技術(shù)革新:多維度提升檢測效能
(一)快速檢測技術(shù)突破
傳統(tǒng)氨氮檢測方法,如納氏試劑比色法、水楊酸 - 次氯酸鹽分光光度法,操作繁瑣且耗時(shí)較長,難以滿足應(yīng)急監(jiān)測與實(shí)時(shí)監(jiān)測需求。近年來,快速檢測技術(shù)取得顯著進(jìn)展。例如,基于酶促反應(yīng)的快速檢測試劑盒應(yīng)運(yùn)而生,利用特定酶對(duì)氨氮的特異性催化作用,通過反應(yīng)體系顏色變化快速半定量氨氮含量。這類試劑盒可在 5 - 10 分鐘內(nèi)給出檢測結(jié)果,極大縮短檢測周期,適用于野外現(xiàn)場初步篩查與小型企業(yè)日常水質(zhì)監(jiān)測。同時(shí),便攜式分光光度計(jì)的性能不斷優(yōu)化,儀器體積小型化的同時(shí),檢測精度大幅提升,部分產(chǎn)品對(duì)氨氮的檢測下限可達(dá) 0.01mg/L,能在 15 分鐘內(nèi)完成水樣檢測,配合預(yù)制試劑,操作簡便,為一線監(jiān)測工作提供了高效手段。
(二)自動(dòng)化在線監(jiān)測技術(shù)升級(jí)
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及,氨氮自動(dòng)化在線監(jiān)測設(shè)備迎來智能化升級(jí)。新一代在線監(jiān)測儀融合流動(dòng)注射分析(FIA)技術(shù)與光譜分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)水樣自動(dòng)采集、預(yù)處理、分析及數(shù)據(jù)傳輸全流程自動(dòng)化。部分先進(jìn)設(shè)備可根據(jù)水質(zhì)變化自動(dòng)調(diào)整檢測頻率,當(dāng)氨氮濃度超出設(shè)定閾值時(shí),能在 10 分鐘內(nèi)完成復(fù)測并及時(shí)報(bào)警。如在 2024 年投入使用的某污水處理廠在線監(jiān)測系統(tǒng),通過對(duì)氨氮等指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與智能分析,為工藝調(diào)控提供精準(zhǔn)依據(jù),該廠出水氨氮達(dá)標(biāo)率從 90% 提升至 98%。此外,基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)逐漸興起,可在大面積水域內(nèi)布點(diǎn),實(shí)現(xiàn)水質(zhì)氨氮的網(wǎng)格化、實(shí)時(shí)化監(jiān)測,數(shù)據(jù)通過云平臺(tái)存儲(chǔ)與共享,便于管理部門及時(shí)掌握水質(zhì)動(dòng)態(tài)。
(三)新型檢測原理涌現(xiàn)
科研人員積極探索新型氨氮檢測原理,為行業(yè)發(fā)展注入新活力。電化學(xué)檢測法成為研究熱點(diǎn),通過構(gòu)建特定電極,利用氨氮在電極表面發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流或電位變化來測定其濃度。相較于傳統(tǒng)方法,電化學(xué)法具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、可實(shí)現(xiàn)原位檢測等優(yōu)勢。例如,基于納米材料修飾電極的電化學(xué)傳感器,對(duì)氨氮的檢測靈敏度可達(dá)納摩爾級(jí)別,能有效檢測復(fù)雜水體中痕量氨氮。同時(shí),生物傳感器技術(shù)也在氨氮檢測領(lǐng)域嶄露頭角,利用微生物或生物酶對(duì)氨氮的特異性識(shí)別與反應(yīng),將生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為可檢測的電信號(hào)或光信號(hào),實(shí)現(xiàn)氨氮的快速、精準(zhǔn)檢測,且生物傳感器具有良好的選擇性,能有效避免其他物質(zhì)干擾。
設(shè)備創(chuàng)新:便攜化、智能化成主流
(一)便攜式設(shè)備迭代升級(jí)
為滿足現(xiàn)場快速檢測需求,便攜式氨氮檢測設(shè)備不斷迭代。外觀設(shè)計(jì)更加人性化,體積進(jìn)一步縮小,如部分手持式設(shè)備尺寸與手機(jī)相當(dāng),重量僅 200 - 300 克,便于攜帶。操作界面愈發(fā)簡潔,配備彩色觸摸屏與直觀操作菜單,即使非專業(yè)人員也能輕松上手。功能方面,除基本的氨氮檢測外,還集成了溫度、pH 值等多參數(shù)檢測功能,可綜合評(píng)估水質(zhì)狀況。例如,某品牌第三代便攜式微流控水質(zhì)檢測儀,采用微流控芯片技術(shù),僅需少量水樣即可實(shí)現(xiàn)氨氮、總磷、總氮及 COD 等指標(biāo)的快速檢測,檢測時(shí)間縮短至 20 多分鐘,設(shè)備體積小巧,如同小型打印機(jī),在環(huán)保、水文、水務(wù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,標(biāo)志著便攜式檢測設(shè)備向微型化、集成化、智能化方向邁進(jìn)。
(二)在線監(jiān)測設(shè)備智能化轉(zhuǎn)型
在線監(jiān)測設(shè)備在智能化方面取得重大突破。一方面,設(shè)備內(nèi)置智能算法,能夠?qū)﹂L期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析,預(yù)測水質(zhì)變化趨勢。通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí),提前預(yù)判氨氮濃度異常波動(dòng),為管理部門提供預(yù)警信息,以便及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。如某河流流域在線監(jiān)測系統(tǒng),利用人工智能算法分析數(shù)據(jù),成功提前 24 小時(shí)預(yù)警因農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致的氨氮濃度升高事件,有效避免了下游水質(zhì)惡化。另一方面,在線監(jiān)測設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)深度融合,支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作。管理人員可通過手機(jī) APP 或電腦端隨時(shí)隨地查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)、維護(hù)等操作,大大提高了設(shè)備管理效率與運(yùn)維及時(shí)性。
應(yīng)用拓展:覆蓋更多場景與領(lǐng)域
(一)工業(yè)廢水處理精準(zhǔn)化管控
在工業(yè)領(lǐng)域,氨氮作為工業(yè)廢水主要污染物之一,其準(zhǔn)確檢測對(duì)廢水處理至關(guān)重要。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格,工業(yè)企業(yè)對(duì)氨氮檢測需求不斷增加。以化工、制藥、食品加工等行業(yè)為例,企業(yè)在廢水排放口安裝高精度氨氮在線監(jiān)測儀,實(shí)時(shí)監(jiān)控廢水氨氮濃度。當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí),監(jiān)測系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào),并聯(lián)動(dòng)廢水處理設(shè)施,調(diào)整處理工藝參數(shù),如增加曝氣量、投加藥劑等,實(shí)現(xiàn)廢水處理的精準(zhǔn)化管控。某化工園區(qū)引入智能化氨氮監(jiān)測系統(tǒng)后,通過對(duì)各企業(yè)廢水氨氮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析,園區(qū)整體廢水氨氮達(dá)標(biāo)排放率從 85% 提升至 95%,有效減少了工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染。
(二)飲用水源地安全保障強(qiáng)化
飲用水源地水質(zhì)安全關(guān)乎民生,氨氮檢測在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。各地加強(qiáng)對(duì)飲用水源地的氨氮監(jiān)測力度,不僅增加監(jiān)測點(diǎn)位,還提升監(jiān)測技術(shù)水平。在水源地周邊,建設(shè)自動(dòng)化氨氮在線監(jiān)測站,對(duì)水質(zhì)進(jìn)行 24 小時(shí)不間斷監(jiān)測,實(shí)時(shí)掌握氨氮濃度變化。同時(shí),利用無人機(jī)搭載便攜式氨氮檢測設(shè)備,對(duì)水源地進(jìn)行定期巡檢,快速排查潛在污染源。如某大型水庫飲用水源地,構(gòu)建 “在線監(jiān)測 + 無人機(jī)巡檢 + 實(shí)驗(yàn)室檢測” 的立體監(jiān)測體系,2025 年上半年成功攔截兩起因周邊農(nóng)業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的氨氮污染事件,保障了下游數(shù)百萬居民的飲水安全。此外,部分地區(qū)還將氨氮檢測納入飲用水水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng),通過大數(shù)據(jù)分析與模型預(yù)測,提前防范水源地氨氮污染風(fēng)險(xiǎn)。
(三)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測精細(xì)化發(fā)展
在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,氨氮作為衡量水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo),其檢測應(yīng)用不斷拓展??蒲袡C(jī)構(gòu)與環(huán)保部門加大對(duì)湖泊、河流、海洋等自然水體氨氮監(jiān)測研究力度,通過長期監(jiān)測數(shù)據(jù),分析水體生態(tài)系統(tǒng)健康狀況與變化趨勢。例如,在湖泊生態(tài)監(jiān)測中,利用浮標(biāo)式氨氮監(jiān)測設(shè)備,對(duì)不同深度水體氨氮濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,結(jié)合其他水質(zhì)參數(shù)與水生生物數(shù)據(jù),研究氨氮對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響。同時(shí),在海洋生態(tài)監(jiān)測方面,開發(fā)適用于海水環(huán)境的氨氮檢測技術(shù)與設(shè)備,監(jiān)測近海養(yǎng)殖區(qū)、河口等重點(diǎn)區(qū)域氨氮變化,為海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)與漁業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。在 2024 - 2025 年期間,多個(gè)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)開展氨氮精細(xì)化監(jiān)測項(xiàng)目,為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡提供有力支撐。
行業(yè)規(guī)范與質(zhì)量管控:保障檢測可靠性
(一)標(biāo)準(zhǔn)體系持續(xù)完善
近年來,相關(guān)部門不斷完善氨氮水質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)體系。在國家標(biāo)準(zhǔn)層面,修訂與更新氨氮檢測方法標(biāo)準(zhǔn),明確不同檢測方法的適用范圍、操作流程與質(zhì)量控制要求,確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可比性。例如,2023 年發(fā)布的新版《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》標(biāo)準(zhǔn),對(duì)試劑配制、樣品預(yù)處理、干擾消除等環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范,提高了方法的科學(xué)性與實(shí)用性。同時(shí),地方政府也結(jié)合本地實(shí)際情況,制定更嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范,如部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)針對(duì)工業(yè)廢水氨氮排放制定了嚴(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)的限值,并配套相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管要求,推動(dòng)行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。
(二)能力驗(yàn)證與質(zhì)量控制加強(qiáng)
為確保檢測機(jī)構(gòu)氨氮檢測能力,各地積極開展能力驗(yàn)證活動(dòng)。以 2023 年吉林省為例,組織 132 家檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)參加水質(zhì)中氨氮測定能力驗(yàn)證,最終結(jié)果合格 123 家,通過能力驗(yàn)證,督促檢測機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)自身技術(shù)短板,及時(shí)整改提升。在日常檢測工作中,檢測機(jī)構(gòu)加強(qiáng)質(zhì)量控制措施,定期開展空白試驗(yàn)、平行樣測定、加標(biāo)回收試驗(yàn)等,確保檢測數(shù)據(jù)可靠。部分先進(jìn)檢測機(jī)構(gòu)引入實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(LIMS),對(duì)檢測全流程進(jìn)行信息化管理,從樣品采集、流轉(zhuǎn)、分析到報(bào)告出具,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控與可追溯,有效保障檢測質(zhì)量。同時(shí),行業(yè)協(xié)會(huì)與監(jiān)管部門加強(qiáng)對(duì)檢測機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢查,對(duì)違規(guī)操作、數(shù)據(jù)造假等行為嚴(yán)肅查處,維護(hù)行業(yè)市場秩序與檢測公信力。