可视化检测

中科院合肥智能机械研究所王素华研究团队近期在重金属离子污染现场快速敏感检测研究领域中取得重要进展，建立了可视化检测的新方法，并研制出新型的可视化传感器。相关研究成果分别发表在美国化学会的Analytical Chemistry、英国皇家化学会的Journal of Materials Chemistry和Nanotechnology国际期刊上。 　　痕量重金属离子检测目前主要依赖于原子吸收、原子荧光、电感耦合等离子体、质谱等实验室方法。尽管这些方法检测精度比较高，但仪器耗资昂贵、运行费用高、操作要求多，检测比较费时、费力，而且测量时需萃取、浓缩富集或抑制干扰等复杂前处理过程。 　　针对这些难题，智能所研究人员通过设计制备出针对汞离子的特异性有机螯合配体，与汞离子通过配体交换反应形成螯合物，进一步在发光量子点表面发生快速的阳离子取代反应，导致量子点的荧光效率发生改变，从而通过荧光强度和颜色的变化实现对汞离子的高灵敏选择性检测(Anal. Chem. 2012, DOI: 10.1021/ac302822c)。随着汞离子浓度的增加，荧光发射峰位逐渐向长波方向移动，同时伴随着量子点的黄光会逐渐演变成红光(如图示)。研究人员进一步设计并组装了针对汞离子的纸质传感器，实现了对纯水、自然湖水中汞离子的快速可视化检测。 　　研究团队提出的可视化检测方法具有不依赖大型贵重的分析仪器、可进行裸眼观测、响应时间快等优点，能够实现痕量重金属离子的现场快速可视化检测。 　　研究人员又设计并研制了一种基于发光氧化石墨烯的新型比率荧光纳米复合探针，通过探针不同颜色荧光的比率变化，可将其应用于可视化检测分辨不同价态的铁离子(Fe2+)。在紫外光照下，随着Fe2+浓度的增加，探针的荧光颜色从红色变为蓝色，从而实现对Fe2+的可视化检测(Nanotechnology 2012, 23, 315502)。此外，研究团队还通过对氧化石墨烯的多层规整自组装，研制出了由多层氧化石墨烯组装的电极材料，结合电化学原理，可实现对铜离子的高选择性和敏感检测(Journal of Materials Chemistry 2012, 22, 22631)。 　　该研究得到国家973项目“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”、国家自然科学基金委及中科院“百人计划”支持。 图示：针对重金属汞离子的现场快速可视化检测

2023年，16部门发布“声十条”，提出2024年底前，设区的市级城市完成功能区声环境质量自动监测系统建设工作，并与省级和国家生态环境监测系统联网。鼓励有条件的县级城市开展功能区声环境质量自动监测；2025年1月1日起，设区的市级以上城市全面实现功能区声环境质量自动监测，统一采用自动监测数据评价。不仅如此，一系列行业领域噪声自动检测技术规范等也陆续发布。据了解，“十四五”期间，国家将实现全国地级及以上的城市建成3800多个自动监测站点，目前，全国噪声领域科研及产业发展已形成一定规模。随着技术的进步，现代噪声监测系统正朝着智能化、网络化方向发展，利用物联网、大数据分析等技术实现远程实时监控和预警，使得噪声管理更加精准高效，市场更加广阔。为了解当前噪声监测技术进展、应用成效、行业状况及挑战机遇，向大家展现当前噪声监测市场现状，仪器信息网开展了“噪声监测现状与市场动态”主题约稿活动，本篇文章为北京爱唯施环境科技有限公司回稿内容。生产生活中工业运营的噪声会导致一系列问题，从居民健康污染到居民不动产贬值等。减轻工业噪音污染的一揽子方法往往导致更大更贵的一揽子工程。那么，运营者在部署噪声管理策略时，首先的难点是如何在最低的投入下减少系统的总监控成本和资源。工程噪音控制、声屏障和限制营业时间只是有效噪音管理实践的几个例子，这些方法通常需要大量投资，而精确智能化部署可以减少超额监测成本，确保更有效地缓解噪音。澳大利亚Envirosuite公司（简称：EVS)，旗下子公司爱唯施，有30多年的环境管理经验，以自主开发的智能环境管理软件和噪声监测设备为平台，向客户提供实时及持续的噪声监测，分析报告，溯源预测等功能为一体的专业噪声管理方案。（1）智能噪声监测软件实现环境数据可视化和自动化：EVS 的Omnis和Anoms是基于云的数据管理平台，提供24/7的噪声监测与数据分析，以专用算法和建模将远程设备的数据可视化，实时设定、监控和导出报告，以实现自动管理其辖区的多个环境参数。包括预测潜在的环境噪音问题，跟踪噪音水平随时间的变化，以及环境影响评估等。同时提供噪声事件回放以及噪声阈值警报功能，可用于即时调查违规的噪声事件（频谱图或波形格式），还可以根据导致超标的原因进行噪声分类，帮助了解哪些噪声源不合规，以便进行降噪措施调整以提高噪音合规性。图：EVS 的智能噪声监测软件实现环境数据可视化和自动化(2)适用于任何环境的全天候实时噪声监测设备：EVS 提供专业的全天候噪声监测设备EMU3700 ，可部署在机场、工业、市政运营区内或周边社区的任何场地。EMU3700能够捕获准确的噪音和天气数据，这些数据与EVS噪音监测软件的专有算法相结合。为用户提供可视化的数据分析与见解。用户友好界面可实时查看噪音和天气数据。使操作人员能监控从设备端到远程的数据。包括测量指数，多种标准的报告格式，警报和报告的触发级配置。产品符合AS/NZS 62368-1 CE & FCC等安全性和合规性标准，独立IEC61672:2013 1级型批认证。Envirosuite的NMT 3700系列专门设计用于在恶劣环境中进行永久、移动和便携式的无人值守操作和噪声监测。产品可以安装部署于采矿作业、工业设施，机场，城市环保和建筑工地等各种行业应用。案例1：北京首都国际机场噪声监测项目北京首都国际机场于2005开始使用EVS为其安装25个噪声监测终端NMT和ANOMS 机场噪声管理软件，通过不同站点安装NMT噪声监测设备，实时监测记录站点周边的噪声数据， 并通过ANOMS远程管理软件进行噪声监测与分析报告，管理雷达、飞行计划、天气和投诉等一系列环境管理解决方案。爱唯施对后期运维方面的站点校准、硬件软件使用和技术支持、对硬件故障进行判断和排除、对软件服务进行定期维护和检测。用我们的解决方案跟踪噪声、航班，解决投诉，有效处理了机场与居民、航空公司和其他利益相关者的关系。为机场环境管理和噪声合规提供了稳定而有力的支持。图：Envirosuite 噪声监测智能化管理系统案例2：北京生态环境监测中心 声环境质量自动监测项目北京生态环境监测中心采用EVS噪声管理方案进行城市声环境监测，监测系统于 2007 年安装、2008 年 2 月通过最终验收，已经过多年连续工作，系统在全市包括 1 个监控中心（C/S 架构，服务器及系统软件、客户端软件）、18套噪声监测设备（16套设备在线运行， 2套设备备用），爱唯施提供专业技术人员和团队，对本系统提供运行维护服务保障。为项目提供专业的噪声监测管理和报告，运行多年来以其专业性和运行稳定性为国家站噪声采集和分析提供了重要数据,获得了一致的好评和认可。噪声监测市场在全球范围内呈现出增长的趋势，中国噪声监测系统行业也在不断发展壮大。&zwnj 这些趋势反映了社会对噪声污染问题的关注度提高以及对噪声监测和管理需求的增加。Envirosuite使用专有技术和实时可视化数据来帮助行业和社区的噪声监测管理并保持合规性，EVS的环境智能技术提供灵活和量身定制的解决方案来帮助您应对噪音及振动的挑战，通过改善环境性能使世界变得更加美好。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员蒋长龙团队基于比率荧光材料构建可视化传感平台，实现快速定量检测环境和食品中的草甘膦。相关研究成果发表在Journal of Hazardous Materials上。　　草甘膦凭借其高效、快速等特点成为国际上使用量最大的除草剂，在有机磷农药中占有重要位置。但较高的使用量及不合理的使用方法会造成农产品中草甘膦残留量超标，高残留、毒性强等问题将直接影响到消费者安全。因此，发展快速、高选择性地检测草甘膦残留方法成为了控制和处理有机磷农残污染与危害的关键环节。目前人们通常采用实验室仪器或酶抑制法等检测方法来保证农残检测的灵敏度和选择性，但这些方法通常存在对环境要求苛刻以及操作复杂等问题。因此，建立高选择性及高灵敏的草甘膦残留快速定量分析方法对贸易、环境、食品和人体健康都具有重要意义。　　鉴于此，研究人员基于比率荧光纳米传感器开发了一种新型且无酶的便携式传感平台用于草甘膦的快速可视化检测。该传感器由设计制备的蓝色碳点（CDs）和金纳米团簇（Au NCs）构成，当草甘膦与碳点反应时，聚集诱导猝灭（ACQ）导致碳点的蓝色荧光快速猝灭，而金纳米团簇的橙色荧光保持不变。由于该传感器不依赖于酶，仅通过荧光色度变化，所以在极短时间（2秒）内即可实现对草甘膦的快速可视化响应及读数检测，检测限（LOD）低至4.19 nM，远低于国家标准。此外，研究人员还结合3D打印技术及智能手机颜色识别器，开发了便携式荧光检测平台，可在实时/现场条件下对草甘膦进行快速可视化定量监测，为农药残留现场快速检测提供了新的策略。　　上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、安徽省重点研究与开发计划、国家重点研发计划和安徽省博士后科研计划的支持。　　 　　论文链接图1 比率荧光传感器快速可视化定量检测草甘膦残留示意图图2 基于智能手机的监测平台可视化定量检测草甘膦