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水污染监测,使水污染无可遁形
点击次数:197 发布时间:2020-02-05

水污染监测,使水污染无可遁形

如今,由于人们缺乏环保意识,同时对经济利益的过分追求,“不受控制”滥用和“不受控制”偷排,水污染已成为威胁生命的“世界第一杀手”。水污染给我们的环境和经济造成了巨大损失。

除了对水污染治理的研究外,水污染长期监测、水质监测也可以从源头上抑制水污染。这就像安装一副电子眼,可以时时刻刻监控并防止偷排,并在问题发生之前进行预防。同时,可以长时间观察水质健康情况,判断水污染趋势,一旦水质受到污染,应及时对症下药。

为了实现对水污染的长期监测,通常需要采取两个步骤:首先,必须定期收集一个代表性地点,以收集代表性样品,包括水样和沉积物。第二,必须在实验室或现场对样品进行测试和分析。为水环境评估和水污染防治提供可靠的数据和信息。

目前,水污染监测方法通常包括理化监测,遥感监测,生物监测等。

理化监测

理化监测是指使用仪器(水质监测仪,分光光度计,液/气相色谱-质谱,离子选择电极等)来测试水样品或沉积物的各种物理和化学指标,例如水温,pH值,电导率和溶解氧,以及重金属砷,镉,汞,铅,酚,氰和有机农药。

但是,这种方法通常需要昂贵的设备和繁琐的样品预处理,很难做到现场监测。

生物监测

水中的污染物将逐渐在生物体内富集和转化,其生长分布和生理特征也会发生变化。生物监测通过长期跟踪生物体内累积的污染物水平来反映水污染状况,并可以检测出某些精密仪器难以直接检测到的微量污染。

然而,生物监测受生物活动和环境的极大影响,生物实验分析既复杂又费时,通常被用作物理和化学监测的补充。

遥感监测

水中的污染物对光或电磁波的反射或吸收特性不同。遥感监测使用飞机,航天器或地球卫星携带的频谱扫描仪或激光雷达对难以靠近的大面积水域进行扫描和成像,揭示水体动态变化时污染物的时空分布和迁移特征。

然而,该方法仍然难以监测废水的具体成分和定量监测,并且需要常规监测的协助。

表面增强拉曼散射(SERS)监测

当前,常用的水污染监测方法面临两个瓶颈。一是需要频繁采样和预处理,并且难以保持样品的性质。另外,它容易受到水的干扰,并且很难长时间对其进行现场监测。

最近,中国科学院城市环境研究所开发了一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的技术,可以对水污染进行长期的原位监测。

 

与理化监测,生物监测和遥感监测相比,SERS监测在水污染监测里无疑是一个新词。但是,拉曼散射应该是每个人都熟悉的。拉曼散射是由印度物理学家拉曼于1928年发现的,这是指光波的频率在散射后发生变化的现象。 SERS技术意味着当被测物质吸附或接近金,银,铜等金属纳米结构的表面时,其拉曼信号可以增强一百万倍以上。

SERS监测不会对样品造成损害,并且受水的影响较小。所以,它以其快速和超灵敏的识别优势而出现在水污染监测领域。

那么,研究人员这种新开发的SERS监测有何特别之处?

他们使用了不溶于水的聚合物有机溶液,将纳米颗粒“引诱”到两相界面并自组装。随着有机溶剂的蒸发,聚合物形成了一层膜以固定组装好的纳米颗粒,从而形成了一种轻质,柔性,高活性的SERS基底。由于这种新型的SERS基板轻巧,柔软,因此可以漂浮在要测试的河流或湖泊上,吸收水中的污染物,并借助便携式拉曼仪器实现水污染监测。

 

研究人员已将其成功应用于杏林湾有机农药福美双的检测,模拟水分布和实际水体,最低的检测浓度优于其他报道的SERS基地。

 

这种新型SERS基底不仅检出率高,而且非常稳定。它可以反复洗涤,耐化学清洗,并且在重复使用后仍可以保留原始的SERS性能。

 

这种SERS基底坚固耐用,足以承受恶劣的水环境。通过对SERS基质进行定向改性,它可以在未来长时间漂浮在监测水域的表面上,并且水中的污染物被原位吸收,从而避免了传统水污染监测的繁琐采样和预处理步骤。借助便携式拉曼光谱仪,可以实现对水污染的长期监测。

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