针对某一项检测指标的进行检测,可以直接参考国家相应的指标检测检验方法或者标准,使用法律规定或国家推荐的检验仪器及检测方法等来进行指标检测,这对于很多经常需要按照纪律法规进行检测的实验室来说是非常十分有必要的,如政府检测实验室、第三方指标检测实验室等。然而,对于那些有监测预警和及时应急处理监测技术需求的企业实验室来说,可能就不适用了,原因主要在于:相关产品质量标准里面的需要同时检测的有机化学污染物众多;为了对应不同的有机化学污染物的需要同时采用的检测方法众多;前驱物处理检测方法、仪器检测方法等要求可能各不相同;检测耗时时间较长,报告书的时效性不高。以上这些技术挑战很难完全满足水质风险监测预警,应急风险监测的准确时效性等高要求,急需一种能够对城市水质中多品种有机固体污染物监测进行实时覆盖的快速、高效的水质检测方法[1]。
一.水质质量检测的现状
水质质量在线预警系统一般包括水质样品在线采集设备、水质质量在线动态监测仪器、数据采集通信设备、数据在线传输通信设备和移动终端数据接收通信设备等。
针对上述热点问题与实际挑战,如何有效实现水质污染风险的快速实时预警、污染水质类型的动态精准实时识别和环境污染物化学含量的实时定量跟踪检测,对推进水质管理系统监测风险预警管理能力提升建设工作提出了一个更高的要求。然而,我国现今水质质量监测在线预警方法技术开发研究和推广应用水平整体较为落后[2]。一者是在仪器检测装备技术配备不足方面,实验室移动检测、在线移动监测和应用移动在线监测预警设备技术国产化普及程度低,高通量分辨率的精密仪器及移动在线、便携式监测设备及其核心部件基本上是依赖外国进口;二者就是样品检测设备技术以及方法应用方面,样品前分析处理检测技术过于低效繁琐,高通量精密仪器和前分析检测技术应用方法极为缺乏,部分企业在线和应用移动水质监测预警方法技术检测结果精准度不高,稳定性差;三者就是水质标准化工程建设进度方面,水质标准检测指标格式选择和水质限值标准设定不合理、不正确衔接,水质质量检测预警方法技术标准建设更新不及时,在线移动监测和应用移动在线监测方法相关技术标准、规范极为十分匮乏。因此,急需积极开展水质质量监测监控预警方法关键技术研究和推进。
二.水质监测预警关键技术
随着水质环境科学、分析化学、新材料科学等各类相关基础学科的快速发展,加之生物学、信息科学与其他计算机科学技术的不断引入,水质分析检测技术的监测不再需要依赖生物光谱分析、简单色谱分析、复杂光谱物质分析等各种传统的水质分析监测技术。下面为水质监测预警关键技术的介绍。
2.1高通量质谱定量分析技术
质谱离子检测分离技术主要是将检测有机化合物不同分子质荷电离转化成不同分子质量电荷比的一种带电离子,按其质荷电离比的不同程度进行质谱分离,从而对被测化合物的化学成分和分子结构特性进行化学鉴定性和分析。目前,高通量质量光谱污染检测系统技术已经迅速发展并成为水质污染检测的重要主导应用技术之一,能够有效实现对水系统中大部分无机阴极阳离子、金属化学污染物及其他痕量有机金属污染物的准确、高效率的检测[3]。
2.2痕量有机污染物筛查技术
开展特定目标和非特定目标的有机化学物质筛查识别分析,是今后我国开展更全面深入的水质化学识别分析监测的重要前提和技术基础,而为了提供可靠、准确的化学分析监测数据,特别要的是对于包括数据确证、筛查和分析定量检测未知有机化学物质污染物则无疑是痕量有机物质污染物化学筛查分析鉴定的一项关键技术。
2.3毒害污染物特性解析技术
2.3.1有机工业污染物杂质分类分析检测处理技术。反映有机物和污染物水质综合含量水平的常见水质检测指标主要有诸如TOC、COD、BOD5等,除此之外,还发现可通过不同富集物的分离检测技术对水中常见有机物含量进行综合分类分析检测。检测结果能够从水中有机物和水结构、性质及化学分子量等多个角度准确反映水中有机物和水整体化学污染含量情况,对水中主要有机物的结构组成及化学特性因素进行准确分类。
2.3.2毒害污染物的生物化学效应测试分析技术。效应生物导向质量分析方法是将效应生物学中的效应导向测试、样品效应分离和生物效应导向污染物质量鉴定相有机结合,进行分析样品的效应生物化学效应导向评价及生物效应导向污染物质量鉴定的一种方法[4]。
2.3.3毒害微生物鉴定分析技术。流式细胞术目前作为一种快速细胞测定分析和生物分选的创新技术,在高温水环境下对微生物的快速细胞测定分析方面还仍然处于早期发展起步阶段。
2.4特征污染物快速监测技术
随着智能在线水质监测技术的不断进步,不同水质测试技术原理、集成系统装配测试类型和不同智能化管控监测模式的智能水质监测在线及便携式水质分析仪相继不断涌现。水质在系统工程化测试应用中的案例也越来越多,测试技术原理从化学理化法、电化学法逐渐发展扩大到化学光谱法、生物分析法、色谱法和分子质谱法等。监测质量指标也从水体常规五基硫参数、高锰酸盐含量指数、总磷、总氮、氨氮等指标扩展扩大到不含重金属、挥发性毒害有机物、生物碱及综合化学毒性、藻类及其他嗅味毒性物质和其他毒害毒性有机物等较为典型的各类水体环境特征物和污染物,同时这也伴随着在线和便携式水质监测仪器应用方法监测灵敏度和监测精度的不断提高,其监测相比传统实验室在线检测的技术优势将越来越明显[5]。
有毒污泥监测在生物综合处理中的主要应用包括生物活性污泥、藻类、跳蚤、生物淡水鱼、发光菌和有害微生物、镍氢燃料电池等的几类常见的方法。每种适用方法的监测应用范围和监测应用成本可能存在较大的技术差异,而后三种适用方法是目前应用最广泛的方法。
三.水质检测技术完善建议
近年来,在多项国家水质专项、国家检测仪器专项及其他国家重大项目大力支持下,我国在检测质量监测研发装备技术研制、监测风险预警系统技术以及应用装备研发等方面不仅发展迅速,还已经取得了许多新的实际应用成效,建议未来检测研发装备研制工作聚焦以下几个方面。
3.1先进装备实现国产化。根据当前我国水系统全方位质量多层次样品监测处理能力体系建设实际需求,发展应用实验室高速低通量检样品监测和稳定可靠的快速质量监测技术至关重要,但是其制约主要因素为提高检测样品监测及其相关仪器部件耗材的设备国产化应用程度较低。今后我们应该积极优先发展研制应用具有国家自主研发知识产权的快速质量监测仪器设备诸如传感器或相关核心部件,提高检测样品质量预处理检测装置及相关标准化合物质量的国产化配套检测设备,研发应用中高通量级别和低精度的反射光谱、色谱大型样品检测处理仪器[6]。
3.2推进技术流程标准化。根据当前我国推进水资源监测设备预警管理能力体系建设的发展需要,紧跟当代我国行业标准化过程工作建设改革发展步伐,围绕新技术产业标准化工程建设在化学实验室污水定量污染监测、未知水污染物监测分类标准分析、快速污染监测误差识别等多方面的发展需求,在充分填补技术短板的基础上,不断提升新一代技术和新型检测设备产业的标准化建设能力,并构建一套涵盖国家标准、行业标准、地方行业标准和社会团体行业标准的各类多层次工业检测设备技术标准和检测工程技术标准规程,逐步形成和完善我国水资源系统行业水质灾害监测的技术方法论和标准管理体系[7]。
3.3推进检测体系智能化。根据目前我国城市水资源系统监测行业质量监管客观、现实的发展需求,结合人工智能监测技术及其方便、精准、快速、经济等技术优势,重点设计开发基于行业生命周期监测数据的质控实验室质量管理数据系统,确保质量安全,研究快速质控监测行业质控过程智能预警管理数据系统,开发高效实用的快速质控预警管理模型和监测业务自动化监测监管数据平台[8]。为全面有效保障“从水源地到水龙头”供水系统水质安全工作提供专业监测数据技术支持。
四.结束语
综上所述,环境污染对我国人民的日常生活和生产构成了极大的安全威胁。及时有效地调查环境污染物的源泄漏或控制排放具有重要的现实意义。特别是对于污水综合处理厂来说,及时有效的监测水质状况有利于促进水质改善。这其中采用水质检测在线预警及应急检测技术将对水质能够起到非常重要的保障作用。
五.参考文献
[1]闫茂印. 矿井水质在线监测系统的设计[D].山东科技大学,2020.
[2]周思寒. 基于云平台的水污染预警方法研究[D].重庆理工大学,2020.
[3]贾瑞宝,孙韶华.水质监测预警技术创新与能力建设[J].给水排水,2019,55(10):1-5.