摘要：膜界面探測器(Membrane Interface Probe，MIP)是一種有機污染物的高分辨檢測器，已廣泛用于污染場地土壤和地下水中揮發(fā)性有機污染物污染特征與空間分布的實時原位調(diào)查檢測. 當前，我國在污染場地土壤的高精度快速篩查技術(shù)和裝備方面存在較大的需求，但在該領(lǐng)域的自主研發(fā)與應(yīng)用還處于起步階段.本文在系統(tǒng)梳理 MIP 在國內(nèi)外有機污染場地的應(yīng)用案例的基礎(chǔ)上，從文獻計量學(xué)的角度分析了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展態(tài)勢. 結(jié)果表明：自 1996 年首次有文獻報道 MIP 的應(yīng)用以來，該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量呈逐年增加趨勢. 當前，國際上對 MIP 的研究和應(yīng)用較多的國家主要為美國和中國. 從已有應(yīng)用案例來看，MIP主要應(yīng)用于污染場地中苯系物、鹵代烴、石油烴等多種污染物的原位實時檢測. MIP 的發(fā)展主要經(jīng)歷了 3個階段，分別為揮發(fā)性有機污染物傳感器的研發(fā)、場地土壤及含水層污染物的測定，以及探頭的聯(lián)合應(yīng)用.其中，MIP 與其他多功能探頭的有機耦合技術(shù)及裝備的研發(fā)將成為該領(lǐng)域未來研發(fā)的重要方向. 基于 MIP在場地有機污染物檢測中的局限性，并結(jié)合我國場地土壤調(diào)查的現(xiàn)實需求與關(guān)鍵科學(xué)問題，分別從闡明污染物界面?zhèn)髻|(zhì)與擴散機制、設(shè)計高性能半透膜材料、研發(fā)高精度鉆測一體化裝備，以及建立相關(guān)標準與技術(shù)指南等四個方面，對我國污染場地土層鉆進探測一體化技術(shù)與裝備的研發(fā)需求與發(fā)展方向提出了展望.

　　關(guān)鍵詞：膜界面探測器;揮發(fā)性有機物;半揮發(fā)性有機物;場地調(diào)查;鉆進探測一體化

　　污染場地是指因從事生產(chǎn)、經(jīng)營、處理、貯存有毒有害物質(zhì)，堆放或處理處置潛在危險廢物，以及從事礦山開采等活動造成污染，且經(jīng)場地調(diào)查和風(fēng)險評估后，確認污染危害超過人體健康或生態(tài)環(huán)境可接受風(fēng)險水平的場地，又稱污染地塊[1 3]. 近年來，隨著我國“退二進三”“退城進園”等政策的實施，以及國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和城市布局的調(diào)整，全國幾乎所有大中型城市都出現(xiàn)了大批因企業(yè)關(guān)停或搬遷而遺留的潛在污染場地. 根據(jù)《中華人民共和國土壤污染防治法》的環(huán)境調(diào)查制度要求，亟待對這些潛在污染場地進行環(huán)境調(diào)查、風(fēng)險評估和治理修復(fù). 場地環(huán)境調(diào)查是指采用系統(tǒng)的調(diào)查方法，確定場地是否被污染以及污染程度和范圍的過程[4 5].

　　其中，場地的現(xiàn)場采樣與數(shù)據(jù)分析的實時性、準確性和規(guī)范性對于確定污染物種類、濃度(污染程度)和空間分布具有重要意義. 鑒于此，開展場地土壤污染高精度原位快速檢測技術(shù)與裝備研發(fā)刻不容緩.對于場地土壤揮發(fā)性有機污染物(volatile organic compounds，VOCs)的采樣與分析，常規(guī)調(diào)查方法一般需借助人工或簡單機械進行表層或深層土壤采樣，并將樣品盡快送至實驗室按照標準方法進行目標污染物的分析測定. 但因 VOCs 的揮發(fā)性較強，當土壤樣品經(jīng)過采集、保存、運輸和前處理等一系列復(fù)雜耗時的過程后，實驗室異位檢測的結(jié)果往往因樣品易揮發(fā)和分析的延時性而難以準確反映場地原位污染的范圍和程度[6 7].

　　因此，發(fā)展場地 VOCs 類污染物的原位實時采樣分析技術(shù)與裝備對于污染場地的快速精準調(diào)查至關(guān)重要. 膜界面探測器(membrane interface probe，MIP)是一種基于直接推進式鉆機的場地土壤 VOCs 污染物實時原位探測系統(tǒng)，因其可實時提供污染場地中 VOCs 的總濃度(半定量)和三維空間分布信息[8 11]，從而作為 VOCs 污染場地的高分辨實時篩選工具，在發(fā)達國家的污染場地調(diào)查監(jiān)測中已得到了廣泛應(yīng)用[10 12]，美國試驗材料學(xué)會(American Society for Testing and Materials，ASTM)也為其制定了相關(guān)的技術(shù)標準[13 14.

　　我國對該類技術(shù)裝備的需求主要依賴進口，自主創(chuàng)新研發(fā)的設(shè)備和工藝還處于起步階段. 2018年和2020年，科技部分別設(shè)立國家重點研發(fā)計劃項目“污染場地土壤及地下水原位采樣新技術(shù)與新設(shè)備”和“污染場地土層剖面鉆進探測一體化技術(shù)與裝備”，旨在加快實現(xiàn)相關(guān)裝備的國產(chǎn)化和成本與性能優(yōu)化，建立配套技術(shù)標準和操作指南，為全面推進《土壤污染防治行動計劃》提供技術(shù)與裝備支撐. 本文以美國 Kejr. Inc 公司研發(fā)的膜界面探測器 MIP 為例，梳理了該裝備的組成與工作原理、研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，以及不足與未來展望等，以期為我國污染場地土層鉆進探測一體化裝備的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù).

　　1 膜界面探測器組成與工作原理

　　MIP的系統(tǒng)組成包括：MIP探頭、MIP控制系統(tǒng)、氣體傳輸系統(tǒng)、氣相色譜檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及深度測定系統(tǒng)等[1. MIP探頭裝配有界面復(fù)合半透膜、加熱單元、電導(dǎo)率傳感器、載氣(氮氣)傳輸通路和氣室等. 其中，界面復(fù)合半透膜是MIP的核心部件. 復(fù)合半透膜由金屬支撐膜和半透膜組合而成，具有較高的耐磨性和支撐強度，可適應(yīng)多種復(fù)雜的場地水文地質(zhì)條件，保障污染物的高通量和選擇性分析.

　　MIP的工作原理是通過其搭載的Geoprobe直接推進鉆探設(shè)備將探頭以一定的速度勻速貫入地下，土壤和地下水中的VOCs等有機污染物被加熱單元加熱至100~120 ℃后，受熱脫附進入半透膜，隨高純度載氣系統(tǒng)進入檢測器而被測定. VOCs檢測信號、土壤電導(dǎo)率和鉆探深度等參數(shù)被控制器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時記錄，從而精確刻畫場地污染物的總量與三維空間分布特征 16 18. 檢測器為氣相色譜儀，可通過配置火焰離子化檢測器(flame ionization detector，F(xiàn)ID)、光離子化檢測器(photo ionization detector，PID)、電子捕獲檢測器(electron capture detector，ECD)和鹵素特殊檢測器(halogen specific detector，XSD)等對不同類型有機污染物進行分析，有效提高了MIP對不同類型揮發(fā)性有機物檢測的靈敏度和檢測范圍，滿足了對有機復(fù)合污染場地調(diào)查采樣的需求.

　　2 MIP 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

　　文獻計量學(xué)(bibliometrics)是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象的文獻量化分析方法，可以評價研究領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀和水平，進而預(yù)測未來的發(fā)展趨勢[1. 本文以“膜界面探測器(membrane interface probe)”為檢索關(guān)鍵詞，檢索時間為2021年6月30日，檢索文獻類型包括期刊論文、會議論文和研究報告，在Web ofScience(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫、中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、美國環(huán)境保護局官網(wǎng)和美國Kejr. Inc公司官網(wǎng)等網(wǎng)站檢索了有關(guān)MIP在國內(nèi)外不同類型污染場地的應(yīng)用案例報告50篇，并進一步利用WOS數(shù)據(jù)庫自帶文獻計量學(xué)分析工具、CiteSpace和VOSviewer等可視化分析軟件，對MIP在有機污染場地中應(yīng)用的發(fā)文量及趨勢、國家和研究熱點等進行文獻計量學(xué)分析，系統(tǒng)集成MIP在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、研究熱點及未來發(fā)展態(tài)勢.

　　2.1 基于文獻計量的研究現(xiàn)狀和趨勢分析通過對1996—2021年間MIP技術(shù)在有機污染場地勘測領(lǐng)域進行文獻計量分析(見圖2)發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量整體呈逐年增加趨勢. 1996年，美國Kejr. Inc公司研發(fā)的MIP技術(shù)首次應(yīng)用于污染場地中汽油和氯代烴及其降解產(chǎn)物等VOCs的分布調(diào)查，通過搭載的FID、PID和XSD等檢測器同步獲得了VOCs分布的位置和濃度及土體參數(shù)數(shù)據(jù)，并與實際采集的土柱樣品數(shù)據(jù)進行了比較分析 20. 隨后，該技術(shù)在不同國家和地區(qū)得到了推廣和應(yīng)用，并被認為是一種經(jīng)濟、高效的有機污染場地原位快速評價手段. 2005年，美國環(huán)境保護局(US EPA)發(fā)布了使用MIP檢測污染場地中VOCs的案例報告[21]和直接推進技術(shù)在地下水樣品采集和監(jiān)測方面的指南[22]，以指導(dǎo)MIP在場地污染調(diào)查中的推廣和應(yīng)用.

　　隨著我國對污染場地調(diào)查與修復(fù)工作的日益重視，MIP技術(shù)被逐漸引入到我國VOCs污染場地的原位調(diào)查監(jiān)測中. 2014年，輕工業(yè)環(huán)境保護研究所利用MIP技術(shù)確定了華北某苯系物污染場地的污染范圍[23]. 2015年，上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司運用該技術(shù)初步確定了某大型高壓變壓器生產(chǎn)場地土壤中總石油烴(TPH)的擴散和空間分布情況，為進一步的污染場地詳細調(diào)查提供了參考依據(jù)[24]. 2020年，東南大學(xué)巖土工程研究所采用MIP結(jié)合孔壓靜力觸探(piezocone penetration test，CPTU)原位測試技術(shù)對南京某廢棄加油站場地開展現(xiàn)場調(diào)查，調(diào)查了污染物空間分布并分析場地巖土非均一性對現(xiàn)場調(diào)查精度的影響[25].

　　從MIP技術(shù)應(yīng)用發(fā)文數(shù)量的國家分布分析來看，該技術(shù)研究和應(yīng)用較多的國家主要為美國(50%)和中國(23%)，其次為丹麥(7%)、德國(6%)、比利時(4%)和巴西(4%)等國家. 這說明MIP作為一項污染場地原位實時高分辨篩查技術(shù)，在較早開展污染場地修復(fù)的歐美等發(fā)達國家中率先得到應(yīng)用，而我國在污染場地調(diào)查技術(shù)領(lǐng)域的起步較晚[26]. 鑒于MIP在有機污染場地原位調(diào)查中的優(yōu)越性能，近10年來，我國引進的MIP技術(shù)設(shè)備逐年增加，但鑒于污染場地的復(fù)雜性和特殊性，以及我國缺乏應(yīng)用MIP進行有機污染場地原位實時調(diào)查的現(xiàn)場操作經(jīng)驗，相關(guān)現(xiàn)場應(yīng)用案例的總數(shù)仍非常有限. 當前，我國在污染場地土壤的高精度快速篩查技術(shù)方面仍存在重大需求和挑戰(zhàn)[27]. 未來，MIP技術(shù)作為一種VOCs污染場地原位實時高分辨篩查技術(shù)，有望在國內(nèi)污染場地調(diào)查中得到更加廣泛的應(yīng)用.

　　2.2 研究熱點與關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

　　關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析中，關(guān)鍵詞的頻次越高，表明通過該點展開的研究較多，可以反映該領(lǐng)域的研究熱點和方向. 本文利用VOSviewer軟件對關(guān)鍵詞進行了聚類，以分析MIP技術(shù)在有機污染場地調(diào)查領(lǐng)域的研究熱點，共得到4個聚類. “membrane interface probe(MIP)”是主要的聚類，作為本文的主題詞，出現(xiàn)頻率在所有關(guān)鍵詞中居首位. 檢索文獻中詞頻數(shù)前10位的關(guān)鍵詞.

　　由此可見，MIP與“volatile organic compound”“investigation”“contaminated site”和“distribution”等關(guān)鍵詞形成了關(guān)系緊密、交互作用的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò). “直接推進技術(shù)”“實驗室分析”“采樣”和“濃度”等詞高頻出現(xiàn)，表明MIP作為一種半定量的場地土壤和地下水中污染物調(diào)查工具，需要以實際采樣的數(shù)據(jù)確定污染物的種類和濃度.此外，“評估”“成本”“優(yōu)勢”和“局限性”等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)表明研究人員關(guān)注MIP在有場地污染調(diào)場中的經(jīng)濟性與便捷性，“半定量”和“定性分析”等關(guān)鍵詞提示了MIP技術(shù)在精確定量分析方面仍存在局限性，未來仍具有廣闊的發(fā)展空間.

　　利用VOSviewer軟件對MIP技術(shù)隨時間變化的關(guān)系圖譜進行聚類，不僅可以分析MIP技術(shù)的發(fā)展歷史，還可以對該技術(shù)的未來發(fā)展方向進行預(yù)測. 由圖5可知，MIP的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個階段：2005—2010年，有關(guān)MIP的文獻主要聚焦于揮發(fā)性有機污染物傳感器的研發(fā);2010—2015年，MIP的應(yīng)用重點已逐漸拓展至場地土壤及含水層污染物的測定;2015年以來，有關(guān)MIP與靜力觸探測試(cone penetration test，CPT)、水力測試(hydraulic profile tool，HPT)等探頭聯(lián)合應(yīng)用[28 30]的研究逐漸出現(xiàn). 由此可以預(yù)見，MIP與其他多功能探頭的有機耦合技術(shù)及裝備的研發(fā)將成為該領(lǐng)域未來研發(fā)的重要方向. 耦合后的復(fù)合探頭可以同步調(diào)查土體參數(shù)，進而提高對MIP數(shù)據(jù)的解譯度，為后續(xù)開展污染場地的調(diào)查和修復(fù)提供更加詳盡的工作基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐.

　　2.3 MIP 的適用場地與特征污染物分析

　　MIP可應(yīng)用于不同行業(yè)污染場地中苯系物、鹵代烴、石油烴等多種污染物的原位實時檢測.其中，MIP適用的污染場地按行業(yè)類型包括有機農(nóng)藥合成加工[12]、石油煉化及存儲[23,25,31 、高壓變壓器[24]和有機溶劑生產(chǎn)[35]，以及軍事與航天污染場地 39 等. MIP除在陸域環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用外，其與CPT技術(shù)結(jié)合的MIP CPT技術(shù)在對海底淺層氣體的探測中也具有一定的應(yīng)用潛力[29]. 特征污染物方面，由于企業(yè)生產(chǎn)過程會涉及多種化工原料(包括苯系物、鹵代烴、石油烴等)，這些原料在生產(chǎn)、運輸和儲存過程中易進入土壤和地下水環(huán)境，導(dǎo)致實際場地中的污染物存在類型多樣、成因復(fù)雜和多種污染物復(fù)合污染等現(xiàn)象. MIP系統(tǒng)可通過配置不同的檢測器，實現(xiàn)對多種VOCs的選擇性快速半定量檢測.

　　其中，F(xiàn)ID檢測器對于總石油烴類揮發(fā)性碳氫化合物的檢測效果較好;ECD檢測器對于氯代烴類污染物的檢測靈敏度較高;PID對于苯系物等芳烴類化合物選擇性高;XSD和干式電解電導(dǎo)檢測器(dry electrolytic conductivity detector，DELCD)對于含鹵素的化合物具有較高的選擇性和靈敏度. 從各應(yīng)用案例(見表2)來看，MIP所檢出的污染物中氯代烴類、總石油烴類和苯系物等污染物出現(xiàn)的頻率較高，表明MIP在石油煉化、有機農(nóng)藥生產(chǎn)等污染場地調(diào)查中的應(yīng)用較為廣泛.

　　2.4 MIP 技術(shù)的優(yōu)勢與局限性

　　作為一種原位弱擾動的場地 VOCs 污染快速篩查工具，MIP 可以原位、實時、高分辨地確定場地土壤和地下水中目標污染物的污染水平和分布范圍，判斷污染物的遷移擴散途徑，提高土壤取樣的代表性，減少后期詳查的采樣工作量和實驗室分析樣品量，從而節(jié)約檢測費用和時間[10,23, 40 41. Nadolishny 等 40 將 MIP與地下水采樣技術(shù)結(jié)合確定重質(zhì)非水相液體(DNAPLs)污染羽流，與傳統(tǒng)的采樣技術(shù)相比平均可節(jié)省 20%的成本. 美國加州某空軍基地采用 MIP 技術(shù) 15 天內(nèi)完成了常規(guī)調(diào)查方法 2 年的工作量，并節(jié)約了近 1/3的調(diào)查成本[4. MIP 技術(shù)不僅適用于快速篩選土壤中污染物垂向分布特征，對于地質(zhì)條件復(fù)雜的包氣帶和含水層也同樣適用[10,38].

　　此外，MIP 技術(shù)有助于指導(dǎo)場地原位精準修復(fù)，可以為場地環(huán)境精準調(diào)查提供基礎(chǔ)，為后期污染修復(fù)提供準確“靶點”，在修復(fù)技術(shù)選擇、工程設(shè)計、施工和修復(fù)效果監(jiān)測中的指導(dǎo)作用越來越大[35,43]，如指導(dǎo)現(xiàn)場在線藥劑智能注入等. Nadolishny 等[44]在對某噴氣燃料污染場地采用釋氧化合物(ORC)注入法進行生物修復(fù)前，利用 MIP 技術(shù)獲得了噴氣燃料在地下的分布邊界，進而實現(xiàn)了 ORC 的精準注入. Cooper 等[45]在北卡羅來納州某儲罐泄露場地使用過硫酸鹽注入方式氧化地下水中的 BTEX 和TPH，在傳統(tǒng)場地調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合 MIP 技術(shù)等高分辨率場地調(diào)查方法，獲得了更精準的污染物分布范圍，使藥劑注入量節(jié)約了 40%，并降低了 35%的修復(fù)成本. 因此，MIP 不僅可為后續(xù)制定詳盡的調(diào)查采樣計劃和原位精準修復(fù)方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，亦可為修復(fù)后的效果評估提供高效經(jīng)濟便捷的方法學(xué)支撐.

　　2.5 MIP 技術(shù)的局限性

　　盡管 MIP 在表征場地 VOCs 污染特征中存在相當大的技術(shù)優(yōu)勢，但也有大量案例和經(jīng)驗表明，該技術(shù)存在一定的局限性. 首先，MIP 探頭上的半透膜僅適用于場地土壤中具有一定揮發(fā)性的污染物，對于碳鏈長度較長和難揮發(fā)的有機物穿透效果不佳. 這是受 MIP 的工作原理以及檢測器的響應(yīng)特性所共同影響的[13,46]，MIP 探頭的加熱溫度(一般為 100~120 ℃)難以使多環(huán)芳烴(PAHs)等揮發(fā)性較弱的有機污染物氣化透過半透膜，Considine 等[47]通過提高探頭的加熱溫度(300 ℃)，并采用配備高溫傳輸線纜的 MIP 與 PID、氣相色譜 質(zhì)譜聯(lián)用可實現(xiàn)對土壤中 PAHs 的檢測，但提高鉆頭和檢測線的加熱溫度顯著增加了能耗.其次，MIP 的檢測結(jié)果屬于半定量分析，其檢測精度受到檢測器類型、分析方法和操作人員技術(shù)經(jīng)驗等影響.

　　MIP 在現(xiàn)場測試前雖采用標準物質(zhì)進行校正，但其輸出的結(jié)果是基于某類污染物總量的響應(yīng)信號，不能準確表征具體的化合物類型和含量，還需要結(jié)合實驗室常規(guī)取樣分析方法確定各污染物的準確濃度[10,38]. Rogge 等[48]研究表明，對于不同類型污染物，檢測器的選擇在很大程度上影響著檢測結(jié)果分析的準確性. Geoprobe 官網(wǎng)給出了使用常規(guī) MIP 測定 VOCs 的檢出限通用指南，其中，苯系物使用 PID 檢測器的檢出限為 0.20~2.0 mg/kg，氯代烴類(如 TCE、PCE)使用 XSD PID 檢測器的檢出限為 0.20~1.0 mg/kg，并指出受 MIP 系統(tǒng)維護和檢測器優(yōu)化等影響差異較大[15]. 對于低濃度 VOCs 污染區(qū)域，受限于檢測器的檢出限，MIP 的檢測信號值較低且易被基線信號波動所覆蓋[49 50]，采用配備低水平 MIP(low level MIP)技術(shù)的脈沖載氣進樣法可以提高檢測的靈敏度，提高對土層中低濃度 VOCs 的檢出效率，其檢出限可低至標準 MIP 系統(tǒng)的 1/10[15,49]. 但對于濃度過高的 VOCs 污染源(如 DNAPLs)，MIP 會產(chǎn)生比較有特征的數(shù)據(jù)記錄，在特定檢測器和信號衰減設(shè)置下出現(xiàn)檢測器飽和，這與場地土壤粒度、污染物特性和地層的熱特性等有關(guān)[40].

　　結(jié)合電導(dǎo)率的變化趨勢，根據(jù) MIP 探測結(jié)果有針對性地對相應(yīng)區(qū)域進行土壤和地下水采樣分析，有助于場地DNAPLs 污染區(qū)域的識別和判斷[39 40];US EPA 建議使用靈敏度較低的測量工具以避免檢測器過載[51]. 當MIP 探頭通過高污染區(qū)后，產(chǎn)生的延滯效應(yīng)也會影響后續(xù)檢測結(jié)果的準確性[36 37,52]. Neuhaus 等[53]發(fā)現(xiàn)，傳輸線纜長度、探頭加熱溫度和氣相色譜的精密度等也是影響 MIP 信號解譯度、測定效率和應(yīng)用范圍的重要因素.

　　此外，場地土壤質(zhì)地和滲透率[50]、污染物分布的異質(zhì)性[25,54]以及污染物在不同介質(zhì)中賦存形態(tài)[55 56]等因素也可影響 MIP 現(xiàn)場測定結(jié)果和實驗室分析結(jié)果的相關(guān)性. 其中，土壤質(zhì)地和滲透率對 MIP 系統(tǒng)檢測的信號輸出具有顯著影響. 李佳斌等[50]在對某揮發(fā)性氯代烴污染地塊的 MIP 原位調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，場地鉆探調(diào)查鉆孔地層的巖性與其對應(yīng) MIP 信號值密切相關(guān)，總體上，低滲透層(粉黏土層)的 MIP EC 信號值顯著高于高滲透層(砂層). 而對于 XSD 信號值與土壤中揮發(fā)性氯代烴的真實濃度之間的差異，受場地地層結(jié)構(gòu)和土質(zhì)差異的影響，XSD 信號值與其對應(yīng)的有機氯元素質(zhì)量分數(shù)的線性回歸擬合度在地塊尺度上較低(R2=0.810 3)，但在地塊同一土質(zhì)的土壤中，MIP XSD 信號值與實驗室檢測數(shù)據(jù)的線性回歸擬合度較高(R2>0.99). 王海見等[23]利用 MIP 確定了華北地區(qū)某苯系物污染場地 BTEX 污染范圍，并基于 60 份土壤剖面樣點進行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn) MIP PID 信號值和傳統(tǒng)采樣實測值具有一定的關(guān)聯(lián)性(R2=0.948 1).

　　Mcandrews等[10]使用 MIP 技術(shù)探測美國懷俄明州空軍基地三氯乙烯污染羽源區(qū)時發(fā)現(xiàn)，MIP ECD 信號值與傳統(tǒng)采樣測定的氯代揮發(fā)性有機物濃度存在合理的相關(guān)性(R2=0.871 6)，并表明由于 MIP 樣品采集區(qū)域非常小，在非均勻地質(zhì)區(qū)域 MIP 結(jié)果與整體介質(zhì)(土壤、地下水)中 VOCs 濃度之間的相關(guān)性可能是不可靠的.

　　3 結(jié)論與展望

　　文獻計量學(xué)分析結(jié)果表明，自1996年以來，國際上有關(guān)MIP研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量呈逐年增加的態(tài)勢，對MIP的研究和應(yīng)用較多的國家主要為美國和中國. MIP可應(yīng)用于有機農(nóng)藥合成加工、石油焦化以及軍事污染場地等不同行業(yè)污染場地中苯系物、鹵代烴、石油烴等多種污染物的原位實時檢測. 除在污染場地調(diào)場中具有經(jīng)濟性與便捷性等優(yōu)越性以外，MIP技術(shù)在精確定量分析方面仍存在局限性，半透膜和檢測器和的工作條件、場地土壤質(zhì)地和滲透率、污染物分布的異質(zhì)性以及氣相色譜儀的精密度等因素是影響MIP分析結(jié)果準確性的重要因素.盡管當前國內(nèi)外已運用 MIP 技術(shù)與裝備在全球多個不同類型的污染場地進行了現(xiàn)場應(yīng)用，并積累了一定的工作經(jīng)驗與案例報告。

　　然而，我國高精度鉆進探測一體化設(shè)備仍完全依賴進口，缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)與裝備. 造成這一“卡脖子”問題的主要科技瓶頸在于場地復(fù)雜地層條件中有機污染物的傳質(zhì)擴散機制不清、膜材料穿透機制不明、液壓推進系統(tǒng)精準性不高，以及相關(guān)技術(shù)標準缺失等局限性. 建議未來重點研究方向如下：

　　a) 場地土壤土層剖面污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過程與擴散機制. 重點研究有機污染物在場地土壤 包氣帶 含水層等多介質(zhì)以及半透膜材料界面之間的傳質(zhì)過程，研究原位熱傳導(dǎo)過程中典型有機污染物在土層介質(zhì)中的有效擴散系數(shù)，挖掘影響有機污染物在場地土層和半透膜材料之間傳質(zhì)與擴散的環(huán)境因素(如土壤 pH、土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量、加熱溫度等)，建立有機污染物在半透膜和土層介質(zhì)中擴散與分配的預(yù)測模型.

　　b) 高通量微納孔道半透膜材料的研發(fā)與動力學(xué)參數(shù). 設(shè)計研制超薄、超疏水的高性能半透膜材料，實現(xiàn)苯系物、鹵代烴等揮發(fā)性有機污染物和多環(huán)芳烴等半揮發(fā)性有機污染物的快速穩(wěn)定透過，揭示半透膜微納孔道的精密構(gòu)筑過程及其穩(wěn)定機制;研究有機污染物的半透膜傳遞動力學(xué)，闡明半透膜的污染動態(tài)變化及控制策略.

　　c) 高精度連續(xù)鉆測一體化裝備. 集成污染場地土層精準控制液壓推進系統(tǒng)、土壤加熱單元和多功能檢測探頭有機耦合的技術(shù)，研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的污染土層高精度連續(xù)鉆測一體化技術(shù)與裝備，實現(xiàn)污染場地土層的鉆進、加熱、信息采集、信號傳輸與實時檢測的多功能一體化、智能化集成與精準控制，在不同行業(yè)、不同類型場地中開展示范應(yīng)用.d) 相關(guān)標準與技術(shù)指南. 當前我國尚無 MIP 技術(shù)應(yīng)用于污染場地調(diào)查的相關(guān)標準與指南，未來應(yīng)開展污染場地土層剖面鉆進探測一體化裝備調(diào)查取樣分析與效果評估，研發(fā)用于科學(xué)評估調(diào)查分析結(jié)果有效性的技術(shù)驗證方法，形成一套調(diào)查取樣、污染物快速檢測分析及技術(shù)驗證的系列技術(shù)指南，建立污染場地土層剖面鉆進探測技術(shù)管理體系.

　　參考文獻 References ：

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　　作者：劉 穎 1,2, 涂 晨 2*, 丁貞玉 3, 張巖坤 3, 王曉康 4, 蔡國軍 5, 武猛 5, 駱永明 6