水质分析移动

p 　　迄今为止，移动水质分析技术还没有权威的明确定义，不过，顾名思义，相对于仪器安装位置相对固定的实验室水质分析和在线水质分析这两种分析技术而言，移动水质分析技术，是指通过间断或连续移动水质分析仪器设备，以缩短待测水样和水质分析仪器设备的空间距离为手段，实现水质快速、实时、现场就地分析的技术。通过移动水质分析技术，实时获得水质数据，可以对水质状况进行快速评估，还能够从三维尺度对水深或岸线变化给水质带来的影响进行立体分析 也可以实时分析在广大的水域范围内，由于水的流动性和其他因素所引起的水质在时间和空间上的变化。 br/ /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 01 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 　　传统的移动水质分析技术 /strong /span /p p 　　移动水质分析技术，是在水质现场快速分析技术的基础上发展起来的，最初是用于满足水质现场快速分析的需求(有些水质参数如：水温、透明度、电导率、残余消毒剂、溶解性气体等，由于水样保存条件的要求和限制，其最佳的测试地点就是现场)。采用现场快速分析，既能节省用户将样品带到实验室的时间，还可防止样品在运输过程中的成分改变，及时获得更准确的分析数据。 /p p 　　 strong 标准和规范对“现场与原位监测”提出了要求 /strong /p p 　　在我国HJ/T 91《地表水监测技术规范》中，就明确规定： span style=" text-decoration: underline " “凡能做现场测定的项目(pH、溶解氧、水温、电导率、透明度、盐度等)，均应在现场测定，并尽量原位监测。” /span 在HJ/T166《地下水监测技术规范》中，也对现场测定的水质指标作了相应要求。HJ91.1《污水监测技术规范》中，也明确要求： span style=" text-decoration: underline " “水温、pH 值等能在现场测定的监测项目或分析方法中要求须在现场完成测定的监测项目，应在现场测定。” /span 最近倍受关注的黑臭水体，仅用了4个水质参数作为黑臭等级的评估依据，其中透明度、溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)3个参数都要求采用现场分析。 /p p 　　移动水质分析技术自出现以来，由于其具有不需要固定的检测场所，试剂和仪器都是可携带的，检测速度快、操作简便，非水质分析专业人员也可熟练掌握等众多优点，在许多领域都得到了应用和发展，有了明确定义和详细的技术要求，如在卫生监督领域，其特定的名称叫做“现场快速检测”(Rapid Detection)，主要用于对食品和水以及其他涉及卫生健康安全的产品进行现场快速监测，相应的行业标准是WS/T458《卫生监督现场快速检测通用技术指南》 在环境保护领域，叫做“应急监测”(Emergency Monitoring)，是指在突发性环境事件发生后，为发现和查明环境污染情况和污染范围而进行的环境监测，具体是对水污染物、污染物浓度、污染范围及其变化趋势进行的监测，相应的行业标准是HJ589《突发性环境事件应急监测技术规范》。 /p p 　　除了饮用水卫生安全和环境监测领域，在水质分析仪器日益增多的过程分析领域，也有移动水质分析技术的大量应用。过程分析技术(PAT)中的“近线”(at-line)分析方法，也常常采用便携式水质分析仪器，比较重要的应用有：电力行业便携式电导率分析仪、微量溶解氧、溶解氢分析仪分析纯水及蒸汽品质 供水行业浊度、余氯的测试 污水处理行业的便携式污泥浓度分析仪、便携式溶解氧分析仪以及污泥沉降比(SV)分析等等。 /p p 　　 strong 传统移动水质分析技术的核心要素：可移动的水质分析设备以及载体 /strong /p p 　　当然，人是最有效率的载体，典型的场景是：人们携带水质分析仪器设备在水边完成水质分析工作。 /p p 　　传统的移动水质分析设备一般由以下几部分组成： /p p 　　1、 可移动的水质分析仪器 /p p 　　2、 与仪器配套的预制试剂 /p p 　　3、 采样工具 /p p 　　4、 水样储存装置 /p p 　　5、 分析废液储存或处置装置 /p p 　　6、 为大型分析仪器供电的装置。 /p p 　　7、 上述设备的载体(便携箱、车、船等) /p p 　　传统移动水质分析技术采用的分析仪器设备，从形式上讲，有试纸、试剂盒、手持式仪器、便携式仪器、便携式水质实验室、移动水质实验室(车载、船载)等。 /p p 　　近年来，便携式水质分析仪器、预制试剂(各种包装的即开即用型化学试剂包或化学试剂套装，使用时无需进行称量稀释等配制工作)以及车、船改装技术的进步和发展，特别是市场对水质现场快速检测技术的需求，共同推动了移动水质分析技术的应用和普及。 /p p 　　便携式水质分析仪器从可携带性(重量轻、体积小、能耗低等)、抗震性、可靠性以及可分析水质参数的数量上都得到了很大的提高，不仅可以完成水质物理、化学指标分析，还出现了可现场分析大肠杆菌/肠球菌等微生物指标的便携式分析仪器 /p p 　　用于水质分析的预制试剂在种类、质量可靠性、废液产生量的减少等方面也有了长足的进步 /p p 　　车、船改装技术的进步，为水质移动实验室的产品化和自动化提供了可靠的技术支持，通过将“水质分析实验室搬到水样面前”，便携式色谱、质谱仪以及各种光谱仪等大型仪器都能到达水质分析现场，原本微量有机污染物、重金属等只能在实验室分析的水质指标也实现了现场快速分析，可以现场分析的水质参数越来越多。 /p p 　　移动水质分析技术的迅速发展和普遍应用，推动了移动水质实验室产品的标准化，为了规范移动水质实验室以及相应可移动仪器设备的生产、销售与应用，国家发布了一系列的国家标准，如：GB/T 29476《移动实验室仪器设备通用技术规范》、GB/T 38118《地表水快速检测移动实验室通用技术规范》和GB/T35401《地下水快速检测移动实验室通用技术规范》。各种通用技术规范的发布和实施，既为移动水质实验室产品的生产、验收提供了依据，也标志着移动水质实验室技术走向了成熟。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 02 /strong /span /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 　　不断发展的新一代移动水质分析技术： /strong /span /p p 　　 strong 水的三种属性：自然属性、社会属性和生态属性 /strong /p p 　　虽然传统的移动水质分析技术和实验室水质分析及在线水质分析一道，提供了大量瞬时水样或者固定位置水样的水质分析数据，但是，由于水的特殊性：“地球上最重要的资源、地球生物生存的基本要素、对于人类和我们赖以生存的环境有着无可替代的独特价值。。。”，让水同时具备了自然属性、社会属性和生态属性这三种属性。水天然的流动性决定了水质会随着时间和空间的不同而发生变化，仅仅是知道固定位置或者瞬时水样的水质状况是远远不够的 在水的生态属性层面，还需要了解自然水体在时空变化的情况下的水质状况 在社会属性层面的饮用水安全领域，也需要了解水在输配过程中的水质变化，特别是微生物滋生的风险 城市排水领域，还需要及时了解污水在排水管网的运行状况，是否有“客水”渗入、污水外排等问题 尤其是在突发性环境事件出现时，由于污染物进入环境后会不断发生迁移和变化，想要及时掌握有关的污染证据、对进入水体的污染物浓度随时间和空间的变化情况进行了解，以及污染范围的评估和确定，单靠传统的移动水质分析技术也很难实现。 /p p 　　 span style=" text-decoration: underline " 名词解释：瞬时水样(instantaneous water sample)-指从水中不连续地随机(就时间和断面而言)采集的单一样品，一般在一定的时间和地点随机采集。 /span /p p 　　 strong 新一代的移动水质分析技术应运而生 /strong /p p 　　进入移动通信时代以来，为了实时分析一定时空序列中水质的变化情况以及对一定区域范围的水质进行总体监测，结合了现场快速检测、移动测量(mobile measurement)以及实时移动通信技术、云计算等多种技术特点的新一代的移动水质分析技术应运而生。 /p p 　　除了实时移动通信技术、云计算等赋能技术的加持，和传统的移动水质分析技术一样，新一代的移动水质分析技术的发展也是伴随着可移动水质分析仪器的技术进步，以及载体的多元化而发展的。 /p p 　　(从传统移动水质分析技术的两种核心要素-可移动的水质分析设备以及载体来看，通过卫星或无人机搭载光谱仪对江河湖海进行遥感监测从广义上讲也算是一种新型移动水质分析技术，限于篇幅，这里不讨论遥感技术) /p p 　　 strong “可移动水质分析仪器+云+移动网络”三位一体 /strong /p p 　　与移动通信时代的主要工具--智能手机一样，可移动水质分析仪器在智能化、小型化(可移动性)上一直都在进步 同时，各种新材料、新方法也不断进入水质分析仪器领域，以核酸特异性酶、三维荧光光谱等为代表的各种新的测量原理也开始应用于现场水质分析，进一步提高了水质现场分析的速度、灵敏度，可现场分析的水质参数种类也不断增多。移动互联网的普及和云计算的出现，使得移动水质分析的数据实时共享成为现实：现场获取的水质数据，将同步存储在云端，通过云端可对多个不同位置、不同来源的水质数据同时进行处理、存储、运算，对水质在一定时空范围内进行动态分析，水质分析数据还可实时发布、展示，真正实现数据共享，这对于突发性污染事件发生时污染范围的评估和确定是非常有价值的。 strong 新一代的移动水质仪器已经变成了“可移动水质分析仪器+云+移动网络”三位一体的真正的智能化移动水质分析仪器。 /strong /p p 　　在适当载体的支持下,移动水质分析还可以获得比传统固定式在线水质分析成本更低、覆盖范围更广，信息量更大的一定区域和流域内的大量实时水质数据。目前，在各种新型载体的支持下，这些移动水质分析的场景正在成为现实：无人船(艇)搭载水质传感器，结合定位系统，实现一定水域范围内水面的水质连续监测 水下机器人搭载水质传感器及深度传感器，可对一定深度范围内以及水下分层水体按照各层级的不同情况从三维角度进行立体化水质分析 一种搭载了多个不同水质传感器，能够在管道内随水流自由游动的“浮球式”下水道动态监测工具也已经面市，可实时识别排水管网内“客水”渗入或雨水渗漏风险，保证城市排水管网运行安全 /p p 　　。。。。。。 /p p 　　“移动技术正在重塑世界”，当下的地球，移动技术已经深入了人类生活的方方面面。新一代的移动水质分析技术不仅具有在线水质分析这类实时分析技术通常意义上的时间和空间的特点：即从时间上，是即时分析 从空间上，是位于或者接近样品所在地分析。而且，结合特定载体的移动、移动通信技术和云计算、物联网等赋能技术，移动水质具有更广泛的时空分析意义：相对于只能提供固定时间(瞬时水样)水质数据的实验室水质分析技术或固定空间水质数据的在线水质分析技术，新一代移动水质分析技术不仅能够监测连续时空序列内水质的变化情况，还能实现广大区域内的水质数据实时共享，为从系统角度统筹考虑水环境、水生态、水资源、水安全、水文化和岸线等多方面的联系提供数据支持，达到对自然水体进行生态系统整体性和流域系统性的评估和治理的目的 还能够结合地理信息系统(GIS)等工具，为对城市供排水系统进行系统性和整体性综合管理提供支持。 /p p 　　 strong 水无处不在，借用一句老东家的slogan：“有水的地方就有移动水质分析”。 /strong /p p strong br/ /strong /p p style=" text-align: right " strong （供稿：重庆昕晟环保科技有限公司& nbsp 总经理程立） /strong /p p br/ /p

日前，超过40套OrionOrion AQ4EK1移动实验室水质分析仪已在汾河流域的多家环境监测中心站投入使用，配合国家环保部门进行地表水水质监测。 赛默飞世尔科技的移动实验室水质分析仪是专门为环保检测以及自来水行业推出，集多项检测为一体，为方便户外水质分析的成套组合设备。移动实验室检测快捷、方便，可完成pH、电导率、浊度检测，配套的多参数水质仪实现氨氮、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、余氯/总氯、二氧化氯、氟、碱度、硫酸盐、硫化物、总铁/可溶性铁、锰、铜、铝等100多种水质参数的检测。 赛默飞世尔科技水质分析仪器产品线是世界著名的水质分析仪器研发制造的先导者。旗下拥有OrionOrion和Eutech优特两大产品系列，全面涵盖了pH酸度、ORP氧化还原电位、电导率、TDS总溶解固体物浓度、DO溶解氧、ISE离子检测、COD、BOD、温度和其他多种水质参数的电化学及比色水质分析仪器。产品拥有多项技术专利和领先设计，在国际及国内市场获得了广泛认可。 关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技（纽约证券交易所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于为客户提供全面支持，让世界变得更健康、更清洁、更安全。公司拥有员工35000名，年收入超过100亿美元，所服务客户包括：医药和生物科技公司、医院和临床诊断实验室、大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制等行业。公司借助Thermo Scientific和Fisher Scientific这两个主要品牌，为客户提供了独特的连续技术开发以及最便捷的采购方案，为公司的主要股东创造利润和其他价值。公司的产品和服务有助于加快科研步伐，帮助客户解决从复杂研发到常规测试再到现场应用中遇到的各类分析挑战。欲获取更多信息，请访问公司网站： www.thermoscientific.com (英文) 或中文网站 www.thermo.com.cn www.fishersci.com.cn

随着人们对化学分析检测技术要求的不断变化，希望能够更加快速、直接、方便地得到检测结果，“out-of-lab”检测的需求越来越大。2012年5月，安捷伦正式将移动测量业务作为一项独立的业务运营，并将其定为安捷伦化学分析集团未来三大发展方向之一。 　　近日，值参加安捷伦年度会议之机，仪器信息网就移动测量的概念、市场规模、应用范围等相关问题采访了相聚在北京的安捷伦移动测量业务团队部分成员，包括安捷伦化学分析集团新兴市场测量系统事业部总经理李林、安捷伦移动测量全球业务发展经理Graham Miller、安捷伦微型气相色谱产品经理Coen Duvekot、安捷伦化学分析集团新兴市场测量系统事业部市场部经理王刚、安捷伦化学分析事业部移动测量大中华区业务发展经理祝立群等。 安捷伦移动测量业务全球团队部分成员 (从左至右：王刚、Coen Duvekot、李林、Graham Miller、祝立群) 　　何为移动测量? 　　近几年，随着我国食品安全、环境安全事件的频发，基于移动测量理念的各类移动检测车如“雨后春笋”般地涌现，众多国内厂商也先后推出相关检测车和产品，一时市场变得混乱异常，每个人或每家公司对移动测量都有自己不同的理解。Graham Miller告诉笔者，“移动测量的兴起有2个原因，其一是经济原因，用户希望尽快获得实验结果，做出决策，从而节约成本 其二是安全原因，突发应急事件发生，需即时确定食品、水是否安全，或环境是否安全，可否实施救援。例如，我们可以在保障奥运食品安全、松花江流域水质污染事件、汶川地震等现场看到移动检测车的身影，也可以看到手持式检测设备在出口玩具和儿童用品的材质检测、飞机汽车和传输管道的无损探伤，以及在野外、路边、流域水文站实时检测空气、水质质量的在线设备，理论上讲，所有这些都可以纳入移动检测的概念范畴。” 　　“目前，在中国市场上，移动测量技术主要有两类，第一类是各类快速检测试剂盒或检测箱，第二类则是各类专为移动测量应用而设计的车载式、便携式、手持式仪器。”李林说，“两类技术之间是互补的关系，究竟选择何种技术还在于用户的应用需求，如果只是用于快速筛查，则第一类技术就可满足需求 而如果用户需要精确定性、定量测定，或对未知物进行分析则必须用到第二类技术。但对于安捷伦而言，我们只做能够达到实验室测量精度的移动测量技术，并且这些产品都是专为移动检测目的而特别设计，这也是我们与其他移动测量提供商最大的区别。” 　　Graham Miller还特别强调，“基于第二类技术的完整移动测量解决方案必须包含仪器硬件、样品前处理仪器、软件三个部分，其中仪器必须小型化、抗震性能好，耗能少 样品前处理仪器要求快速简单 而软件也极其重要，使用移动测量技术的用户多数不擅长分析化学，软件要做到尽可能地简单、易用。” 　　“总之，在过去很长时间内，我们的实验室仪器总是将样品带到仪器‘身边’，而如今移动检测则是要将仪器带到样品‘身边’，理念的转换就将会有很多不可思议的应用产生，很让人期待。”祝立群说。 　　极具潜力的市场 　　相比于实验室仪器，移动检测的兴起也不过近二十年，但其增长潜力巨大，李林表示，“如今，全球实验室仪器市场增长率在较高个位数徘徊，而全球移动检测市场增长率则接近于20%。”Graham Miller补充到，“据SDI(Strategic Directions International)2012年报告，预计到2016年，仅手持式和便携式仪器全球市场规模就接近10亿美元，中国地区的市场份额在8%左右。” 　　“同时，中国相关政府部门也开始关注移动检测技术，环境保护部、食品药品监督局正在开展有关移动检测能力建设的工作。此外，全国移动实验室标准化技术委员会已于2010年12月成立，相关标准的制定工作已经展开。中国市场对移动检测的需求日益增长。” 　　“安捷伦正是看到了从实验室检测到移动检测需求的增长，以及中国市场的机会，近几年也加大了在此方面的投资。”Graham Miller说，“2011年1月，安捷伦收购了美国A2科技，而A2科技在长达25年的时间里，一直专注于用于移动检测的便携式、手持式傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)的研发和制造。”而如今担任安捷伦移动测量全球业务发展经理Graham Miller正是来自于A2科技。 　　李林告诉笔者，“近两年，我所在的化学分析集团新兴市场测量系统事业部也将移动测量作为重要发展战略，公司总部也加大了对新兴市场事业部的研发投入，我们先后研发出车载气质，以及与车载气质应用相关，用于移动检测的样品前处理仪器。” 　　截至目前，通过并购和自主研发，安捷伦已经成为移动测量产品供应商中产品线最广、最全的供应商，产品线包括车载式5975T气质联用仪、车载式1220高效液相、490 micro GC、手持式/便携式4100/5500红外光谱仪、样品前处理仪器等，Graham Miller表示，“安捷伦会根据市场情况，以及用户的需求，持续在移动检测方面投资，推出更多应用于移动检测的产品。” 　　广阔的应用 　　在应用方面，移动检测是以应用为导向的市场，目前，移动检测在中国应用最多的领域是针对应急事件的检测，以及政府对食品、药品安全的监管。祝立群说，“其实移动检测的应用市场非常广阔，安捷伦对移动检测的定位不单单局限于以上两类市场，我们在中国还重点关注一些需要现场测试的市场，如环境、能源与化工、材料、国土安全等。” 安捷伦移动检测车 车载式5975T气质联用仪带顶空自动进样 车载式5975T气质联用仪带微型热脱附进样 　　王刚介绍到，“在环境监测应用领域，安捷伦车载式气质联用仪取得了重大进展，针对流域水、水源水质的监测、环境应急监测项目，目前，国内已有许多实验室选择了5975T车载式气质联用仪作为其移动实验室的主要检测手段。但对于环境样品的移动检测而言，最大的瓶颈在于样品前处理，为了适应市场对污染源环境空气质量检测的需求，特别是环境空气中挥发性有机物的快速分析的需求，安捷伦上海工厂最近针对环境空气样品采集推出了两款新型样品前处理设备，一款是微型手持气体采样装置，通过探头几秒钟就可采集完毕目标气体样品，结合车载式气质联用仪可以快速完成目标污染源、空气污染物的定性分析 另一款则是全自动微型热脱附仪，具有离线采样和在线采样功能，结合车载式气质联用仪则可以实现环境移动监测实验室对特定监测点污染物的动态定性、定量分析。上述两款产品将于2013年2月正式上市。产品上市后，对于安捷伦的环境移动监测解决方案是个很大的补充，极大地提高了对环境样品的分析能力。” 微型手持气体采样装置 微型气相色谱 　　“在能源与化工领域，安捷伦也可以提供相应的移动检测方案。”Coen Duvekot说，“微型气相色谱目前在能源与化工领域有多种应用，涉及石油勘探、录井气检测、煤矿安全气体检测、天然气分析、炼厂气分析等，如今在中国煤矿安全事件频发，通过微型气相对事故现场瓦斯浓度的检测，可判断是否可以实施救援。目前许多煤矿的事故救援队就配置了安捷伦的微型气相色谱仪用于矿井气的成分检测，由于微型气相色谱仪可以在数十秒内就可以给出分析结果，为快速判断事故矿井中气体成分是否对救援人员有害，帮助调整救援方案起到了很大作用”。 4100手持式FT-IR 4500便携FT-IR 　　Graham Miller补充到，“FT-IR在能源方面也有很多应用。首先，在中国实施的‘西气东输’工程中，铺设了很多管路，而手持式的FT-IR可以检测管路是否有泄漏 其次，在生物柴油制造过程中，便携式FT-IR可以测定相应管路和容器受污染的情况。在判断大型机械设备中润滑油的使用寿命方面，便携式红外的作用也非常明显” 　　“在材料检测方面，移动式FT-IR也大有作为。”Graham Miller说，“由于样品体积太大，无法将样品带回实验室，移动式红外可以将仪器带到样品边测试。安捷伦手持式FT-IR已经用于波音飞机机身、机翼等复合材料损害度的测定，并被列为波音787梦想客机服务维修手册的必备工具，作为判别和修复由于热损伤对787飞机机身复合材料带来的影响。此外，风能应用在中国正在广泛展开，风能叶片也是复合材料制成，目前已有公司利用手持式FT-IR检测风能叶片修复状况的质量情况。移动式红外在考古和文物保护、汽车和船舶油漆喷涂、金属表面加工清洁度检测等方面也有很大的应用。4100手持式红外的样品头可以非常方便地更换，市场上唯一的一种漫反射附件样品头可以不接触样品进行测试，从而对被测样品不会造成任何伤害。” 1220型车载式高效液相色谱 　　Graham Miller表示，“此外，在药品检测领域，安捷伦德国新近研发的车载式高效液相色谱有望‘大展拳脚’。为满足中国市场的需求，安捷伦正在与中国药检相关部门展开合作，就移动式药品筛查提供相应解决方案。” 　　从采访中我们可以感受到，移动测量的应用非常广阔，但是一个移动检测实验室的功能和配置必须根据用户特定的实际应用来决定，而非供应商来定义。安捷伦作为移动检测分析仪器的供应商，希望可以与用户以及应用集成供应商紧密合作，根据用户的具体应用需求，为广大有移动检测需求的用户提供丰富的移动测量解决方案，进一步开拓移动测量的应用领域。 　　采访编辑：杨娟 　　附录：安捷伦公司网站 　　http://www.agilent.com/chem/cn 　　http://agilent.instrument.com.cn/