一种适于河流湖泊的原位样品采集和传感技术

任务来源：

技术领域：水环境与水生态

技术来源：自主研发。3项发明专利：一种同步固定多种含氧阴离子的吸附膜及其制备方法（ZL201310689076.5）；深浅层过渡水域沉积物及浮游生物联合采集的装置与方法（ZL201510386167.0）；一种pH平板光极荧光传感膜、制备方法及应用（ZL201810628872.0）。

技术原理

该技术由河湖水域沉积物及浮游生物联合采集装置、梯度扩散薄膜（DGT）和平面光极组合集成。利用有一定重力作用的沉积物采集装置和浮游生物网组合安装在一起，对水域、沉积物及浮游生物等监测样品进行同时同步的联合采集。DGT扩散膜可以控制采样速率，减小水流产生的扩散层厚度的影响，无需校准。平面光极技术基于荧光分析原理，在激发光源照射下，光极的光敏物质与目标物相互作用，可使荧光信号强度和寿命发生变化，使用照相、摄像等实时记录其二维特征光谱，进而测量目标物信息。该技术应用范围广泛，具有设备简单、操作简便、灵敏度高、响应时间快、重现性好等特点。

技术特色

（1）河湖水域沉积物及浮游生物联合采集装置，包括沉积物采集装置和浮游生物网；沉积物采集装置包括钢管、支架、实心钢柱；钢管和实心钢柱通过支架连接在一起；钢管顶部是一个斜切面，侧面有弹簧锁扣连接到调节钢片上，从而进行沉积物的采取。浮游生物网包括网体、网圈、调节阀和拉绳。沉积物采集装置与浮游生物网通过连接环连接，构成联合采集装置，同时同步完成两类样品的采集。（2）根据所监测的目标物质选择相应的DGT装置，例如，Chelex-DGT应用于金属阳离子和稀土元素；FeO-DGT应用于P和氧化阴离子；HLB-DGT可用于农药；XAD-DGT可用于抗生素和PPCPs等。布置在水体中使用盘状DGT，布置时将DGT窗口向外，保证其与待测水体充分接触。可使用辅助布置装置承载和固定DGT装置。布置在沉积物中使用DGT探针，直接将探针插入沉积物中即可。布置DGT装置的同时需放置温度记录仪，连续记录布置过程中温度变化。回收DGT时应使用超纯水将窗口和装置冲洗干净，保存于纯水中带回实验室。在实验室进行洗脱和测定。（3）根据需求选择相应的平面光极，现有平面光极可以原位测定pH值、溶解氧、氨氮等各种参数。布置在水体和沉积物中时，需要使平面光极充分与待测介质接触，然后使用照相、摄像等实时技术进行测定。

技术指标

准确度：在水体中污染物浓度没有出现很大波动的情况下，测定的污染物浓度与装置布置期间多次进行主动采样所获得的污染物平均浓度的比值，无机污染物为0.9～1.1，有机污染物为0.7～1.2。但若水中污染物浓度出现巨大波动，则此标准不能作为依据，测定值将真实反映水中污染物曾经发生的变化，从而与主动采样不符。检出限：在1μg/L以下。

应用范围及前景

适用于监测河流湖泊水体及沉积物中的污染物水平以及各种环境参数，包括：①应用于各种河流、湖泊、污水厂排污口的污染物原位监测和环境参数测定；②应用于河流、 湖泊沉积物中污染物的原位监测和环境参数测定。据统计，近3年以来，该技术应用于水环境水生态类的项目达几十项，合同额近千万元。主要的应用项目包括珠江水源地管理与保护项目之水源地 DGT 通量监测研究、长江下游流域尺度磷代阻燃剂的 DGT 通量监测、不同季节中城市河流中 PPCPs 分布规律的DGT 监测、污水厂进出水中全氟烷基化合物的 DGT 监测等，为河流湖泊水体中各种无机和有机污染物的原位测定提供技术参考。典型应用案例：案例1：珠江水源地管理与保护项目之水源地DGT通量监测研究。以《珠江水源地管理与保护项目之水源地DGT通量监测研究》为例：使用DGT测定水中无机污染物以及有机污染物，包括镉、铅、铜、镍、锌、砷、钼、硒、锑、钒、磷等无机物，抗生素、杀虫剂、日用化学品等16种有机污染物。准确度：测定的污染物浓度与DGT布置期间多次进行主动采样所获得的污染物平均浓度的比值，无机污染物为0.9～1.1，有机污染物为0.7～1.2，均符合DGT定义的准确度指标。检出限：均在1μg/L以下。案例2：长江下游磷代阻燃剂的浓度与分布研究。以《长江下游磷代阻燃剂的+浓度与分布研究》为例：从南京开始，直至出海口的长江下游水体中7种磷代阻燃剂的浓度测定。准确度：测定的磷代阻燃剂浓度与多次主动采样所获得的磷代阻燃剂平均浓度的比值均为0.7～1.2，均符合DGT定义的准确度指标。检出限：均在1μg/L以下。案例3：城市河流中PPCPs的浓度分布和季节变化研究。以《城市河流中PPCPs的浓度分布和季节变化研究》为例：测定南京、扬州两个城市不同的城市河流中14种安眠药、4种抗生素和5种农药的浓度和季节变化。准确度：测定的目标污染物浓度与多次主动采样所获得的目标污染物平均浓度的比值均为0.7～1.2，均符合DGT定义的准确度指标。检出限：均在1μg/L以下。

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