一、引言
隨著社會經濟的高速發展，城市規模的不斷擴大，生活和生產活動過程排入到環境中的有毒有害化學物質約有50多萬種，人們賴以生存的自然環境日趨惡化。傳統的以人工現場采樣、實驗室儀器分析為主要手段進行環境水質監測模式，存在監測頻次低、采樣誤差大、監測數據分散、不能及時反映污染變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業進行有效水環境管理的需求。既影響環境管理的科學決策和執法的嚴肅性，又挫傷企業治理污染保護環境的積極性。因此，只有對環境水質實施全天候自動監測，實時動態地將數據傳遞給在線監測系統平臺匯總整理，才能使監測數據具有客觀性、科學性，以便隨時抽調分析評價水資源的質量狀況及其變化規律，為各級環保部門對環境污染有效預防、控制和治理以及環境決策提供準確依據，為國家和各級政府開發利用、管理與保護水資源提供科學依據。
為滿足國家水環境在線監測的政策需求，把握水質在線監測領域的新興市場機會，聚光科技（杭州）有限公司結合多年過程分析和環境安全檢測儀表開發經驗，不斷開拓和積累新分析技術能力，形成全譜法水質分析技術、熒光分析技術、在線順序注射分析技術、無汞伏安溶出分析技術、發光細菌法綜合毒性分析技術等多個技術平臺，成功推出系列化的水質在線分析儀表，并成功應用于污染源水質在線監測、地表水水質在線監測、飲用水水質在線監測、工業過程水水質在線監測等領域，積累了豐富的現場應用經驗。
二、直接光學法分析技術
直接光學法分析技術檢測過程不使用和消耗有毒有害化學試劑，從而不存在化學試劑二次污染問題，還大大延長了在線儀表的維護周期。此外，快速的直接檢測實現了真正意義上的連續實時監測。因而基于直接光學法分析技術的在線分析儀表倍受用戶青睞。國家環境保護總局于2005年下半年發布了關于UV法的行業標準，有效的推進了UV法水質在線分析儀在水質監測領域的應用。
1、全光譜分析技術
全光譜分析技術是一種利用水樣中的硝酸根、亞硝酸根、懸浮物或有機物在紫外可見波長范圍內對入射光的吸收或散射作用強度間接獲取水質參數的光學分析技術。全光譜分析技術首先借助化學計量學方法技術對基礎的水樣光譜和其檢測因子標準值進行關聯建立校正模型，然后基于該校正模型對待側水樣的吸收光譜進行預測，得到待測樣品中的目標參數，其過程如圖1所示。
聚光科技基于該技術平臺開發了SWA-2000系列水質在線分析儀，并成功應用于地表水、工業過程水、污染源廢水的COD、硝氮、亞硝氮、色度、濁度、懸浮物等多項水質參數的自動在線連續監測。圖2為SWA-2000型水質COD在線分析儀在某企業排放口的連續監測數據以及與國標方法的抽樣比對，結果表明基于全光譜法的SWA-2000型水質COD在線分析儀具有良好的準確性，能夠準確地連續監測排放口的水質動態變化過程。
2、熒光分析技術
水體中的葉綠素a、藍綠藻蛋白、石油類、多環芳烴類等化合物在特定波長激發光照射下會發射出一種比激發光波長要長的光，即發生熒光現象。當照射的激發光強度一定時，化合物發射的熒光強度與其濃度成正比，因此可利用化合物的熒光特性來檢測其在水樣中的含量，熒光檢測裝置的原理示意圖如圖3所示。該技術具有靈敏度高、選擇性好等特點，在水質在線分析中頗受歡迎。聚光科技基于該技術開發了FO-2000型水中油在線分析儀、FC-2000型葉綠素在線分析儀、FDO-2000型溶解氧在線分析儀等多款水質在線分析儀表。該類儀表具有無需采樣原位分析、無需試劑環境友好、快速檢測實時響應、選擇性好靈敏度高、連續分析無人值守等眾多特點，能夠滿足地表水、化工凝結水、發酵液等多種應用場合的連續在線監測。
三、在線順序注射分析技術
順序注射分析（Sequential Injection Analysis，SIA）是由Ruzicka和Marshall提出的一種新型注射分析技術，開創了全自動分析的新領域。聚光科技通過技術吸收和創新，成功開發適用于水質在線分析的在線順序注射分析平臺，并基于該平臺成功開發了COD-2000型化學需氧量在線分析儀、TOC-2000型總有機碳在線分析儀、IMN-2000型高錳酸鹽指數在線分析儀、NH3N-2000型氨氮在線分析儀、TP-2000型總磷在線分析儀、TN-2000型總氮在線分析儀、CR-2000型六價鉻在線分析儀、TCR-2000型總鉻在線分析儀、SIA-2000-Cu-型銅在線分析儀、SIA-2000-Ni型鎳在線分析儀、VPC-2000型酚在線分析儀、CN-2000型氰化物在線分析儀等一系列的水質在線分析儀。
順序注射分析平臺的核心是采用高精度注射泵作為液體輸送和計量單元，多通道選向閥作為試劑流路的切換器件。此外還在泵和閥之間增加了一段儲存管，避免了樣品和化學試劑進入注射泵而損壞注射泵。工作時，首先注射泵活塞向下運動，順序地將相應體積的水樣和試劑從多通道選向閥的不同通道經過公共通道吸入到儲存管中。然后注射泵反向運轉，將這些溶液輸送至反應單元進行條件反應并檢測。平臺原理圖如圖4所示。
采用順序注射分析平臺的在線監測儀整體結構簡單、緊湊，平臺通用性高，往往只須稍微調整控制程序即可在同一儀器平臺上進行其他指標檢測的應用研究。儀表可以采用標準方法的測量原理和參數條件，從而獲得準確可靠的分析結果。儀表采用高精度的注射泵和多通道選向閥進行流體控制，使儀器的集成化和微型化程度都高于其他技術平臺的在線分析儀。此外只有在樣品分析時，注射泵才驅動試劑和載流進入流路，從而降低了試劑的消耗量，更能滿足長時間的在線連續監測的需求。
四、無汞伏安溶出分析技術
伏安溶出分析技術首先在工作電極上施加一定的電勢使被測金屬沉積于工作電極的表面，然后對工作電極進行電壓掃描，使沉積在電極表面的金屬元素溶出，并產生與金屬元素濃度相對應的溶出電流峰信號（圖5），從而計算得到被測組分的濃度，分析過程施加的電壓如圖6所示。但傳統的伏安溶出分析需要采用滴汞或者懸汞電極作為工作電極，分析操作過程對用戶和環境存在潛在威脅，其在水質監測領域的應用受到很大的限制。聚光科技借鑒國外最新研究進展，通過二次創新，成功研制綠色的使用于在線水質分析的無汞伏安溶出分析技術，并開發了HMA-2000系列水質重金屬在線分析儀。該系列重金屬在線分析儀采用對環境友好無害的鉍膜電極代替傳統的汞電極，有效消除了儀表自身的汞污染問題，并能夠達到與汞電極一致的檢測靈敏度，適用于包括地表水、飲用水、污染源排放廢水、工業過程水等多種水樣的鉛、鎘、砷、汞等重金屬含量在線監測。
五、綜合毒性分析平臺
常規的化學分析方法每次只能單獨檢測特定的某種毒性物質，而且檢測下限往往達不到許多毒性污染物質的實際濃度，另外分析過程耗時長，因而難以實現對水體包含的污染物綜合毒性的快速檢測和評價，也無法綜合準確地了解水質變化狀況。采用以發光細菌作為指示物的生物分析技術，可以快速地檢測水質綜合急性毒性，可以很好地彌補常規化學法的缺陷，并能實現對水質的快速連續在線檢測。與其他利用大型蚤或者魚等動物的毒性分析技術相比，基于發光細菌光抑制的生物法具有檢測速度快、成本低、日常維護簡單等優點，在歐美發達國家已有廣泛應用。聚光科技結合當前的水質綜合毒性在線監測市場需求和技術發展趨勢，推出了基于發光細菌的TOX-2000型水質綜合毒性在線分析儀。該分析儀參照ISO標準，以費希爾弧菌（Vibrio Fischeri）暴露于被測樣品前后的發光抑制率來評價被測樣品的急性綜合毒性，能夠對水體中ppb濃度級的殺蟲劑、除草劑、多氯聯苯、多環芳烴、重金屬、生物毒素等毒物做出高靈敏的響應，當檢測到水體的綜合毒性超出設定閾值時輸出報警。
六、結語
聚光科技通過對市場需求分析和技術吸收創新，建立了全譜法水質分析、在線順序注射分析、無汞伏安溶出分析、發光細菌法綜合毒性分析等多種技術平臺，基于上述技術平臺開發了一些了水質在線分析儀表，形成完整的產品組合和解決方案，并成功應用于污染源排放廢水、地表水、飲用水、工業過程水等多個領域的水質在線連續監測。上述新監測技術和在線監測儀表的推廣應用對提升國內水環境質量的在線監測水平，生產工藝優化，節能減排和安全控制等均將產生重要的推動作用。來源：水工業市場雜志
