海洋与环境监测仪器及其研发进展海洋与环境监测仪器及其研发进展（理化参数仪器）（理化参数仪器）厦门大学厦门大学环境与生态学院环境与生态学院袁袁东东星星2012.10内容提要内容提要引子引子1.海洋与环境监测仪器系统的分类及应用海洋与环境监测仪器系统的分类及应用1.1 便携式（现场）分析仪器便携式（现场）分析仪器1.2 原位分析系统原位分析系统1.3 在线在线分析系统分析系统2.海洋与环境监测系统举例海洋与环境监测系统举例2.1 监测系统概述监测系统概述2.2 水质监测系统水质监测系统2.3 大气监测系统大气监测系统2.4 土壤监测系统土壤监测系统3.本院海洋环境监测仪器的研发进展本院海洋环境监测仪器的研发进展3.1 多通道营养盐现场分析系统多通道营养盐现场分析系统3.2 多通道海水碳酸盐原位监测系统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表层海水中痕量铁的测定3.5 在线过滤器在线过滤器3.6 研发关键研发关键内容提要内容提要引子引子l仪器是认知世界的工具，是对物理量、工程量、生物量等进行观测、测量、计量、监测及控制的重要手段。l科学仪器与技术是现代科技的重要学科之一，并与现代科学技术的许多学科有着紧密的联系，它的整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一。中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告环境监测仪器是分析仪器中的环境监测仪器是分析仪器中的特殊类别特殊类别l应用场合应用场合 现场、原位、在线现场、原位、在线l应用对象应用对象 基底复杂基底复杂l特别要求特别要求 小型、灵敏、快速、自动化小型、灵敏、快速、自动化环境监测系统的特点环境监测系统的特点1998-2003年我国分析仪器的年我国分析仪器的年进口金额（万美元）年进口金额（万美元）邓勃，王庚辰，汪正范编著，分析仪器与仪器分析概论我国仪器仪表产业的一些统计数据我国仪器仪表产业的一些统计数据年份年份总产值(亿元元)，比上年增比上年增长(%)销售售(亿元元)，比上年增比上年增长(%)利利润(亿元元)，比上年增比上年增长(%)2009年年4050，8.83945，9.11263，17.292010年年5253，29.35116，29.4387，46.64预计2015年年10000，年均，年均15出口出口 (亿美元美元)，比上年增减比上年增减(%)进口口 (亿美元美元)，比上年增减比上年增减(%)进出口逆差出口逆差(亿美元美元)2009年年(金融危机影响金融危机影响)106.55，降，降8.0208.70，4.9102.152010年年142.78，增，增34.01289.55，增，增38.74146.77预计2015年年300中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告我国科学仪器产业现状我国科学仪器产业现状p在高端产品、创新研究方面，遭遇国外垄在高端产品、创新研究方面，遭遇国外垄断、技术封锁。断、技术封锁。p在中低端产品方面，有自己的产品，但关在中低端产品方面，有自己的产品，但关键技术还是依赖进口。键技术还是依赖进口。p缺乏关键的核心技术，缺乏对工艺和关键缺乏关键的核心技术，缺乏对工艺和关键材料的深入研究。材料的深入研究。p企业分散，缺乏合作。企业分散，缺乏合作。p用户对国产仪器缺乏信任。用户对国产仪器缺乏信任。中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告我国的一些成果举例我国的一些成果举例地球物理领域地球物理领域吉林大学和水利部：磁共振找水仪，可测地下吉林大学和水利部：磁共振找水仪，可测地下150m深度以内的地下水（位置、厚度、含水量，等）深度以内的地下水（位置、厚度、含水量，等）环境监测、食品检测领域环境监测、食品检测领域生物传感器、应急和遥感监测、自动监测和物联网生物传感器、应急和遥感监测、自动监测和物联网杭州电子科技大学：深海极端环境探测与采样装备技杭州电子科技大学：深海极端环境探测与采样装备技术，深海热液保压采样器，可在深海术，深海热液保压采样器，可在深海2300m热液地区热液地区采集保相热液样品。采集保相热液样品。华南农业大学：农业食品中有机磷农药等残留快速监华南农业大学：农业食品中有机磷农药等残留快速监测技术与应用，建立了酶抑制法和免疫法两类检测体测技术与应用，建立了酶抑制法和免疫法两类检测体系。系。中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告我国的一些成果举例我国的一些成果举例广东省微生物研究所：食品微生物安全快速检测广东省微生物研究所：食品微生物安全快速检测与高效控制技术，病毒、微生物检测。与高效控制技术，病毒、微生物检测。杭州聚光科技：烟气排放连续监测系统，光纤光杭州聚光科技：烟气排放连续监测系统，光纤光谱气体分析技术。谱气体分析技术。中科院合肥光学精密机械研究所，大气环境激光中科院合肥光学精密机械研究所，大气环境激光雷达检测系统，监测气溶胶、雷达检测系统，监测气溶胶、O3、SO2、NO2、温湿度、气压、风速风向。温湿度、气压、风速风向。中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告为贯彻落实为贯彻落实国家中长期科学与技术发展规划纲要（国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）年），推动我国重大科研仪器设备自主研制工作，财，推动我国重大科研仪器设备自主研制工作，财政拨专款设立政拨专款设立“国家重大科研仪器设备研制专项国家重大科研仪器设备研制专项”，由国家，由国家自然科学基金委员会负责管理，立项建议由有关部门组织推自然科学基金委员会负责管理，立项建议由有关部门组织推荐。试点期间暂由教育部和中国科学院作为项目组织推荐部荐。试点期间暂由教育部和中国科学院作为项目组织推荐部门。门。为贯彻落实为贯彻落实国家中长期科学和技术发展规划纲要（国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）年）和和国家国家“十二五十二五”科学和技术发展规划科学和技术发展规划，提，提高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备水平，国家高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备水平，国家科技部、财政部设立了科技部、财政部设立了“国家重大科学仪器设备开发专项国家重大科学仪器设备开发专项”。2011年，年，“国家重大科研仪器设备研究专项国家重大科研仪器设备研究专项”和和“国家重大国家重大科学仪器设备开发专项科学仪器设备开发专项”的启动和实施，极大地激活了科技的启动和实施，极大地激活了科技界、企业界科学仪器自主创新的创造力，标志我国科学仪器界、企业界科学仪器自主创新的创造力，标志我国科学仪器技术和产业进入新的发展阶段。技术和产业进入新的发展阶段。我国海洋监测手段和仪器现状我国海洋监测手段和仪器现状远远落后于发达国家。除了温盐深测定仪外，尚无其他远远落后于发达国家。除了温盐深测定仪外，尚无其他理化监测仪器的成型产品和规模厂家；在大洋监测仪器理化监测仪器的成型产品和规模厂家；在大洋监测仪器方面是空白。方面是空白。类别产品品公司名公司名温温盐深深测定定仪温温盐深深测定定仪温度深度温度深度监测仪青青岛国科海洋国科海洋环境工程技境工程技术有限公司有限公司http:/www.qdgk863.com/其他其他仪器器波浪、水文、气象波浪、水文、气象观测仪器器山山东省科学院海洋省科学院海洋仪器器仪表研究所表研究所http:/www.sdioi.com/波浪浮波浪浮标和水文气象浮和水文气象浮标中山市探海中山市探海仪器有限公司器有限公司http:/www.china-osb.com便携式数字便携式数字测深深仪、声学、声学浅地浅地层剖面系剖面系统、多波束、多波束测深深仪上海地海上海地海仪器有限公司（可能是代理）器有限公司（可能是代理）（香港地海科技有限公司国内公司香港地海科技有限公司国内公司）http:/www.geo-marine-tech.com.cn水声水声仪器器杭州瑞声海洋杭州瑞声海洋仪器有限公司器有限公司（中国船舶重工集（中国船舶重工集团公司第七一五研究所的控股公司）公司第七一五研究所的控股公司）http:/www.hzrs.com.cn水文水文仪器器南京丹杰科技有限公司南京丹杰科技有限公司（依托（依托中国船舶中国船舶总公司七公司七二四研究所二四研究所）http:/danjie.shuoyi.com国际情况国际情况产业主要分布在美国和加拿大，英国、德国等国有若干。产业主要分布在美国和加拿大，英国、德国等国有若干。代表性公司：美国代表性公司：美国EnviroTech公司、美国公司、美国Subchem公司、公司、美国美国Sea-Bird电子公司、加拿大电子公司、加拿大Satlantic公司、加拿大公司、加拿大RBR公司、加拿大公司、加拿大Pro-Oceanus公司，等。公司，等。相当一部分企业（如美国相当一部分企业（如美国YSI公司）并非仅仅生产海洋专用公司）并非仅仅生产海洋专用仪器，很多海洋理化监测仪器与一般水环境理化参数监测仪器，很多海洋理化监测仪器与一般水环境理化参数监测仪器通用。仪器通用。类别产品品公司名公司名营养养盐测定定仪ISUS V3硝酸盐硝酸盐测定定仪加拿大加拿大Satlantic公司公司http:/www.satlantic.com/硝硝酸盐酸盐、氨氮、活性磷原位、氨氮、活性磷原位测定定仪美国美国EnviroTech公司公司http:/www.n-virotech.com/http:/www.EnviroTech.com/时间序列序列营养养盐剖面剖面仪美国美国subchem公司公司www.subchem.com硝硝酸盐酸盐、氨氮、活性磷原位、氨氮、活性磷原位测定定仪，现场测定定仪美国美国YSI 公司公司http:/www.ysi.comhttp:/www.ysi-china.com/cn/溶解溶解态气体气体测定定仪DO-1050自容式溶氧自容式溶氧仪和和TDO-2050水温溶水温溶氧氧仪加拿大加拿大RBR公司公司www.rbr-global.com甲甲烷测量量仪4类：Classic METS，K-METS，IR-METS，W-METS德国德国Franatech公司公司http:/www.franatech.com/氢气气测量量仪、光学溶氧、光学溶氧仪、硫化、硫化氢测量量仪德国德国Franatech公司公司PSI CO2-Pro二氧化碳二氧化碳测定定仪PSI GTD-Pro（Gas Tension Device）总溶溶解气体解气体压力力仪加拿大加拿大Pro-Oceanus公司公司http:/www.pro-oceanus.com/ SAMI-CO2二氧化碳二氧化碳测定定仪美国美国Sunburst Sensors公司公司http:/www.sunburstsensors.com温温盐深深测定定仪及附属及附属探探头盐度、温度、度、温度、压力、溶氧等海洋理化参数力、溶氧等海洋理化参数测定定仪美国美国Sea-Bird 电子公司子公司http:/www.seabird.com/XR-620 多参数多参数 CTD 水水质剖面剖面仪（电导、温度、深度、温度、深度、pH/ORP、DO、荧光、光、CDOM、浊度、透射率、有效光合度、透射率、有效光合辐照照度（度（PAR）等，任意）等，任意组合。合。加拿大加拿大RBR公司公司www.rbr-global.comXR-420 CTD，一款小巧的高精度，一款小巧的高精度CTD，自自动测量温度、量温度、电导和深度。和深度。加拿大加拿大RBR公司公司CDOM测定定 Seapoint Ultraviolet Fluorometer美国美国Seapoint Sensors公司公司.http:/www.seapoint.com/1.1便携式（现场）分析仪器便携式（现场）分析仪器1.海洋与环境监测仪器系统的分类及应用海洋与环境监测仪器系统的分类及应用便携式水质分析仪器便携式水质分析仪器代表性厂家：代表性厂家：美国美国HACHHACH公司公司代表性产品：代表性产品：各种便携式现场水质分析仪器各种便携式现场水质分析仪器HACH多参数水质分析仪多参数水质分析仪HACHPCII磷酸盐水质分析仪磷酸盐水质分析仪水质监测仪器水质监测仪器HACHDR/2800便携式分光光度计便携式分光光度计磷：富营养化磷：富营养化生物发光检测生物发光检测辐射监测仪器辐射监测仪器便携式重金属检测仪器便携式重金属检测仪器重金属：重金属：Hg,Cr,Cd,Pb,Cu,Zn,As毒性强、在环境中长久存在毒性强、在环境中长久存在便携式、现场应有便携式、现场应有代表性厂家及其代表性产品代表性厂家及其代表性产品（美国（美国Niton公司）公司）室内环境监测仪器室内环境监测仪器甲醛分析仪甲醛分析仪甲醛：毒害甲醛：毒害原位营养盐分析仪器原位营养盐分析仪器1.2原位分析仪器系统原位分析仪器系统传感器传感器HACHNITRATAXsc硝氮分析仪硝氮分析仪nitrataxsc硝氮分析仪硝氮分析仪hi9147便携式防水溶解氧测定仪便携式防水溶解氧测定仪光腔衰荡光谱技术光腔衰荡光谱技术(CavityRingDownSpectroscopy,CRDS)是近几年来迅速发展起来的一种高灵敏度的吸是近几年来迅速发展起来的一种高灵敏度的吸收光谱检测技术。收光谱检测技术。光源为激光器光源为激光器,衰荡腔由两个反射率衰荡腔由两个反射率 99%的反射镜组成的反射镜组成,衰荡腔中为被测气体衰荡腔中为被测气体,当脉冲激光束入射衰荡腔后当脉冲激光束入射衰荡腔后,在两在两个腔镜之间来回反射而形成振荡个腔镜之间来回反射而形成振荡,光强会因腔镜透射、衍光强会因腔镜透射、衍射、样品的吸收而减弱射、样品的吸收而减弱,检测器可探测到透射光强随时间检测器可探测到透射光强随时间的变化，测定光在腔中的衰荡时间。样品吸收越强，衰的变化，测定光在腔中的衰荡时间。样品吸收越强，衰荡时间越短。荡时间越短。根据朗伯根据朗伯-比尔定律，随着光波的衰荡，在腔外可以探比尔定律，随着光波的衰荡，在腔外可以探测到随指数衰减的光强信号。测到随指数衰减的光强信号。通过测量存在和不存在通过测量存在和不存在(空空白白)吸收介质时的衰荡时间，可以计算出被测介质的浓度。吸收介质时的衰荡时间，可以计算出被测介质的浓度。CRDS技术可用于痕量气体分析：大气氮氧化物测定、技术可用于痕量气体分析：大气氮氧化物测定、超纯气杂质检测、气体中痕量水分超纯气杂质检测、气体中痕量水分特点特点背景信号干扰小背景信号干扰小，测量的是光脉冲在腔内的衰荡时间，测量的是光脉冲在腔内的衰荡时间，与激光强度的变化无关。与激光强度的变化无关。吸收光程长，灵敏度高吸收光程长，灵敏度高，光束在腔中来回反射多次，吸，光束在腔中来回反射多次，吸收光程可达数千米，乃至几十千米。收光程可达数千米，乃至几十千米。无需标准物质定量无需标准物质定量，被测物质的浓度仅与有无介质时的，被测物质的浓度仅与有无介质时的衰荡时间及介质的吸收系数有关。衰荡时间及介质的吸收系数有关。pH传感器和温度传感器传感器和温度传感器pH传感器传感器温度传感器温度传感器水温计水温计抛弃式传感器抛弃式传感器在很多应用领域，拉曼光谱正迅速地成为最受欢在很多应用领域，拉曼光谱正迅速地成为最受欢迎的化学鉴定技术。迎的化学鉴定技术。拉曼光谱法适合分析无永久电偶极矩的分子，这拉曼光谱法适合分析无永久电偶极矩的分子，这类分子无法用红外技术分析。类分子无法用红外技术分析。拉曼技术优势：拉曼技术优势：非侵入性：可以透过玻璃或者塑料采样非侵入性：可以透过玻璃或者塑料采样非破坏性：样品可以重复使用非破坏性：样品可以重复使用测量迅速：典型的测量时间测量迅速：典型的测量时间5-305-30秒秒应有介质广，包括水溶液，粉末，药片，凝胶和应有介质广，包括水溶液，粉末，药片，凝胶和各种表面。各种表面。应用范围应用范围用来确定非极性分子的键长，鉴别溶液中的有机用来确定非极性分子的键长，鉴别溶液中的有机物和无机物。物和无机物。用来分析固体，液体和气体的样品组分，玻璃或用来分析固体，液体和气体的样品组分，玻璃或者塑料容器不影响测量。者塑料容器不影响测量。基本配置基本配置包括一个单色光源，通常是激光器，用来激包括一个单色光源，通常是激光器，用来激发样品，再由光谱仪收集散射光。发样品，再由光谱仪收集散射光。海洋光学提供几种一体化的拉曼传感系统海洋光学提供几种一体化的拉曼传感系统AML AML 公司的公司的In-In-SpectrSpectr 水下质谱仪是世界上第水下质谱仪是世界上第一台商用便携式水下质一台商用便携式水下质谱仪。谱仪。用户可以把水下质谱仪用户可以把水下质谱仪投放到水中，连续不断投放到水中，连续不断地在现场采集样本，而地在现场采集样本，而不需要等上几天才能获不需要等上几天才能获得远离现场的实验室的得远离现场的实验室的数据。数据。In-In-SpectrSpectr 水下质谱仪水下质谱仪采用的是多通道蠕动泵采用的是多通道蠕动泵和四极杆滤质器。和四极杆滤质器。注入流和蠕动泵：注入流和蠕动泵：水样不断注入水样不断注入1mL 1mL 的样品环，定期注入位于中心的样品环，定期注入位于中心的膜进样口质谱仪系统（的膜进样口质谱仪系统（MIMSMIMS）。注入流系统被）。注入流系统被放在单独的容器中，这个容器可以为传感器提供放在单独的容器中，这个容器可以为传感器提供空间，并把注入流系统和分析器分开以减少损害。空间，并把注入流系统和分析器分开以减少损害。四极杆滤质器和电子系统：四极杆滤质器和电子系统：包括：质量分析器、真空室、膜进样口探测器、包括：质量分析器、真空室、膜进样口探测器、涡轮分子泵及控制器、带涡轮分子泵及控制器、带72M72M磁盘的磁盘的CardPCCardPC 母板母板和配电板。和配电板。丹麦丹麦Unisense公司的微电极研究系统公司的微电极研究系统微电极尖端外径从微电极尖端外径从3m500m不等不等测量指标：测量指标：O2、H2S、H2、N2O、NO、pH、氧化还原电位、温度、微流速、扩散率氧化还原电位、温度、微流速、扩散率微电极研究土壤细菌呼吸和产气耗气速率方式：微电极研究土壤细菌呼吸和产气耗气速率方式：1 1、微电极刺进不同深度土壤，测量原位呼吸速率、微电极刺进不同深度土壤，测量原位呼吸速率、产气速率、如产产气速率、如产H H2 2S S的速率、产的速率、产N N2 2O O的速率等。用于的速率等。用于研究呼吸或产气速率（光合）的垂直分布。研究呼吸或产气速率（光合）的垂直分布。2 2、将土壤样品装在密闭的微呼吸瓶中，测量细菌呼、将土壤样品装在密闭的微呼吸瓶中，测量细菌呼吸速率吸速率(O(O2 2) )，反硝化速率，反硝化速率(N(N2 2O O，NO)NO)，产，产/ /耗气速率耗气速率(H(H2 2，H H2 2S)S)。测量精度达到。测量精度达到 nM/hnM/h。微呼吸瓶塞上有。微呼吸瓶塞上有毛细孔，测量时用硅油封住毛细孔，微电极从毛细毛细孔，测量时用硅油封住毛细孔，微电极从毛细孔中放进去进入微呼吸瓶内。孔中放进去进入微呼吸瓶内。详见：详见：http:/www.vz-http:/www.vz-unisense.com/weihuxi/html/?60.htmlunisense.com/weihuxi/html/?60.htmlHACH在线在线TOC分析仪分析仪1.3在线分析仪器在线分析仪器总磷在线测定仪总磷在线测定仪要求的知识要点要求的知识要点p测定方法原理测定方法原理化学知识化学知识p仪器工作原理仪器工作原理仪器分析和物理学仪器分析和物理学p仪器硬件仪器硬件机械制造和电子学机械制造和电子学p仪器控制软件仪器控制软件计算机知识计算机知识p远程数据采集和仪器控制远程数据采集和仪器控制网络知识网络知识2.海洋与环境监测系统举例海洋与环境监测系统举例2.1 监测系统概述监测系统概述物联网的概念物联网的概念物联网物联网(The Internet of Things)(The Internet of Things)是指将物体通是指将物体通过传感设备、通信手段实现全面互联的网络，包过传感设备、通信手段实现全面互联的网络，包括物与物之间的互联互通，也包括人与物之间的括物与物之间的互联互通，也包括人与物之间的互联互通。互联互通。自动、实时地对物体进行测量、识别、定位、追自动、实时地对物体进行测量、识别、定位、追踪、监控。踪、监控。继计算机、互联网继计算机、互联网/ /移动通信网之后的世界信息产移动通信网之后的世界信息产业的第三次浪潮。产业链价值比互联网大业的第三次浪潮。产业链价值比互联网大3030倍。倍。传感器是物联网获取信息和实现物体控制的首要传感器是物联网获取信息和实现物体控制的首要环节，其性能决定物联网的性能。环节，其性能决定物联网的性能。物联网的应用物联网的应用1. 1. 公共领域公共领域自然灾害的监控、环境监测、交通监控、自然灾害的监控、环境监测、交通监控、公共设施监控。公共设施监控。2. 2. 商业市场商业市场工业、农业、物流、商业的监控。工业、农业、物流、商业的监控。3. 3. 个人和家庭领域个人和家庭领域智能家居、远程医疗、健康监测。智能家居、远程医疗、健康监测。在线监测站系统在线监测站系统现场、自动、连续现场、自动、连续2.2 2.2 水质监测系统水质监测系统主要性能指标：主要性能指标：监测参数包括：氨氮、硝氮、监测参数包括：氨氮、硝氮、亚硝氮、磷酸盐、总氮、总磷亚硝氮、磷酸盐、总氮、总磷其他可选配测量参数：硅酸其他可选配测量参数：硅酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化物、盐、硫酸盐、氯化物、硫化物、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、铜、镍可溶性铁等离子浓度、铜、镍可溶性铁等离子浓度、酚指数、氰化物指数、碱度、酚指数、氰化物指数、碱度、色度、硬度、乙二醇、联氨、色度、硬度、乙二醇、联氨、氯、单氯氨等。氯、单氯氨等。地下水、地表水水质营养盐自动监测站地下水、地表水水质营养盐自动监测站 连续无人值守自动分析连续无人值守自动分析，测量间隔时间可设置，测量间隔时间可设置 低试剂消耗量低试剂消耗量，每组分析仅消耗几百微升的试剂，每组分析仅消耗几百微升的试剂，试剂盒一次可连续自动监测几周至试剂盒一次可连续自动监测几周至1 1 个月以上（根据个月以上（根据测量方法和测量间隔而定）测量方法和测量间隔而定） 具备样品具备样品超量程自动稀释超量程自动稀释功能功能 内置微型电脑、显示屏和键盘、数采及时钟，自内置微型电脑、显示屏和键盘、数采及时钟，自动存储日期、时间动存储日期、时间 吸光值和浓度最多吸光值和浓度最多400 400 组数据组数据 自动校准自动校准 电源可选配标准交流电源、风光互补供能或太阳电源可选配标准交流电源、风光互补供能或太阳能能德国瓦登海观测站德国瓦登海观测站：研究营养盐：研究营养盐循环以及对北海的输出，利用循环以及对北海的输出，利用MicroMAC1000测定溶解甲烷、测定溶解甲烷、铵氮、硝氮、亚硝氮、磷酸盐、铵氮、硝氮、亚硝氮、磷酸盐、硅酸盐硅酸盐。数据显示营养盐浓度在。数据显示营养盐浓度在每年春季随着随浮游生物的增加每年春季随着随浮游生物的增加而增加（而增加（？）。）。甲烷的含量随着潮汐而变化的规甲烷的含量随着潮汐而变化的规律，在退潮时最大；表明海边潮律，在退潮时最大；表明海边潮滩沉积物是甲烷的主要来源。滩沉积物是甲烷的主要来源。便携式水质在线分析仪便携式水质在线分析仪MicroMAC10002.3 大气监测系统大气监测系统江阴市嘉臣光电科技有限公司江阴市嘉臣光电科技有限公司AQMS环境空气质量监测环境空气质量监测系统系统sAir4000系统功能：系统功能：自动采样处理，连续分析自动采样处理，连续分析手动或自动零点校准手动或自动零点校准可以增强自动吹扫维护、自动标定系统可以增强自动吹扫维护、自动标定系统;故障自诊断，声光报警故障自诊断，声光报警传感器自诊断传感器自诊断污染源排放连续检测系统污染源排放连续检测系统水污染检测水污染检测恶臭检测恶臭检测常用烟气分析仪常用烟气分析仪环境大气恶臭污染物环境大气恶臭污染物分析分析垃圾填埋场气体检测仪垃圾填埋场气体检测仪火电厂烟尘连续监测系统火电厂烟尘连续监测系统水泥厂大气污染物排放水泥厂大气污染物排放炼焦炉大气污染物排放检测系统炼焦炉大气污染物排放检测系统钢铁工业污染物排放重点检测项目钢铁工业污染物排放重点检测项目电解铝工业污染物排放重点检测项目电解铝工业污染物排放重点检测项目氧化铝工业污染物排放重点检测氧化铝工业污染物排放重点检测铁合金工业污染物排放重点检测项目铁合金工业污染物排放重点检测项目电石工业污染物排放重点检测项目电石工业污染物排放重点检测项目工业炉窑大气污染物排放监测工业炉窑大气污染物排放监测啤酒工业污染物排放监测项目啤酒工业污染物排放监测项目土壤入渗水质在线观测系统土壤入渗水质在线观测系统2.4 2.4 土壤监测系统土壤监测系统土壤入渗水质在线观测系统土壤入渗水质在线观测系统土壤渗透是地下水污染的主要途径之一，另一方土壤渗透是地下水污染的主要途径之一，另一方面，在渗透过程中，土壤根系及微生物等又对地面，在渗透过程中，土壤根系及微生物等又对地表水污染有吸收消纳作用。表水污染有吸收消纳作用。由小型蒸渗观测单元和水质在线分析单元组成，由小型蒸渗观测单元和水质在线分析单元组成，精密测量土壤水分、降水量、土壤蒸散、土壤水精密测量土壤水分、降水量、土壤蒸散、土壤水渗漏及渗漏水水质。渗漏及渗漏水水质。可用于土壤渗漏水水质监测、土壤渗透与地下水可用于土壤渗漏水水质监测、土壤渗透与地下水污染的关系研究、地下水污染防治与修复观测研污染的关系研究、地下水污染防治与修复观测研究等。究等。主要性能指标：主要性能指标：自动采集、测定不同深度的土壤渗透水（游离水）自动采集、测定不同深度的土壤渗透水（游离水），研究土壤剖面渗透水的水质状况，克服传统的，研究土壤剖面渗透水的水质状况，克服传统的土壤采样、土壤样品处理和溶液提取的繁琐、操土壤采样、土壤样品处理和溶液提取的繁琐、操作过程的误差及操作造成的理化变化等问题。作过程的误差及操作造成的理化变化等问题。（特别是土壤采样溶液提取法测量的实际上不是原（特别是土壤采样溶液提取法测量的实际上不是原位渗透水位渗透水( (游离水游离水) )）测量参数包括：总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、测量参数包括：总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化总磷、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氯化物、硫化物、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、铜、镍、可物、砷、铬、硼、钙、锌、锰、铝、铜、镍、可溶性铁、酚、氰化物、碱度、色度、硬度、乙二溶性铁、酚、氰化物、碱度、色度、硬度、乙二醇、联氨、氯、单氯氨等醇、联氨、氯、单氯氨等3030多个。多个。3.本院海洋环境监测仪器的研发进展本院海洋环境监测仪器的研发进展3.1多通道营养盐现场分析系统多通道营养盐现场分析系统863863课题课题检测通道：检测通道：活性磷活性磷亚硝氮亚硝氮硝氮硝氮氨氮氨氮解决的科学问题和创新点解决的科学问题和创新点寡营养区表层营养盐含量极低，常规仪器及方寡营养区表层营养盐含量极低，常规仪器及方法无法准确定量。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。通过富集柱和流动技术，解决了关键技术问题。活性磷、硝氮、亚硝氮、铵氮的多通道船载分活性磷、硝氮、亚硝氮、铵氮的多通道船载分析仪。析仪。1）灵敏度高，海水基底干扰小。）灵敏度高，海水基底干扰小。2）试剂易于保存、消耗量小，适用于远洋长期工作。）试剂易于保存、消耗量小，适用于远洋长期工作。3）模块化，归一化、集成度和自动化程度高，适用于）模块化，归一化、集成度和自动化程度高，适用于船载。船载。船载营养盐分析系统船载营养盐分析系统2007年年9月南海月南海SEATS站站2009年年8月南海月南海KK1站站活性磷垂直分布图活性磷垂直分布图硝氮垂直分布图硝氮垂直分布图2007年年9月南海月南海SEATS站站2009年年8月南海月南海KK1站站亚硝氮垂直分布图亚硝氮垂直分布图铵氮垂直分布图铵氮垂直分布图 上述方法和仪器上述方法和仪器检测限低检测限低自动化程度高自动化程度高安全可靠，具有安全可靠，具有“不晕船不晕船”的特性的特性可以满足远洋船上现场分析的要求可以满足远洋船上现场分析的要求3.2多通道海水碳酸盐原位监测系统多通道海水碳酸盐原位监测系统863课题课题检测通道：检测通道：pH二氧化碳分压二氧化碳分压pCO2总碱度总碱度TA溶解无机碳溶解无机碳DICAF 2400 IR=1.29Quartz, IR=1.46Water, IR=1.33型型 液芯波导管液芯波导管 型液芯波导管型液芯波导管AF材料：材料：低折光率，高透气性低折光率，高透气性分光法测定原理分光法测定原理CO2酸碱指示剂酸碱指示剂缓冲液缓冲液CO2渗透管渗透管CO2分光光度计分光光度计CO2CO2CO2指示剂颜色发生变化指示剂颜色发生变化logpCO2=aRCO2+b解决的科学问题和创新点解决的科学问题和创新点大气大气CO2变化而产生的海水变化而产生的海水CO2信号变化很信号变化很小。无法采集和储存小。无法采集和储存CO2样品。样品。原位测定海水和大气中的二氧化碳分压原位测定海水和大气中的二氧化碳分压(pCO2)。多通道碳酸盐体系原位传感系统，精确测定多通道碳酸盐体系原位传感系统，精确测定pH和和pCO2、总碱度、溶解无机碳等、总碱度、溶解无机碳等4个指个指标。标。3.3水质荧光示踪剂在线自动监测系统水质荧光示踪剂在线自动监测系统企业委托项目企业委托项目研发背景研发背景钢厂钢厂/电厂循环冷却水运行过程中存在的问题电厂循环冷却水运行过程中存在的问题循环水中钙、镁离子不断浓缩，造成用水设备内循环水中钙、镁离子不断浓缩，造成用水设备内部表面结垢，降低传热效益，甚至堵塞管道。因部表面结垢，降低传热效益，甚至堵塞管道。因此需要添加水处理试剂。此需要添加水处理试剂。现有水处理剂监测方法上的不足现有水处理剂监测方法上的不足测定总磷，离线操作，繁琐，耗时长，不能满足测定总磷，离线操作，繁琐，耗时长，不能满足实时控制的要求。实时控制的要求。研发背景研发背景解决方案解决方案示示踪技术踪技术将具有荧光性能的示踪剂添加到水中，监测示将具有荧光性能的示踪剂添加到水中，监测示踪剂，由荧光信号的强弱反映水处理剂浓度。踪剂，由荧光信号的强弱反映水处理剂浓度。实现在线监控。实现在线监控。研究目标：水质荧光示踪剂在线自动监测仪水质荧光示踪剂在线自动监测仪仪器结构示意图仪器结构示意图光光接接收收器器光光电电转转换换微微处处理理器器显显示示屏屏水流水流水流水流特定波长特定波长LEDLED荧光荧光流通池流通池滤光片滤光片聚焦透镜聚焦透镜特定波长特定波长LEDLED3.4表层海水中痕量铁的测定表层海水中痕量铁的测定海洋中的铁浓度低，基底干扰严重、形态易变。海洋中的铁浓度低，基底干扰严重、形态易变。获取精确、实时、准确的数据对海洋学研究至关获取精确、实时、准确的数据对海洋学研究至关重要。灵敏、准确、现场、在线、原位分析成为重要。灵敏、准确、现场、在线、原位分析成为发展方向。发展方向。国际上尚未见海水痕量铁测定的产业化仪器，实国际上尚未见海水痕量铁测定的产业化仪器，实验室方法和研究型仪器的检测限一般亦为零点几验室方法和研究型仪器的检测限一般亦为零点几个个nM。研究背景研究背景铁在海水特别是大洋中的浓度低：低于铁在海水特别是大洋中的浓度低：低于1.0 nM。形态复杂多变：形态复杂多变：Fe(II)、 Fe(III)、颗粒、胶体、有、颗粒、胶体、有机络合态、游离态等。机络合态、游离态等。沾污：试剂、水、空气沾污：试剂、水、空气硬件限制：缺乏船基洁净室及痕量金属水样采集硬件限制：缺乏船基洁净室及痕量金属水样采集设备等。设备等。研究难点研究难点解决的科学问题和创新点解决的科学问题和创新点?在钢铁结构的科考船上对痕量铁的现场测定，防在钢铁结构的科考船上对痕量铁的现场测定，防止样品被沾污十分重要。止样品被沾污十分重要。研制和应用成功了铁的原位采样系统和在研制和应用成功了铁的原位采样系统和在线分析系统，基本解决了沾污难题。线分析系统，基本解决了沾污难题。?由于铁的形态复杂多变，需要原位测定或现场在由于铁的形态复杂多变，需要原位测定或现场在线测定，以获得铁浓度的实时数据。线测定，以获得铁浓度的实时数据。研发的在线分析系统基本满足了表层海水研发的在线分析系统基本满足了表层海水实时测定的要求。实时测定的要求。关键部件：走航式表层海水采样系统关键部件：走航式表层海水采样系统走航式表层海水采样系统通过悬挂于侧舷的拖鱼走航式表层海水采样系统通过悬挂于侧舷的拖鱼实现，由吊臂、拖鱼、水管、蠕动泵等构成。实现，由吊臂、拖鱼、水管、蠕动泵等构成。拖鱼由安装在船舷的吊臂拖着，与船并行前进。拖鱼由安装在船舷的吊臂拖着，与船并行前进。走航式走航式表层海水采样系统表层海水采样系统http:/www.sina.com.cn2010年年01月月04日日11:04环球时报环球时报报道，日本报道，日本产经产经新闻新闻1月月4日报道说，中国日报道说，中国的海洋调查船的海洋调查船“东方红东方红2号号”3日下午日下午6点左右，在尖阁诸点左右，在尖阁诸岛岛(即我钓鱼岛即我钓鱼岛)的西北约的西北约83公里的日本专属经济水域公里的日本专属经济水域内航行。内航行。报道称报道称船尾拖着船尾拖着3条绳条绳索状的东西向西南航行索状的东西向西南航行3.5 在线过滤器在线过滤器n“中国特色中国特色”水极脏，藻类和悬浮物多！n极易堵塞仪器管道n需要有效在线过滤器Hach Filtrax Ultrafiltration SystemnTheFiltraxsamplingsystemisadeviceforthefiltrationanddeliveryofwastewatersamplesfromtheaerationtankorfinalsettlingtankatawastewatertreatmentplant.Itsuppliesdownstreamprocessmeasuringinstrumentswithsolids-freesamples.nAbuilt-inair-cleaningsystempreventsadhesionofsolidstothefiltermembranesandconsiderablyreducesmaintenancecostsandtime.Stamoclean CAT430-*1Micro / Ultra filtration system with low-power diaphragm pumpnThesystemisdesignatedtotakesamplesforprocessmeasuringdevicesinsewagetreatmentplants.nThesystemtransportsclearsamplesdirectlyfromtheclarificationbasintothemeasuringdevice.展展 望望要求越来越高要求越来越高科研和市场需求越来越大科研和市场需求越来越大注重和发展现场原位监测仪器注重和发展现场原位监测仪器关注分析科学、材料科学等学科新发展关注分析科学、材料科学等学科新发展利用其最新成果利用其最新成果求实求实创新创新科学仪器发展趋势科学仪器发展趋势小型化、便携式、现场分析仪器小型化、便携式、现场分析仪器稳定可靠的专用、在线检测和监测仪器稳定可靠的专用、在线检测和监测仪器快速、高通量仪器快速、高通量仪器前处理技术前处理技术中国科协，中国科协，仪器科学与技术学科发展报告仪器科学与技术学科发展报告