监测仪器及其研发进展-2012简版

1、，海洋与环境监测仪器及其研发进展(理化参数仪器)，袁东兴，厦门大学环境与生态学院，2012年10月，摘要，引言1。海洋和环境监测仪器的分类和应用1.1便携式(现场)分析仪器1.2现场分析系统1.3在线分析系统，2。海洋和环境监测系统示例2.1监测系统概述2.2水质监测系统2.3大气监测系统2.4土壤监测系统3。我院海洋环境监测仪器研发进展3.1多通道营养物场分析系统3.2多通道海水碳酸盐原位监测系统3.3水质荧光示踪剂在线自动监测系统3.4表层海水中痕量铁的测定3 .5在线过滤器3.6 R&D的关键执行摘要简介仪器是了解世界的工具，是观察、测量、测量、监测和控制物理量、工程量和生物量的重要手段

2、。科学仪器与技术是现代科学技术的重要学科之一，与现代科学技术的许多学科都有着密切的联系，其整体发展水平是一个国家综合国力的重要标志之一。中国科学技术协会仪器科学与技术学科发展报告指出，环境监测仪器是分析仪器的一个特殊类别，其应用场所、原位和在线应用对象都很复杂，尤其要求小、灵敏、快速和自动化。环境监测系统的特点，1998-2003年中国分析仪器年进口金额(万美元)，王、王主编，分析仪器与仪器分析，中国仪器行业的一些统计数据，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告，以及中国科学仪器行业在高端产品和创新研究方面遭遇国外垄断和技术封锁的现状。在低端产品上，我们有自己的产品，但关键技术仍然依赖进口。缺乏

3、关键核心技术，缺乏对工艺和关键材料的深入研究。企业分散，缺乏合作。用户对国内工具缺乏信任。中国科学技术协会，仪器科学技术学科发展报告，在中国的一些成就，例如，在地球物理领域，吉林大学和水利部：磁共振找水器，可以测量地下水(位置，厚度，含水量等。)地下150米内。环境监测、食品检验领域的生物传感器、应急与遥感监测、自动监测和物联网杭州电子科技大学：深海极端环境检测与采样设备技术、深海热液保压采样器，可用于深海233华南农业大学：农业食品中有机磷农药残留快速监测技术及应用，并建立了酶抑制法和免疫法两种检测体系。中国科学技术协会，仪器科学技术发展报告，中国部分成果实例，广东微生物研究所：食品微生物安

4、全、病毒和微生物检测的快速检测和高效控制技术。杭州浓缩技术：烟气排放连续监测系统，光纤光谱气体分析技术。中国科学院合肥光学精细机械研究所大气环境激光雷达探测系统，监测气溶胶、O3、SO2、NO2、温湿度、气压、风速和风向。中国科学技术协会，仪器科学与技术学科发展报告。为实施国家中长期科学和技术发展规划(2006-2020年)，促进我国重大科研仪器设备的自主研究，政府拨出专项资金设立“国家重大科研仪器设备发展专项工程”，由国家自然科学基金管理，项目建议书由相关部门推荐。在试点期间，教育部和中国我国海洋监测手段和仪器的现状远远落后于发达国家。除了温度和盐深度测试仪外，没有其他物理和化学监测仪器的模

5、制品和规模制造商；海洋监测仪器存在缺口。在国际形势下，工业主要分布在美国和加拿大，还有一些国家在英国和德国。代表公司：环保公司、子公司、海鸟电子公司、蓝天公司、RBR公司、亲俄刻阿诺斯公司等。相当多的企业(如美国YSI公司)不仅生产海洋专用仪器，而且许多海洋理化监测仪器与一般的水环境理化参数监测仪器是通用的。1.1便携式(现场)分析仪器1。海洋和环境监测仪器和系统的分类和应用，便携式水质分析仪器，代表性制造商：美国HACH公司的代表性产品：各种便携式现场水质分析仪器，HACH多参数水质分析仪，HACH PCII磷酸盐水质分析仪，水质监测仪器，HACH DR/2800便携式分光光度计，磷：富营养

6、化，生物发光检测，辐射监测仪器，便携式重金属检测仪器。重金属：汞、铬、镉、铅、铜、锌和砷具有很高的毒性，长期存在于环境中。应提供便携式和现场代表性制造商及其代表性产品(美国尼顿公司)、室内环境监测仪器、甲醛分析仪、甲醛：毒性、原位营养盐分析仪。1.2原位分析仪器系统、传感器、hach亚硝酸盐氮分析仪、亚硝酸盐氮分析仪、hi9147便携式防水溶解氧分析仪和腔衰荡光谱(crds)是近年来发展迅速的高灵敏度吸收光谱检测技术。光源为激光器，衰荡腔由两个反射率为99%的反射镜组成，待测气体在衰荡腔内。当脉冲激光束进入衰荡腔时，它在两个腔镜之间来回反射形成振荡，腔镜的透射、衍射和样品吸收会削弱光强。检测器

7、可以检测透射光强随时间的变化，并测量光在腔内的衰荡时间。样品吸收越强，响铃时间越短。根据朗伯-比尔定律，随着光波的衰减，在腔外可以检测到指数衰减的光强信号。通过测量存在和不存在(空白)吸收介质时的停转时间，可以计算出被测介质的浓度。CRDS技术可用于痕量气体分析：测定大气中的氮氧化物，检测超纯气体杂质，以及气体中的微量水分。背景信号干扰小，测量光脉冲在腔内的衰荡时间，与激光强度的变化无关。吸收光路长，灵敏度高。光束在腔内来回反射多次，吸收光路可达几公里甚至几十公里。无需对标准物质进行定量，被测物质的浓度只与有无介质的衰减时间和介质的吸收系数有关。酸碱度传感器和温度传感器、酸碱度传感器、水温计一

8、次性传感器、拉曼光谱正在迅速成为许多应用领域中最流行的化学识别技术。拉曼光谱适用于分析没有永久偶极矩的分子，这是红外技术无法分析的。拉曼技术的优点：非侵入性：可通过玻璃或塑料取样，非破坏性：样品可重复使用，测量速度快：典型测量时间为5-30秒，介质应较宽，包括水溶液、粉末、片剂、凝胶和各种表面。应用范围用于测定非极性分子的键长，识别溶液中的有机和无机物质。用于分析固体、液体和气体样品成分的玻璃或塑料容器不会影响测量。基本配置包括一个单色光源，通常是激光，用于激发样品，然后散射光由分光计收集。海洋光学提供了几种集成、注射流和蠕动泵：将水样连续注入1毫升的样品环，并定期注入中央膜入口质谱仪系统(M

9、IMS)。注射流动系统放置在一个单独的容器中，该容器可为传感器提供空间，并将注射流动系统与分析仪分开，以减少损坏。四极杆质量过滤器和电子系统：包括：质量分析仪、真空室、膜入口检测器、涡轮分子泵和控制器、带72M磁盘的CardPC主板和配电板。丹麦Unisense公司的微电极研究系统，微电极尖端的外径从3米500米不等。测量指标为O2、H2S、H2、N2O、NO、酸碱度、氧化还原电位、温度、微流量和扩散率。微电极研究土壤细菌的呼吸和气体消耗速率：1 .微电极穿透土壤的不同深度，测量原位呼吸速率、气体产生速率，如H2S产生速率和N2O产生速率。用于研究呼吸或气体产生速率(光合作用)的垂直分布。2.

10、将土壤样品放入密闭的微型呼吸瓶中，测量细菌呼吸速率(O2)、反硝化速率(N2O、NO)、气体产生/消耗速率(H2、H2S)。测量精度达到100牛米/小时.微量呼吸瓶塞上有毛细孔，测量时用硅油封住毛细孔，将微电极从毛细孔放入微量呼吸瓶中。见：http:/www . vz-HACH在线TOC分析仪，1.3在线分析仪器，总磷在线分析仪，所需知识点，测定方法原理，化学知识，仪器工作原理，仪器分析，物理仪器硬件，机械制造和电子仪器控制软件，计算机知识，远程数据采集和仪器控制网络知识，2。海洋和环境监测系统示例，2.1监测系统概述，物联网概念，物联网是指通过传感设备和通信手段使物体完全互联的网络，包括物体

11、之间的互联，以及人与物体之间的互联。自动实时测量、识别、定位、跟踪和监控对象。继计算机、互联网/移动通信网络之后的第三次世界信息产业浪潮。产业链的价值是互联网的30倍。传感器是物联网中信息获取和对象控制的主要环节，其性能决定了物联网的性能。物联网的应用，1。自然灾害监测、环境监测、交通监测和公共领域的公共设施。2.监测商业市场中的工业、农业、物流和商业。3.个人和家庭领域的智能家庭、远程医疗和健康监测。2.2水质监测系统，主要性能指标：监测参数包括：氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐、总氮、总磷等可选测量参数：硅酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化物、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、铜和镍的溶解度，地下水和

12、地表水水质营养物自动监测站，连续无人值守自动分析，可在测量间隔设置低试剂消耗、 每组分析仅消耗几百微升试剂，试剂盒可连续自动监测数周至一个月以上(取决于测量方法和测量间隔)。 内置微型计算机、显示屏和键盘、数据采集和时钟，具有样品超范围自动稀释功能。自动存储多达400组日期和时间吸光度和浓度数据。自动校准电源可配备标准交流电源、风光互补电源或太阳能。德国瓦尔登海观测站：研究北海的营养循环和输出，并使用MicroMAC1000测定溶解的甲烷、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐和硅酸盐。数据表明，每年春季浮游生物数量增加，营养盐浓度也随之增加。).甲烷含量随潮汐变化，低潮时最大；这表明海岸滩涂沉积

13、物是甲烷的主要来源。2.3空气监测系统，江阴陈佳光电科技有限公司AQMS环境空气质量监测系统，sAir4000系统功能：自动采样处理，连续分析手动或自动零点校准可增强自动吹扫维护和自动校准系统；故障自诊断、声光报警传感器自诊断、污染源排放连续检测系统、 水污染检测恶臭检测常用烟气分析仪分析环境大气恶臭污染物填埋气体检测器火力发电厂烟尘连续监测系统水泥厂大气污染物排放检测系统焦炉大气污染物排放重点检测项目电解铝行业污染物排放重点检测项目氧化铝行业污染物排放重点检测项目铁合金行业污染物排放重点检测项目电石行业污染重点检测项目污染物排放重点检测项目：工业炉窑大气污染物排放监测啤酒行业，土壤入渗水质在

14、线观测系统，2.4土壤监测系统，土壤入渗水质在线观测系统。 土壤入渗是地下水污染的主要途径之一。另一方面，在渗透过程中，土壤根和微生物可以吸收和吸收地表水污染。它由一个小型蒸散发观测单元和一个在线水质分析单元组成，能够精确测量土壤湿度、降雨量、土壤蒸散发量、土壤漏水量和漏水水质。它可用于监测土壤渗漏的水质，研究土壤入渗与地下水污染的关系，观察和研究地下水污染的防治和修复。主要性能指标：自动采集和测量不同深度的土壤入渗水(自由水)，研究土壤剖面中入渗水的水质，克服传统土壤采样、土壤样品处理和溶液提取、操作过程中的误差以及操作引起的理化变化等问题。(特别是，土壤取样溶液提取方法实际上不是原位渗透水

15、(自由水)。)测量参数包括：总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化物、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、铜、镍、可溶性铁、苯酚和氰化物，3。我院海洋环境监测仪器研发进展，3.1多通道养分场分析系统863项目检测通道：活性磷、亚硝酸盐、氮、氨氮等科学难题和创新解决，贫营养区表层养分含量极低，常规仪器和方法无法准确定量。通过富集柱和流动技术，解决了关键技术问题。多通道船载活性磷、硝态氮、亚硝态氮和铵态氮分析仪。1)灵敏度高，受海水基地干扰小。2)试剂易于储存，消耗少，适合在海洋中长期工作。3)模块化、规范化、高度集成化和自动化，适用于舰载。2007年9月南海SITES站和2009年8月南海KK1站的船载营养分析系统、活性磷垂直分布图、硝态氮垂直分布图、亚硝态氮垂直分布图和铵态氮垂直分布图、上述方法和仪器检测限低、自动化程度高、安全可靠。它具有“不晕船”的特点，能够满足远洋船舶现场分析的要求。3.2多通道海水碳酸盐原位监测系统，863主体检测通道：酸碱度，二氧化碳分压，总碱度，ta，溶解无机碳DIC，AF 2400 IR=1.29，液芯波导型，液芯波导型，AF材料：低折射率，高透气性，光谱测量原理，指示剂颜色变化logp