水污染監(jiān)測，使水污染無可遁形

如今，由于人們缺乏環(huán)保意識，同時對經(jīng)濟利益的過分追求，“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，水污染長期監(jiān)測、水質監(jiān)測也可以從源頭上抑制水污染。這就像安裝一副“電子眼”，可以時時刻刻監(jiān)控并防止偷排，并在問題發(fā)生之前進行預防。同時，可以長時間觀察水質健康情況，判斷水污染趨勢，一旦水質受到污染，應及時對癥下藥。

為了實現(xiàn)對水污染的長期監(jiān)測，通常需要采取兩個步驟：首先，必須定期收集一個代表性地點，以收集代表性樣品，包括水樣和沉積物。第二，必須在實驗室或現(xiàn)場對樣品進行測試和分析。為水環(huán)境評估和水污染防治提供可靠的數(shù)據(jù)和信息。

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

理化監(jiān)測

理化監(jiān)測是指使用儀器（水質監(jiān)測儀，分光光度計，液/氣相色譜-質譜，離子選擇電極等）來測試水樣品或沉積物的各種物理和化學指標，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(xiàn)場監(jiān)測。

生物監(jiān)測

水中的污染物將逐漸在生物體內富集和轉化，其生長分布和生理特征也會發(fā)生變化。生物監(jiān)測通過長期跟蹤生物體內累積的污染物水平來反映水污染狀況，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(jiān)測受生物活動和環(huán)境的極大影響，生物實驗分析既復雜又費時，通常被用作物理和化學監(jiān)測的補充。

遙感監(jiān)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(jiān)測使用飛機，航天器或地球衛(wèi)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行掃描和成像，揭示水體動態(tài)變化時污染物的時空分布和遷移特征。

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

表面增強拉曼散射（SERS）監(jiān)測

當前，常用的水污染監(jiān)測方法面臨兩個瓶頸。一是需要頻繁采樣和預處理，并且難以保持樣品的“性質”。另外，它容易受到水的干擾，并且很難長時間對其進行現(xiàn)場監(jiān)測。

近，中國科學院城市環(huán)境研究所開發(fā)了一種基于表面增強拉曼散射（SERS）的技術，可以對水污染進行長期的原位監(jiān)測。

與理化監(jiān)測，生物監(jiān)測和遙感監(jiān)測相比，SERS監(jiān)測在水污染監(jiān)測里無疑是一個新詞。但是，拉曼散射應該是每個人都熟悉的。拉曼散射是由印度物理學家拉曼于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技術意味著當被測物質吸附或接近金，銀，銅等金屬納米結構的表面時，其拉曼信號可以增強一百萬倍以上。

SERS監(jiān)測不會對樣品造成損害，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(xiàn)在水污染監(jiān)測領域。

那么，研究人員這種新開發(fā)的SERS監(jiān)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，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現(xiàn)水污染監(jiān)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(wěn)定。它可以反復洗滌，耐化學清洗，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。通過對SERS基質進行定向改性，它可以在未來長時間漂浮在監(jiān)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(tǒng)水污染監(jiān)測的繁瑣采樣和預處理步驟。借助便攜式拉曼光譜儀，可以實現(xiàn)對水污染的長期監(jiān)測。