近年来，我国水生态环境监测装备与技术领域取得了显著进展，先进环境监测装备得到了快速应用普及，形成了较为完善的水环境监测装备支撑能力，在水生态环境保护管理和目标达成方面发挥了重要的作用。然而，我国水环境监测体系建设工作中仍面临以下3个方面的挑战：一是在线监测方面，缺少国产化的有机有毒污染物和藻类等因子连续监测装备；二是现场快速检测方面，缺少重金属、有机有毒污染物等因子的便携式快速检测装备，难以满足流域环境调查和应急监测需求；三是水质在线监测业务进一步深化，环境监察、环境监测和环境信息化人力需求巨大，给环保管理部门提出了很大的挑战。
针对上述挑战，国家水专项设置了“水环境监测仪器研发与在线监测社会化服务产业化示范”课题，旨在实现重金属、有机物和藻类及其营养参数等在线、便携自动监测装备的研制与产业化，突破水质在线监测物联化共性技术，开展在线监测社会化服务示范，以满足我国流域水生态环境监控和预警体系建设的技术和装备新需求。
主要成果
课题突破多项关键技术，研制了具有自主知识产权的便携式水中重金属自动检测仪、便携式水中有机有毒污染物检测仪、水中有机有毒污染物在线监测系统、藻类分类在线监测仪和营养参数在线监测仪等系列水质监测仪器,并在河南省环境监测中心、湖北丹江口水库和石家庄岗南水库开展了课题所研制仪器的应用示范；开展水质在线监测装备物联化共性技术研究，编制形成了《水质在线监测装备物联化标准集》和《在线监测装备社会化服务管理规范》，搭建了水质在线监测装备社会化服务网络化管理平台，通过部署平台，在辽河和太湖流域的抚顺、鞍山、铁岭、无锡、常州和昆山等市开展规模化的水质在线监测社会化服务应用。课题的顺利实施，进一步提升了我国现有在线监测装备的整体智能化运行水平和管理效率，为流域水环境监控和预警体系建设和完善提供了有力的技术和装备支撑。
■ 成果1：研制便携式水中有机有毒污染物检测仪和便携式水中重金属自动检测仪，为我国流域水环境调查和应急监测提供装备支撑
针对流域水环境有机有毒污染物、重金属等因子调查和应急监测需求，课题组开展了相应便携式检测装备的研究工作。针对水中有机有毒污染物便携检测需求，通过自主攻关，成功突破高温双曲面离子阱质谱检测、低热容色谱柱温度自适应控制、小型化高灵敏度电子电离源等关键技术，开发了便携式水中有机有毒污染物检测仪。这种仪器充分发挥了快速气相色谱法的分析速度快、分离效率高和质谱法定性能力强、检测灵敏度高的优势，能够及时快速地对事故现场的有机污染物进行准确定性和定量检测，与进口同类产品相比，技术开放性高，可针对具体应用进行拓展。仪器的应用大大提升了应用部门的水环境应急监测能力。
针对水中铅、镉等重金属污染物便携式现场快速检测需求，突破高灵敏度的微型光谱水质分析、改良DPASV法重金属检测分析、小型化试剂自动计量和分配等关键技术，研制系列便携式水中重金属自动检测仪，实现水中铅、镉、砷、汞重金属的现场快速检测。仪器检测过程全自动化，有效简化了现场重金属检测的操作复杂度，配置自动质量控制措施，保证检测结果的可信度，同时显著降低分析过程试剂消耗量，降低二次污染。仪器的应用为我国水环境评价及应急监测提供了技术和装备支撑。
■ 成果2：研制水中有机有毒污染物在线监测系统、藻类分类在线监测仪和营养参数在线监测仪，为完善我国流域水生态环境在线监测预警体系提供装备支撑
为完善流域水生态环境在线监测预警体系建设，课题组针对有机有毒污染物和藻类等因子开展了在线监测装备的研究工作。针对水中有机有毒污染物的在线监测需求，突破了在线吹扫捕集-气相色谱质谱检测、色谱分离系统的保留时间漂移校正等关键技术，研制了水中有机有毒污染物在线监测系统。该系统可在无人监守的情况下连续运行，同时完成水中多种挥发性有机物的检测，并可通过线性离子阱质谱检测器对未知峰进行扫谱实现未知毒性有机物的定性分析。
课题组针对藻分类及其生长营养参数的在线监测需求，突破了水下原位分析仪的小型化和低功耗设计技术，研制并产业化小型、灵敏的藻类分类在线监测仪和营养参数在线监测仪，实现蓝藻、绿藻等藻类以及氮、磷、硅等营养参数的原位在线监测。
■ 成果3：开展水质在线监测装备物联化共性技术研究，搭建水质在线监测装备社会化服务网络化管理平台，在辽河、太湖流域开展水质在线监测社会化服务模式探索和示范应用，为提升我国在线监测装备的整体智能化运行水平和业务化运行能力提供技术支撑
针对我国水质在线监测装备的应用现状，开展了监测仪器的状态自诊断、故障自分析等关键技术研究，编制形成了《水质在线监测装备物联化标准集》，开发了水质在线监测装备社会化服务网络化管理平台。通过部署平台，课题组在辽河和太湖流域的重点城市开展了规模化的基于物联化技术的水质在线监测社会化服务应用示范，通过权限配置，环保管理部门、运维服务商和排污企业均可访问该平台，分别开展运维监管和考核、在线监测设备网络化管理、现场异常报备申请和审核等业务。通过在线监测设备的网络化管理，增强了运维商对设备异常识别和排除的及时性，有效提升了在线监测装备的运行效率和数据质量，提高了运维服务工作效率，为提升我国现有在线监测装备的整体智能化运行水平和业务化运行能力提供技术支撑。
成果应用
课题研制的水质监测装备在国家重大工程、重点项目中得到应用，为流域水环境监测和预警体系建设提供装备支撑
课题研制的便携式水中重金属自动检测仪成功应用于河南省地表水重金属自动监测能力建设项目，在河南省环境监测中心安装了50台重金属在线/便携式监测仪器，监测因子主要包括镉、铅、砷、汞等，仪器的应用为重金属的突发性污染事故应急提供了装备支撑，提高了河南省地表水的重金属污染防治预警预报能力；课题研制的藻类分类在线监测仪和营养参数在线监测仪成功应用于南水北调中线工程沿线的石家庄岗南水库和湖北丹江口水库，为南水北调水源地及沿线水质监测提供技术和设备支撑。
课题研制的便携式有机有毒污染物检测仪有效替代进口，实现批量应用，为国家重大项目提供水质应急监测保障
课题研制的便携式水中有机有毒污染物检测仪及其配套的固相微萃取装置，将低热容气相色谱技术与离子阱质谱技术相结合，充分发挥了前者在混合物分离、准确定量和后者在定性检测、结构分析方面的优势，技术开放性高，可针对具体应用进行拓展，打破了国外产品的长期垄断。仪器的应用大大提升了应用部门的水环境应急监测能力，目前已在北京、山东、浙江等地，包括中国环境监测总站、河南省环境监测站、山东省环境监测站、济南供排水中心等单位实现推广应用，并为天津港爆炸事件、杭州四氯乙烯泄漏事件等突发情况的现场处置提供了可靠的数据依据，也为杭州G20峰会、厦门金砖会议和青岛上合峰会等国家重大项目保驾护航。
基于物联化技术的在线监测社会化服务模式应用推广
课题在基于物联化技术的在线监测社会化服务模式基础上，进一步探索涵盖建设与运维服务的“在线监测数据购买服务”新社会化服务模式，为深化我国环境监测转型提供技术支持。这一模式将环境监测服务从直接提供转为购买服务，通过按考核付费、集中式采购以及物联化管控，整合社会环境监测资源，化解政府建设风险，提升环境监测工作效率和服务质量，充分发挥环境监测为环境管理服务的职能，保障经济效益。
目前“在线监测数据购买服务”新社会化服务模式已成功运用于杭州市滨江区河道水质网格化在线监测数据购买服务项目、杭州市河道水质在线监测数据购买服务项目等。
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