水质在线监测和快速检测技术
导语
随着我国经济的发展和城镇化步伐的加快，生产生活污废水大量排放，对水生态环境造成极大危害，水污染问题已经成为制约我国经济社会发展的重要因素之一。目前水质在线监测和快速检测技术在水环境实时监测数据获取、水污染治理和水资源监管等工作中发挥着越来越重要的作用。国家《水污染防治行动计划》、《生态环境监测网络建设方案》、《生态环境监测规划纲要（2020-2035年）》等文件均强调要加强水质在线监测和快速检测技术研发，提升水环境监测及环境风险防控技术支撑能力，保障监测数据准确、高效。
广东省测试分析研究所（中国广州分析测试中心）环境污染化学研究团队面向当前国家对环境水体安全保障、水污染防治的技术需求，依托广东省化学危害应急检测技术重点实验室和广东省水环境污染在线监测工程技术研究中心，在国内较早开展了水中污染物快速、在线、高通量检测新技术和仪器的研发和应用，目前已形成检测方法开发、仪器装置研发、技术和仪器应用的服务能力。
研发及应用
Ø 水质重金属在线监测技术
建立基于微波等离子体发射光谱法的水中多种重金属同时在线监测技术，实现水中多种重金属同时自动化检测、动态化监控和及时预警。通过与仪器公司合作转化为I代水质重金属在线监测系统（online 5100MP多参数重金属在线分析仪）。该系统设备针对地表水中重金属在线检测技术不足，通过在线消解、在线富集、在线检测、预警监控等多模块联控运行，实现水中20种金属的多参数同时自动监测。该系统目前已在广东和山东等地6个地表水水质监测站稳定运行。在此基础上，团队开发了“中广测”自主品牌的II代水质重金属在线仪，具有更灵活的监测模式、更优的稳定性、更简单的操作系统和更好预警功能。
技术及仪器性能特点：
（1）系统检出限低、准确性高、测定范围宽（0.Xμg/L-XX mg/L）、稳定性好（RSD≤10%），检测能力达到（地表水环境质量标准）I类、II类限值要求；
（2）以空气和氮气运行、运行成本低；
（3）可无人化值守和远程监控，并可对污染及时预警；
（4）安装环境要求不高，水质监测站和化工园区条件等皆易满足；
应用领域：
适用于各类地表水、饮用水、地下水、工业废水中重金属在线监测，可应用于各类水质断面、水质监测站、野外监测平台等。
Ø 水中污染物快速检测技术及装置
主要开发水中污染物便携现场快速检测和实验室高通量精准快速检测技术，为应对突发性水环境污染事件提供技术支撑。
（1）水中重金属便携快速检测技术及装置
针对传统的汞的检测方法成本高、前处理复杂的问题，开发了水中痕量Hg2+的电化学快速检测、金负载木基顶空固相微萃取-热脱附原子吸收光谱法快速测定水中总汞、基于离子印迹聚合物微球固相萃取-原子吸收光谱法测定水中痕量Pb2+等便携快速检测技术方法，用于环境水体中Hg、Pb的现场、快速、准确检测，解决了水环境中低含量、高毒性的Hg、Pb重金属的快速检测技术难题，可实现地表水、地下水及工业废水中Hg、Pb的原位筛查和现场快速检测。该类水质快速检测技术已作为应急分析测试技术，应用于工矿企业“三废”污染监测、环境影响评价监测和突发污染事故应急监测领域。
图1.金负载木基顶空固相微萃取-热脱附原子吸收光谱法快速测定水中Hg2+示意图
图2.基于离子印迹的水中痕量Pb2+快速检测技术示意图
（2）水中污染物快速检测技术及装置
研发微萃取探针用于水中多种挥发性、半挥发性污染物的固相微萃取检测。基于MOF-177多孔吸附材料，制备了用于水中污染物提取的固相微萃取探针，可实现对水体中酚类、多氯联苯、多环芳烃等多种污染物同时萃取检测。与商业化的固相萃取材料相比，该固相微萃取探针在检测回收率、精密度、检出限及稳定性方面均具有较大优势。
研发基于纸基微流分离通道构筑及用于水中农药残留快速分离检测技术。以纸基材料为基础通过表面改性构筑亲水性的微流分离通道，负载AgNPs作为拉曼检测活性基底，实现了对水中多种农药目标物的快速分离检测。该技术方法在农残检测中可实现多种目标物的分离检测，具有检测成本低、检测速度快等优势。
图3.纸基农药残留分离通道构筑及对乐果和秋兰姆分离性能研究
（3）复杂水体中有害风险物质的高通量快速检测技术
针对复杂水体中的痕量污染物的快速、原位、高灵敏度分析检测问题，开发新型的微萃取原位电离质谱联用快速分析方法。研究根据目标污染物的化学性质和分子结构信息，综合采用硅烷偶联、分子印迹等先进技术，以木签、不锈钢针等廉价的固体基质为底材研制新型的固相微萃取探针，探针可对复杂水体进行原位、快速采样，有效萃取和富集出水中痕量污染物。萃取后，富集了目标污染物的固相微萃取探针可在常压敞开的条件下直接进行电喷雾质谱检测，以实现目标污染物的快速、高通量分析。所建立的分析方法具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等优点，适合于城市污水、医药废水、制药厂废水、实验室废水等多种复杂水体中痕量污染物的快速、高灵敏度分析检测。
图4. 微萃取探针FT-ICR-MS技术快速鉴定水体中的安全风险物质
服务项目
（1）复杂环境介质中污染物定性、定量分析和非标检测；
（2）水、气介质中污染快速检测技术和评价方法开发；
（3）水中污染物快速、在线检测装置开发；
（4）水和土壤场地污染调查和风险评价；
（5）环境污染识别、污染溯源和危害风险评估等科研合作；
（6）水中污染物净化处理技术开发。
相关标准（部分标准规范中污染物限定要求）
GB 3838-2002 地表水环境质量标准
GB 5749-2006 生活饮用水卫生标准
GB 17051-2007 二次供水设施卫生规范
GB 8978-1996 污水综合排放标准
GB 18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准
GB 18466-2005 医疗机构水污染物排放标准
DB32/T 3547-2019 医疗机构废水处理及在线监测技术规范