水污染監測，使水污染無(wú)可遁形

如今，由于人們缺乏環(huán)保意識，同時(shí)對經(jīng)濟利益的過(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“首要殺手”。水污染給我們的環(huán)境和經(jīng)濟造成了巨大損失。

除了對水污染治理的研究外，水污染長(cháng)期監測、水質(zhì)監測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)刻刻監控并防止偷排，并在問(wèn)題發(fā)生之前進(jìn)行預防。同時(shí)，可以長(cháng)時(shí)間觀(guān)察水質(zhì)健康情況，判斷水污染趨勢，一旦水質(zhì)受到污染，應及時(shí)對癥下藥。

為了實(shí)現對水污染的長(cháng)期監測，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)驗室或現場(chǎng)對樣品進(jìn)行測試和分析。為水環(huán)境評估和水污染防治提供可靠的數據和信息。

目前，水污染監測方法通常包括理化監測，遙感監測，生物監測等。

理化監測

理化監測是指使用儀器（水質(zhì)監測儀，分光光度計，液/氣相色譜-質(zhì)譜，離子選擇電極等）來(lái)測試水樣品或沉積物的各種物理和化學(xué)指標，例如水溫，pH值，電導率和溶解氧，以及重金屬砷，鎘，汞，鉛，酚，氰和有機農藥。

但是，這種方法通常需要昂貴的設備和繁瑣的樣品預處理，很難做到現場(chǎng)監測。

生物監測

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

然而，生物監測受生物活動(dòng)和環(huán)境的極大影響，生物實(shí)驗分析既復雜又費時(shí)，通常被用作物理和化學(xué)監測的補充。

遙感監測

水中的污染物對光或電磁波的反射或吸收特性不同。遙感監測使用飛機，航天器或地球衛星攜帶的頻譜掃描儀或激光雷達對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，該方法仍然難以監測廢水的具體成分和定量監測，并且需要常規監測的協(xié)助。

表面增強拉曼散射（SERS）監測

當前，常用的水污染監測方法面臨兩個(gè)瓶頸。一是需要頻繁采樣和預處理，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(cháng)時(shí)間對其進(jìn)行現場(chǎng)監測。

近，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所開(kāi)發(fā)了一種基于表面增強拉曼散射（SERS）的技術(shù)，可以對水污染進(jìn)行長(cháng)期的原位監測。

與理化監測，生物監測和遙感監測相比，SERS監測在水污染監測里無(wú)疑是一個(gè)新詞。但是，拉曼散射應該是每個(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)現的，這是指光波的頻率在散射后發(fā)生變化的現象。 SERS技術(shù)意味著(zhù)當被測物質(zhì)吸附或接近金，銀，銅等金屬納米結構的表面時(shí)，其拉曼信號可以增強一百萬(wàn)倍以上。

SERS監測不會(huì )對樣品造成損害，并且受水的影響較小。所以，它以其快速和超靈敏的識別優(yōu)勢而出現在水污染監測領(lǐng)域。

那么，研究人員這種新開(kāi)發(fā)的SERS監測有何特別之處？

他們使用了不溶于水的聚合物有機溶液，將納米顆粒“引誘”到兩相界面并自組裝。隨著(zhù)有機溶劑的蒸發(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)現水污染監測。

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

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

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