近年來(lái)，我國(guó)水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝備與技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，先進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝備得到了快速應(yīng)用普及，形成了較為完善的水環(huán)境監(jiān)測(cè)裝備支撐能力，在水生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理和目標(biāo)達(dá)成方面發(fā)揮了重要的作用。然而，我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系建設(shè)工作中仍面臨以下3個(gè)方面的挑戰(zhàn)：一是在線監(jiān)測(cè)方面，缺少國(guó)產(chǎn)化的有機(jī)有毒污染物和藻類等因子連續(xù)監(jiān)測(cè)裝備；二是現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)方面，缺少重金屬、有機(jī)有毒污染物等因子的便攜式快速檢測(cè)裝備，難以滿足流域環(huán)境調(diào)查和應(yīng)急監(jiān)測(cè)需求；三是水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)進(jìn)一步深化，環(huán)境監(jiān)察、環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境信息化人力需求巨大，給環(huán)保管理部門(mén)提出了很大的挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，國(guó)家水專項(xiàng)設(shè)置了“水環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器研發(fā)與在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)產(chǎn)業(yè)化示范”課題，旨在實(shí)現(xiàn)重金屬、有機(jī)物和藻類及其營(yíng)養(yǎng)參數(shù)等在線、便攜自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝備的研制與產(chǎn)業(yè)化，突破水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)物聯(lián)化共性技術(shù)，開(kāi)展在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)示范，以滿足我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)控和預(yù)警體系建設(shè)的技術(shù)和裝備新需求。

主要成果

課題突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的便攜式水中重金屬自動(dòng)檢測(cè)儀、便攜式水中有機(jī)有毒污染物檢測(cè)儀、水中有機(jī)有毒污染物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、藻類分類在線監(jiān)測(cè)儀和營(yíng)養(yǎng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀等系列水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器,并在河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、湖北丹江口水庫(kù)和石家莊崗南水庫(kù)開(kāi)展了課題所研制儀器的應(yīng)用示范；開(kāi)展水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備物聯(lián)化共性技術(shù)研究，編制形成了《水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備物聯(lián)化標(biāo)準(zhǔn)集》和《在線監(jiān)測(cè)裝備社會(huì)化服務(wù)管理規(guī)范》，搭建了水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備社會(huì)化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)，通過(guò)部署平臺(tái)，在遼河和太湖流域的撫順、鞍山、鐵嶺、無(wú)錫、常州和昆山等市開(kāi)展規(guī)?；乃|(zhì)在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)應(yīng)用。課題的順利實(shí)施，進(jìn)一步提升了我國(guó)現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)裝備的整體智能化運(yùn)行水平和管理效率，為流域水環(huán)境監(jiān)控和預(yù)警體系建設(shè)和完善提供了有力的技術(shù)和裝備支撐。

■  成果1：研制便攜式水中有機(jī)有毒污染物檢測(cè)儀和便攜式水中重金屬自動(dòng)檢測(cè)儀，為我國(guó)流域水環(huán)境調(diào)查和應(yīng)急監(jiān)測(cè)提供裝備支撐

針對(duì)流域水環(huán)境有機(jī)有毒污染物、重金屬等因子調(diào)查和應(yīng)急監(jiān)測(cè)需求，課題組開(kāi)展了相應(yīng)便攜式檢測(cè)裝備的研究工作。針對(duì)水中有機(jī)有毒污染物便攜檢測(cè)需求，通過(guò)自主攻關(guān)，成功突破高溫雙曲面離子阱質(zhì)譜檢測(cè)、低熱容色譜柱溫度自適應(yīng)控制、小型化高靈敏度電子電離源等關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)了便攜式水中有機(jī)有毒污染物檢測(cè)儀。這種儀器充分發(fā)揮了快速氣相色譜法的分析速度快、分離效率高和質(zhì)譜法定性能力強(qiáng)、檢測(cè)靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，能夠及時(shí)快速地對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的有機(jī)污染物進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量檢測(cè)，與進(jìn)口同類產(chǎn)品相比，技術(shù)開(kāi)放性高，可針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行拓展。儀器的應(yīng)用大大提升了應(yīng)用部門(mén)的水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力。

針對(duì)水中鉛、鎘等重金屬污染物便攜式現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)需求，突破高靈敏度的微型光譜水質(zhì)分析、改良DPASV法重金屬檢測(cè)分析、小型化試劑自動(dòng)計(jì)量和分配等關(guān)鍵技術(shù)，研制系列便攜式水中重金屬自動(dòng)檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)水中鉛、鎘、砷、汞重金屬的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。儀器檢測(cè)過(guò)程全自動(dòng)化，有效簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)重金屬檢測(cè)的操作復(fù)雜度，配置自動(dòng)質(zhì)量控制措施，保證檢測(cè)結(jié)果的可信度，同時(shí)顯著降低分析過(guò)程試劑消耗量，降低二次污染。儀器的應(yīng)用為我國(guó)水環(huán)境評(píng)價(jià)及應(yīng)急監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)和裝備支撐。

■  成果2：研制水中有機(jī)有毒污染物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、藻類分類在線監(jiān)測(cè)儀和營(yíng)養(yǎng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀，為完善我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)預(yù)警體系提供裝備支撐

為完善流域水生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)，課題組針對(duì)有機(jī)有毒污染物和藻類等因子開(kāi)展了在線監(jiān)測(cè)裝備的研究工作。針對(duì)水中有機(jī)有毒污染物的在線監(jiān)測(cè)需求，突破了在線吹掃捕集-氣相色譜質(zhì)譜檢測(cè)、色譜分離系統(tǒng)的保留時(shí)間漂移校正等關(guān)鍵技術(shù)，研制了水中有機(jī)有毒污染物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在無(wú)人監(jiān)守的情況下連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)完成水中多種揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)，并可通過(guò)線性離子阱質(zhì)譜檢測(cè)器對(duì)未知峰進(jìn)行掃譜實(shí)現(xiàn)未知毒性有機(jī)物的定性分析。

課題組針對(duì)藻分類及其生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)需求，突破了水下原位分析儀的小型化和低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)，研制并產(chǎn)業(yè)化小型、靈敏的藻類分類在線監(jiān)測(cè)儀和營(yíng)養(yǎng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)藍(lán)藻、綠藻等藻類以及氮、磷、硅等營(yíng)養(yǎng)參數(shù)的原位在線監(jiān)測(cè)。

■  成果3：開(kāi)展水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備物聯(lián)化共性技術(shù)研究，搭建水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備社會(huì)化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)，在遼河、太湖流域開(kāi)展水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)模式探索和示范應(yīng)用，為提升我國(guó)在線監(jiān)測(cè)裝備的整體智能化運(yùn)行水平和業(yè)務(wù)化運(yùn)行能力提供技術(shù)支撐

針對(duì)我國(guó)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備的應(yīng)用現(xiàn)狀，開(kāi)展了監(jiān)測(cè)儀器的狀態(tài)自診斷、故障自分析等關(guān)鍵技術(shù)研究，編制形成了《水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備物聯(lián)化標(biāo)準(zhǔn)集》，開(kāi)發(fā)了水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)裝備社會(huì)化服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化管理平臺(tái)。通過(guò)部署平臺(tái)，課題組在遼河和太湖流域的重點(diǎn)城市開(kāi)展了規(guī)模化的基于物聯(lián)化技術(shù)的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)應(yīng)用示范，通過(guò)權(quán)限配置，環(huán)保管理部門(mén)、運(yùn)維服務(wù)商和排污企業(yè)均可訪問(wèn)該平臺(tái)，分別開(kāi)展運(yùn)維監(jiān)管和考核、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理、現(xiàn)場(chǎng)異常報(bào)備申請(qǐng)和審核等業(yè)務(wù)。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化管理，增強(qiáng)了運(yùn)維商對(duì)設(shè)備異常識(shí)別和排除的及時(shí)性，有效提升了在線監(jiān)測(cè)裝備的運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高了運(yùn)維服務(wù)工作效率，為提升我國(guó)現(xiàn)有在線監(jiān)測(cè)裝備的整體智能化運(yùn)行水平和業(yè)務(wù)化運(yùn)行能力提供技術(shù)支撐。

成果應(yīng)用

課題研制的水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝備在國(guó)家重大工程、重點(diǎn)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，為流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系建設(shè)提供裝備支撐

課題研制的便攜式水中重金屬自動(dòng)檢測(cè)儀成功應(yīng)用于河南省地表水重金屬自動(dòng)監(jiān)測(cè)能力建設(shè)項(xiàng)目，在河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心安裝了50臺(tái)重金屬在線/便攜式監(jiān)測(cè)儀器，監(jiān)測(cè)因子主要包括鎘、鉛、砷、汞等，儀器的應(yīng)用為重金屬的突發(fā)性污染事故應(yīng)急提供了裝備支撐，提高了河南省地表水的重金屬污染防治預(yù)警預(yù)報(bào)能力；課題研制的藻類分類在線監(jiān)測(cè)儀和營(yíng)養(yǎng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀成功應(yīng)用于南水北調(diào)中線工程沿線的石家莊崗南水庫(kù)和湖北丹江口水庫(kù)，為南水北調(diào)水源地及沿線水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供技術(shù)和設(shè)備支撐。

課題研制的便攜式有機(jī)有毒污染物檢測(cè)儀有效替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，為國(guó)家重大項(xiàng)目提供水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測(cè)保障

課題研制的便攜式水中有機(jī)有毒污染物檢測(cè)儀及其配套的固相微萃取裝置，將低熱容氣相色譜技術(shù)與離子阱質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮了前者在混合物分離、準(zhǔn)確定量和后者在定性檢測(cè)、結(jié)構(gòu)分析方面的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)開(kāi)放性高，可針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行拓展，打破了國(guó)外產(chǎn)品的長(zhǎng)期壟斷。儀器的應(yīng)用大大提升了應(yīng)用部門(mén)的水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力，目前已在北京、山東、浙江等地，包括中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)站、山東省環(huán)境監(jiān)測(cè)站、濟(jì)南供排水中心等單位實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，并為天津港爆炸事件、杭州四氯乙烯泄漏事件等突發(fā)情況的現(xiàn)場(chǎng)處置提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，也為杭州G20峰會(huì)、廈門(mén)金磚會(huì)議和青島上合峰會(huì)等國(guó)家重大項(xiàng)目保駕護(hù)航。

基于物聯(lián)化技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)模式應(yīng)用推廣

課題在基于物聯(lián)化技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)社會(huì)化服務(wù)模式基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索涵蓋建設(shè)與運(yùn)維服務(wù)的“在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)購(gòu)買服務(wù)”新社會(huì)化服務(wù)模式，為深化我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支持。這一模式將環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)從直接提供轉(zhuǎn)為購(gòu)買服務(wù)，通過(guò)按考核付費(fèi)、集中式采購(gòu)以及物聯(lián)化管控，整合社會(huì)環(huán)境監(jiān)測(cè)資源，化解政府建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，提升環(huán)境監(jiān)測(cè)工作效率和服務(wù)質(zhì)量，充分發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測(cè)為環(huán)境管理服務(wù)的職能，保障經(jīng)濟(jì)效益。

目前“在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)購(gòu)買服務(wù)”新社會(huì)化服務(wù)模式已成功運(yùn)用于杭州市濱江區(qū)河道水質(zhì)網(wǎng)格化在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)購(gòu)買服務(wù)項(xiàng)目、杭州市河道水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)購(gòu)買服務(wù)項(xiàng)目等。

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