地表水揮發酚在線監測儀器發展現狀及趨勢

郭蓉 鐘聲

（江蘇省環境監測中心 江蘇南京 210036）

引言

依據是否能與水蒸氣一起蒸出，可將酚類化合物分為揮發酚和不揮發酚兩大類，通常揮發酚是指沸點在230℃以下的酚類。酚類為原生質毒，屬高毒物質[1]，而揮發酚具有致畸、致癌和致突變的生物毒性，易于誘發腫瘤或引起細胞死亡[2],來源廣、毒性大，對人體和動植物都有較大危害。揮發酚是評價地表水環境質量的一個重要指標，然而傳統的揮發酚手工監測方式耗時長、效率低[3]，已無法滿足環境監測與管理工作需求，隨后地表水揮發酚在線監測儀器順勢而生。

目前我國已建水質自動站配置的酚類自動分析儀主要依賴進口，一般都存在價格高、維護和運行費用高等缺點。然而，現有的國產儀器設備性能較進口儀器在穩定性、可靠性等方面還有一定的差距。隨著配套環境水質在線監測法律法規的相繼出臺，研究地表水揮發酚在線監測儀器發展現狀及趨勢，對進一步縮小國產儀器與進口儀器的差距，充分發揮后發優勢，研制適合我國地表水環境的國產揮發酚在線監測儀器具有重要的現實意義。

1 主要產品發展現狀

1.1 我國研發市場現狀

水質自動監測站是以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通信網絡組成的在線自動監測體系[4]。我國的環境水質在線監測儀器生產廠家以民營企業為主。隨著國家對科研儀器國產化研發的大力支持和水質自動監測網絡體系的建立，“十二五”以后我國環境水質在線監測系統的需求趨于旺盛，在線監測市場進入快速發展期。根據中國環境保護產業協會環境監測儀器委員會調查結果，2016年環境監測行業3家上市公司及龍頭企業設備銷售額共計達到23.3億元，同比增長了20.7%，占全行業的總銷售額比例為36.4%[5]。如北京雪迪龍科技股份有限公司、聚光科技(杭州)股份有限公司、河北先河環保股份有限公司、江蘇德林環保技術有限公司、廣州市怡文環境科技股份有限公司、宇星科技(深圳)有限公司、力合科技(湖南)股份有限公司等業內領先的企業不斷發展壯大。

1.2 主要儀器產品

國內部分儀器廠商的酚類分析儀沒有設置在線蒸餾裝置，直接以總酚測定數值代替揮發酚，或者通過測量總酚后計算出揮發酚含量，會受到不同水體、原水濁度和色度、苯胺類干擾，與實際值存在較大的誤差[6]。目前國內外可以直接測定揮發酚的酚類在線監測儀器主要有：德國布朗努比POWEMON揮發酚在線監測儀、亞那科Yanaco PNL-780D揮發酚分析儀、德林環保DL2036型揮發酚自動在線分析儀、力合科技LFPhe-DW2001揮發酚在線分析儀等。

1.3 測定原理與方法

酚類的分析方法較多，國際標準化組織頒布的方法為4-氨基安替比林光度法。在線揮發酚監測儀的分析方法一般采用在線蒸餾-4-氨基安替比林分光光度法，即水樣通過采水管路采集后，與鹽酸試劑在蠕動泵的作用下進入蒸餾器進行蒸餾反應，溫度為140℃，收集通過冷凝裝置的餾出液，再與4-氨基安替比林和鐵氰化鉀試劑混合，經完全顯色反應后最終進入檢測池，并在505nm處進行測定[3]。

1.4 儀器性能參數

本文選用德國布朗努比POWEMON揮發酚在線監測儀和德林環保DL2036型揮發酚自動在線分析儀作為主要研究對象。德國布朗努比POWEMON揮發酚在線監測儀主要由在線揮發酚監測儀、預處理單元、試劑冷藏單元組成，采用蒸餾后4-氨基安替比林分光光度法，量程為0～0.1/0.5/2/200 mg/L（其它量程可選），重復性1%，準確度±3%或0.001 mg/L，最低檢出限0.001 mg/L，零點漂移1%，量程漂移1%，測量時間39分鐘，分辨率0.001 mg/L。進口儀器在穩定性、準確度、精密度等技術性能方面具有顯著優勢，但維護和修理費高昂，且返廠維修耗時較長。德林環保DL2036型揮發酚自動在線分析儀，利用在線蒸餾-順序注射分光光度法結合檢測水體中揮發酚的濃度，采用蒸餾后4-氨基安替比林分光光度法，量程為0～0.1/2.5mg/L（可根據需要進行調整），精密度5%，零點漂移±5%，量程漂移±5%，檢出限0.001 mg/L。可應用于地表水、自來水、市政污水、工業廢水等水體，對水體中的揮發酚濃度實現實時、準確的分析。國產儀器較國外儀器在價格及后期維護方面具有顯著優勢。

2 發展趨勢

2.1 提高運行穩定性

調研發現，目前我國水站大多采用進口的自動監測儀器，加之水質自動監測儀器代理商運行成本高，進一步提高了我國儀器設備運行、維護與維修費用。鑒于諸多水站自動監測儀器運行情況表明，長期運行后儀器在穩定性和準確性方面均會有所下降[4]。而國產儀器在性能方面雖然達到了相關技術標準要求，但是在測量精度、測量范圍、能耗等性能指標上與國際先進水平仍有不小差距[7]。因而迫切需要價廉物美、穩定可靠的國產化地表水揮發酚在線監測儀器。加大核心部件的國產化研發力度，實現核心部件國產化，減少儀器對進口部件的依賴。尤其要做好做優在線蒸餾模塊等重要功能模塊，提高儀器運行的穩定性，這也是提升國產化在線儀器市場競爭力的重要技術保障。

2.2 優良水體精準評價

進一步降低儀器的檢測下限，研發適應于我國地表水，尤其是優良水體監測和水質評價，是地表水揮發酚在線監測儀器的主要發展趨勢。目前我國《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》中揮發酚三類標準值僅為0.005mg/L，國內外地表水揮發酚在線監測儀器均能較好的發揮其在突發性水污染事件監控預警與應急監測的積極作用。然而，自動監測靈敏度低，無法滿足敏感區域、重點區域以及優良水體準確測定，嚴重制約了在線監測技術的應用范圍。需要進一步降低自動監測儀器的檢測下限，并保障自動監測技術的準確性、一致性和可比性[8]，將揮發酚在線監測儀器的應用范圍由水質監控預警與應急監測拓展至日常水環境質量精準評價。

2.3 質控方式智能化

人工智能裝備和云計算等高新技術領域的突破性發展，為質控方式的變革提供了技術支持。通過二維碼、識別碼等便捷模式，遠程或現場連接便攜式智能移動終端設備與在線監測儀器、集成系統，對指定污染物開展隨機實時監測、質量管理與質量控制[9]，尤其是在線質量控制功能模塊的研發，對于實現質控數據的實施處理、傳輸與統計，提升現場質控數據的時效性和準確性，減少人為工作失誤，提高數據的質量保證，可以大幅度提高環境監測人員和管理人員的工作效率[10]。自動在線監測儀器質控方式智能化，是地表水揮發酚在線監測儀器的未來發展趨勢之一。

結語

適合我國國情的在線監測儀器是支撐我國環境監測與管理事業發展的重要基礎，能夠在各類復雜水質條件下的長期穩定運行的國產水質自動監測儀器是未來的主要發展趨勢。（1）地表水揮發酚在線監測儀器需要加大核心部件的國產化研發力度，實現核心部件國產化，提高儀器運行的穩定性；（2）進一步降低自動監測儀器的檢測下限，保障自動監測技術的準確性、一致性和可比性，由水質監控預警與應急監測拓展至日常水環境質量精準評價；（3）連接便攜式智能移動終端設備與在線監測儀器、集成系統，對指定污染物開展隨機實時監測、質量管理與質量控制，實現質控方式智能化。