(kuò)散路徑進(jìn)行預(yù)測。

2.1.3 技術(shù)參數(shù)

以下列出了大氣重金屬在線分析儀的一些重要技術(shù)參數(shù)（表1）。

表1 ROHS檢測儀儀器 EHM-X200大氣重金屬監(jiān)測儀技術(shù)參數(shù)






2.1.4 系統(tǒng)配置

產(chǎn)品配置清單如下，包括隨機(jī)備件、工具套裝、隨機(jī)文件、以及安裝維修所需的備品備件和耗材。






2.2 WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀

     WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀是我司一款基于*機(jī)構(gòu)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)方法——陽溶出伏安法與光度比色法的全自動(dòng)監(jiān)測水質(zhì)中重金屬離子的測定工具。該儀器可以同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測水樣中的多種重金屬含量，其顯著特點(diǎn)包括ROHS檢測儀儀器、測量度可以、操作方便、維護(hù)成本低等；而由于Cr通過陽溶出伏安法測定結(jié)果波動(dòng)較大，因此采用測量結(jié)果測量的光度比色法，并通過系統(tǒng)控制成功的將陽溶出伏安法與光度比色法集中于同一監(jiān)測儀器中，克服了陽溶出伏安法測定Cr不準(zhǔn)的缺點(diǎn)同時(shí)也克服了光度比色法不能同步測量多種重金屬的缺點(diǎn)。該儀器可廣泛應(yīng)用于地表水、自來水、地下水、河流湖泊以及海水等領(lǐng)域。






圖4 ROHS檢測儀儀器WAOL3000-HM多參數(shù)水質(zhì)在線重金屬分析儀圖片

2.2.1 測量原理

（1）陽溶出伏安法

     在一定的電位下，使待測金屬離子部分地還原成金屬并溶入微電或析出于電的表面，然后向電施加反向電壓，使微電上的金屬氧化而產(chǎn)生氧化電流，根據(jù)氧化過程的電流一電壓曲線進(jìn)行分析的伏安法。 陽溶出伏安法以其低的成本與可以靈敏度的特點(diǎn)、目前在歐美正取代傳統(tǒng)的原子吸收方法大量應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測、自來水檢測、電鍍和表面處理行業(yè)廢水檢測、食品、制藥、醫(yī)院廢水監(jiān)測等方面。






                                圖5 陽溶出伏安法原理




（2）光度比色法

     光度比色法主要是根據(jù)朗伯比爾定律，一束單色光照射于一吸收介質(zhì)表面，在通過一定厚度的介質(zhì)后，由于介質(zhì)吸收了一部分光能，透射光的強(qiáng)度就要減弱。吸收介質(zhì)的濃度愈大，介質(zhì)的厚度愈大，則光強(qiáng)度的減弱愈顯著。



                                       圖6 光度比色法原理




2.2.2 性能特點(diǎn)

（1）集成陽溶出伏安法（ASV）原理（US EPA7063、US EPA7472）、光度比色法原理（GB7466-87）； 
（2）能夠同時(shí)測量銅、鎘、鉛、鋅、汞、砷、六價(jià)鉻七種元素，還可擴(kuò)展測量鎳、錳、鐵、鈷、鉈等十余種重金屬； 
（3）測量精度可達(dá)ppb級(jí)別； 
（4）思想的軟件分層架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)儀器流程靈活配置； 
（5）的可以溫可以壓水樣前處理，的冷卻水循環(huán)降溫； 
（6）實(shí)時(shí)儀器漏液監(jiān)測，保證儀器穩(wěn)定運(yùn)行；
（7）可廣泛應(yīng)用于地表水、自來水、地下水、河流湖泊等流域。

3.2.3技術(shù)參數(shù)



2.2.4 系統(tǒng)配置






2.3 Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀

      Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀基于XRF熒光技術(shù)的，一款專門針對(duì)在現(xiàn)場、野外，進(jìn)行X熒光分析應(yīng)用而設(shè)計(jì)的儀器，具有提及下，重量輕，普通人可手持測量的特點(diǎn)；產(chǎn)品具有小、輕、美、安全、方便、長待機(jī)、防水、準(zhǔn)、等特點(diǎn)，并在小型X射線熒光光譜儀上引入了數(shù)字多道技術(shù)，使儀器檢出限好，穩(wěn)定性可以，適用面廣。



            圖6 ROHS檢測儀儀器Genius 9000 XRF手持式土壤重金屬分析儀圖片




2.3.1 儀器優(yōu)勢

（1）可用于檢測汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鎳、鈷、釩等引起的土壤污染； 
（2）普查大范圍的土壤地址污染區(qū)，繪制污染圖、實(shí)施勘查 
（3）發(fā)現(xiàn)異常狀況，做到**考慮和治理 
（4）現(xiàn)場追蹤污染異常，有效地尋找“污點(diǎn)”地帶，圈定受到污染的邊界 
（5）對(duì)土壤重金屬元素能的現(xiàn)場原位分析，引起篩選排查的作用 
（6）普查各類居住用地、商業(yè)用地、工業(yè)用地等一級(jí)二級(jí)三級(jí)用地 
（7）PDA自帶有GPS信號(hào)，可以與GIS系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，繪制地圖 
（8）設(shè)備有數(shù)字多道技術(shù)，可以加的分析，從一秒就可以得出定性定量結(jié)果，設(shè)計(jì)成可以計(jì)數(shù)率，大大提可以了設(shè)備的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性在土壤重金屬測試中尤為重要，因?yàn)樵谕寥乐衅渲亟饘俸慷己艿?nbsp;
（9）可以的分別率可以減少砷與鉛的干擾和鐵對(duì)鎳的干擾，其低的檢出限也很適合用于環(huán)保土壤重金屬的檢測

2.3.2 技術(shù)參數(shù)













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