水污染監(jiān)測(cè)，使水污染無(wú)可遁形

如今，由于人們?nèi)狈Νh(huán)保意識(shí)，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)利益的過(guò)分追求，“不受控制”濫用和“不受控制”偷排，水污染已成為威脅生命的“世界殺手”。水污染給我們的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失。

除了對(duì)水污染治理的研究外，水污染長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)也可以從源頭上抑制水污染。這就像安裝一副“電子眼”，可以時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)控并防止偷排，并在問(wèn)題發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)防。同時(shí)，可以長(zhǎng)時(shí)間觀察水質(zhì)健康情況，判斷水污染趨勢(shì)，一旦水質(zhì)受到污染，應(yīng)及時(shí)對(duì)癥下藥。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水污染的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，通常需要采取兩個(gè)步驟：首先，必須定期收集一個(gè)代表性地點(diǎn)，以收集代表性樣品，包括水樣和沉積物。第二，必須在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試和分析。為水環(huán)境評(píng)估和水污染防治提供可靠的數(shù)據(jù)和信息。

目前，水污染監(jiān)測(cè)方法通常包括理化監(jiān)測(cè)，遙感監(jiān)測(cè)，生物監(jiān)測(cè)等。

理化監(jiān)測(cè)

理化監(jiān)測(cè)是指使用儀器（水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，分光光度計(jì)，液/氣相色譜-質(zhì)譜，離子選擇電極等）來(lái)測(cè)試水樣品或沉積物的各種物理和化學(xué)指標(biāo)，例如水溫，pH值，電導(dǎo)率和溶解氧，以及重金屬砷，鎘，汞，鉛，酚，氰和有機(jī)農(nóng)藥。

但是，這種方法通常需要昂貴的設(shè)備和繁瑣的樣品預(yù)處理，很難做到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

生物監(jiān)測(cè)

水中的污染物將逐漸在生物體內(nèi)富集和轉(zhuǎn)化，其生長(zhǎng)分布和生理特征也會(huì)發(fā)生變化。生物監(jiān)測(cè)通過(guò)長(zhǎng)期跟蹤生物體內(nèi)累積的污染物水平來(lái)反映水污染狀況，并可以檢測(cè)出某些精密儀器難以直接檢測(cè)到的微量污染。

然而，生物監(jiān)測(cè)受生物活動(dòng)和環(huán)境的極大影響，生物實(shí)驗(yàn)分析既復(fù)雜又費(fèi)時(shí)，通常被用作物理和化學(xué)監(jiān)測(cè)的補(bǔ)充。

遙感監(jiān)測(cè)

水中的污染物對(duì)光或電磁波的反射或吸收特性不同。遙感監(jiān)測(cè)使用飛機(jī)，航天器或地球衛(wèi)星攜帶的頻譜掃描儀或激光雷達(dá)對(duì)難以靠近的大面積水域進(jìn)行掃描和成像，揭示水體動(dòng)態(tài)變化時(shí)污染物的時(shí)空分布和遷移特征。

然而，該方法仍然難以監(jiān)測(cè)廢水的具體成分和定量監(jiān)測(cè)，并且需要常規(guī)監(jiān)測(cè)的協(xié)助。

表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）監(jiān)測(cè)

當(dāng)前，常用的水污染監(jiān)測(cè)方法面臨兩個(gè)瓶頸。一是需要頻繁采樣和預(yù)處理，并且難以保持樣品的“性質(zhì)”。另外，它容易受到水的干擾，并且很難長(zhǎng)時(shí)間對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

近，中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所開(kāi)發(fā)了一種基于表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）的技術(shù)，可以對(duì)水污染進(jìn)行長(zhǎng)期的原位監(jiān)測(cè)。

與理化監(jiān)測(cè)，生物監(jiān)測(cè)和遙感監(jiān)測(cè)相比，SERS監(jiān)測(cè)在水污染監(jiān)測(cè)里無(wú)疑是一個(gè)新詞。但是，拉曼散射應(yīng)該是每個(gè)人都熟悉的。拉曼散射是由印度物理學(xué)家拉曼于1928年發(fā)現(xiàn)的，這是指光波的頻率在散射后發(fā)生變化的現(xiàn)象。 SERS技術(shù)意味著當(dāng)被測(cè)物質(zhì)吸附或接近金，銀，銅等金屬納米結(jié)構(gòu)的表面時(shí)，其拉曼信號(hào)可以增強(qiáng)一百萬(wàn)倍以上。

SERS監(jiān)測(cè)不會(huì)對(duì)樣品造成損害，并且受水的影響較小。所以，它以其快速和超靈敏的識(shí)別優(yōu)勢(shì)而出現(xiàn)在水污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

那么，研究人員這種新開(kāi)發(fā)的SERS監(jiān)測(cè)有何特別之處？

他們使用了不溶于水的聚合物有機(jī)溶液，將納米顆粒“引誘”到兩相界面并自組裝。隨著有機(jī)溶劑的蒸發(fā)，聚合物形成了一層膜以固定組裝好的納米顆粒，從而形成了一種輕質(zhì)，柔性，高活性的SERS基底。由于這種新型的SERS基板輕巧，柔軟，因此可以漂浮在要測(cè)試的河流或湖泊上，吸收水中的污染物，并借助便攜式拉曼儀器實(shí)現(xiàn)水污染監(jiān)測(cè)。

研究人員已將其成功應(yīng)用于杏林灣有機(jī)農(nóng)藥福美雙的檢測(cè)，模擬水分布和實(shí)際水體，低的檢測(cè)濃度優(yōu)于其他報(bào)道的SERS基地。

這種新型SERS基底不僅檢出率高，而且非常穩(wěn)定。它可以反復(fù)洗滌，耐化學(xué)清洗，并且在重復(fù)使用后仍可以保留原始的SERS性能。

這種SERS基底堅(jiān)固耐用，足以承受惡劣的水環(huán)境。通過(guò)對(duì)SERS基質(zhì)進(jìn)行定向改性，它可以在未來(lái)長(zhǎng)時(shí)間漂浮在監(jiān)測(cè)水域的表面上，并且水中的污染物被原位吸收，從而避免了傳統(tǒng)水污染監(jiān)測(cè)的繁瑣采樣和預(yù)處理步驟。借助便攜式拉曼光譜儀，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水污染的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。