氣體分析改善貨櫃安全

對於負責檢查、處理貨物的工作人員來說,進入貨運貨櫃表示有重大危險,因為貨櫃內有大量大氣化學物。德國和荷蘭有研究發現所有貨櫃有約 20% 在危險水平的氣體或蒸氣。這水平在現時被接受為平常事。

簡介

對於負責檢查、處理貨物的工作人員來說,進入貨運貨櫃表示有重大危險,因為貨櫃內有大量大氣化學物。德國和荷蘭有研究發現所有貨櫃有約 20% 在危險水平的氣體或蒸氣。這污染水平在現時被接受為平常事。

因此必須在進入貨櫃前檢查貨櫃,這工作一般以各式各樣氣體偵測技術來進行,以確保可以個別地評估所有最關注的物質。不過,荷蘭一間健康與安全顧問公司,Reaktie 採用傅立葉轉換紅外 (FTIR)氣體分析,顯著地改善了評估貨櫃的速度和效能,因為這技術可以同時測量最關注的 50 種氣體。

下載貨櫃氣體監測指引

化學危險品

貨運貨櫃有兩種潛在危險化學品;在貨物或包裝物料出現的熏蒸劑和化學物。

熏蒸劑用於貨物來控制害蟲和微生物。從亞洲來的貨物往往都已被消毒,包括食物、皮革製品、手工藝品、紡織品、木材或藤製家具、豪華轎車和貨物用的木箱或運貨木板。

根據國際海事組織法規,‘船內安全使用殺蟲劑的建議’,熏蒸貨櫃和船運貨物必須備有標籤,標示熏蒸日期和熏蒸用氣體等規格。此外,合適認證是必須,這些記錄需要發送給健康機關。不過,沒有記號不能表示熏蒸不存在。貨櫃被記認表示熏蒸後已通風,可能仍有熏蒸劑被貨物吸收,當搬運時會釋放。亦要關注熏蒸劑可能留在貨物內,結果對於物流供應商、零售員工和客戶造成危險。

一般用的熏蒸劑包括三氯硝基甲、甲基溴、二溴化乙烯、硫酰氟和磷化氫。不過,Reaktie 的 Peter Broersma 已從事測試貨櫃氣體超過 20 年,他說:『熏蒸劑毒性高,多個貨櫃超出職業曝露限值 (OEL),原因是有大量其他化學品,而多個「不合格」的貨櫃有可能出現因為有更多貨櫃被測試,檢測方法改善並有新氣體被辦識。』

貨櫃一般運送延長期,承受大範圍的溫度變化。所以不安全水平的氣體在貨櫃有限的空間積累不會感意外。Peter 辨識到超過職業曝露限值的典型氣體來源如下:用來生產衣物、裝飾品和鞋的膠水釋出的溶劑;膠製產品釋出的1,2-二氯乙烷;聚氯乙烯;泡罩包裝;便宜傢具找到甲醛,但亦在所用的運貨板和綁紮材料找到甲醛;從聚酯樹脂產品釋出的溶劑和甲醛;木炭和天然產品中釋出一氧化碳;從天然產品釋出的二氧化碳,以及利用環氧乙烷消毒的醫療器材留有環氧乙烷。還有聖誕裝飾的溶劑包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯 (BTEX);用完即棄的火機中的易燃氣體;家居設備的人造樹膠部份有氨氣;防火塊釋出的揮發有機化合物 (VOC);消費性電子產品釋出戊烷和己烷,以及天然物料例如矽鐵釋出的磷化氫/砷化氫。

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檢查程序

大部份港口有嚴格法規來避免貨物貨櫃裡有潛在危險。概括地說,每次輸入的產品需要被檢查危險氣體,如果一種或多種氣體在初步檢查中被偵測,從這些特定的生產商而來的所有貨櫃必須被檢查。如果沒有氣體被偵測,可能只會每年進行幾次隨機測試。如果海關人員需要進入貨櫃,所有貨櫃必須首先測試,如有必要會除氣。

氣體檢測

由於大量氣體有可能在貨櫃內存在,傳統監測方法不是採用各樣儀器就是用化學染色管來測試最普遍的氣體,或結合這兩方法。

化學染色管為個別氣體提供比色評估,一般有+/-15% 準確度。不同管用於許多不同氣體,結果可以在 5 秒至 15 分鐘取得,視乎測試而定。一旦得出結果,管道本身已成有害廢物,必須棄置。在歷史上,染色管已很普及,因為每個測試成本低。不過,有大量管會被採用,為的是要證明貨櫃是安全,花費是無法承受以及耗費時間。

儀器氣體分析儀測量一種或少量氣體,與染色管有相似的風險,因為有機會遺漏或對於有害氣體測試失靈。採用多台儀器也會出現問題,因為每台儀器將需要保養和重新標定,加上要考慮電源或重新充電。不論如何,以 Reaktie 為例,它進行初步評估時,對總揮發有機化合物,正常地會採用光離子檢測器 (PID);對有毒氣體,例如一氧化碳、磷化氫、氨氣和環氧乙烷,會採用低曝露限值 (LEL)易燃氣體傳感器和手持電化學傳感器。然後會在測試中採用 FTIR 分析儀來同時測量 50 種目標氣體,只需約 3 分鐘。這儀器能夠測量個別化合物是重要的,因為,例如,光離子檢測器測量總揮發有機化合物,但不會提供個別數值,例如苯已知是致癌物。

電化學傳感器的其中一個潛在問題是它不能應付樣氣中高濃度的情況。於是樣氣室會中毒,通常會導致儀器失靈。相反,同樣高濃度不會對 FTIR 有害,數分鐘反沖後儀器可重新開始分析。

Peter Broersma 採用 FTIR 作貨櫃評估,因為這技術有便携式電池充電單元。他說:『貨物貨櫃的有害氣體問題已經廣泛宣揚,測試要求正增長,而且顧主為了履行負責保障員工健康和福利而對測試方法有要求。不過,傳統測試方法是費力、耗時,以及有風險找不到潛在有害氣體。』

『FTIR 已以長時間來建立準確技術,同時測量從工業進程而來的氣體排放,芬蘭公司 Gasmet 發展便攜式版本,我們熱切地研究它在貨櫃測試的可行性。』

『隨著我們初步測試之後,我們與 Gasmet 合作為便攜式 FTIR(Gasmet DX4040) 設置,可同時測量 50 種最大關注化合物。因此,我們現可在約 3 分鐘測試所有這些氣體,大大減少貨櫃檢驗時間,亦大量增加每日檢查貨櫃的數量。』

『這技術再進一步主要優點是需要很少標定和保養。新儀器可配置廠內標定,只需以氮氣每日作一次或兩次快速的零檢查。因此,不必運送大量貴重又笨重的標定瓶。』

『我們現在利用便攜式 FTIR 為我們所有貨櫃檢查工作,我們亦有提供幾台單元到貨運公司,希望他們可以為自己作測試。這技術現在用在鹿特丹、阿姆斯特丹、弗利辛根、安特衛普及漢堡,並且在全球如有公司提供船運熏蒸和除氣,會使用便攜式 FTIR。』

FTIR

FTIR 光譜儀首先以干涉儀製造收集樣本訊息的「干涉圖」,干涉圖同時測量所有紅外頻率,然後產生紅外光譜。

多年來,Gasmet 已建立參考光譜庫,現在已擴張到超過 5,000 種氣體,可為每種化合物提供定量和定性資料。換句話說,所得的光譜可利用安裝在電腦上軟件 (Calcmet)重新分析,便能辨識未知氣體,這是 FTIR 主要優點。

FTIR 可以分析龐大數量氣體,技術不適用於惰氣,同核雙原子氣體 (例如氮氣、氯氣、氫氣、氟氣等等)或硫化氫 (檢測限太高)。

高準確水平和低保養需求是由於以氦氖激光器作連續標定來保持穩定波數刻度。再者,高光譜訊嘈比及高波數精密度是 FTIR 方法的特性。這產生高分析靈敏度、準確度和精密度。

總結

每年有數百萬個貨櫃抵達國際港口,很明顯有大部份貨櫃有顯著危險。顧主有責任保護他們的員工,亦有法庭判例發現員工承受由貨櫃氣體帶來的健康問題。為講求速度、低風險和成本,因此大量測試需求是不可避免地不斷增加。

便攜式 FTIR,氣體分析儀本質上減少測試貨櫃的器材數量,但更重要的是這技術可同時分析大量目標化合物,評估效率因而有所改善,減低對員工的風險。技術亦很快,避開了使用可棄置器材。

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