水质实验室分析：从样品预处理到遥感监测
水质实验室分析：从样品预处理到遥感监测
水质实验室分析是保障饮用水安全和水环境保护的重要技术手段。从样品预处理到微生物指标检测，从常规监测到遥感技术应用，本文将为您详细介绍水质实验室分析的各个环节和关键技术。
样品预处理
水质检测的预处理是确保检测结果准确性和可靠性的关键环节。通过对水样采集、保存、过滤分离、消解以及富集与分离等步骤的系统研究，可以有效提高水质检测的精度和效率。
在水样采集阶段，根据不同的检测需求和水体特性，选择合适的采样类型和方法至关重要。瞬时水样适用于水质稳定的场景，混合水样有助于观察平均浓度，而综合水样则可用于全面评估多个采样点的水质状况。严格的采样注意事项能够确保采集到的水样具有代表性，为后续检测奠定基础。
水样保存方法的选择对维持水样的稳定性起着重要作用。冷藏冷冻保存法通过抑制微生物活动和减缓化学反应速率，有效延长了水样的保存期限。化学试剂保存法则通过加入特定的生物抑制剂、调节pH或添加氧化剂与还原剂，针对性地防止水样中待测成分的变化，保障了水样的质量。
水样过滤分离技术能够有效去除水样中的杂质，提高水样的纯净度。微孔滤膜过滤凭借其孔径筛分作用，可精准截留固体颗粒和微生物，广泛应用于去除悬浮物和制备无菌水样。离心分离则利用离心力实现固体颗粒与液体的快速分离，适用于去除泥沙、微生物等杂质，为水质检测提供更清晰的水样。
水样消解是水质检测预处理中的重要步骤，尤其是对于含有有机物的水样。湿式消解法利用液体氧化剂在加热条件下分解有机质，具有消解速度快、操作简便的优点，适用于多种水样和检测项目。干式消解法则通过高温灼烧去除有机物，适用于金属离子或无机离子的测定，能够彻底分解有机物，但操作过程相对复杂且耗时较长。
水质检测常规微生物指标
菌落总数：每毫升不得超过 100CFU/mL。指在一定条件下，经一定时间培养后所得 1mL 水样中的微生物菌落个数，可评价水质清洁程度和考核净化效果。
总大肠菌群：每 100ml 水样中不得检出。是指一群在 37℃培养 24h 能发酵乳糖，产酸产气，需氧和兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，可指示肠道传染病传播的可能性。
大肠埃希氏菌：每 100ml 水样中不得检出。主要来自于温血动物的粪便，是水质受粪便污染最具有意义的指示菌。
扩展指标
贾第鞭毛虫和隐孢子虫：每 10L 水样中不得检出。这两种寄生虫是引起人体肠道感染的重要病原体，可通过水源传播，对人体健康造成严重危害。
肠球菌：每 100ml 水样中不得检出。是一种常见的肠道细菌，其存在可能表明水受到了粪便污染，同时也可能与一些肠道疾病的传播有关。
产气荚膜梭状芽胞杆菌：每 100ml 水样中不得检出。
集中式生活饮用水地表水源地特定项目：有 80 项，由县级以上人民政府环境保护行政主管部门根据本地区地表水水质特点和环境管理的需要进行选择确定。
标准限值：不同的水域功能类别对应着不同的标准限值，水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。例如，Ⅰ 类水域的各项指标要求最为严格，而 Ⅴ 类水域的要求相对宽松。以化学需氧量（COD）为例，Ⅰ 类水域的标准限值为 15mg/L，Ⅱ 类水域为 15mg/L，Ⅲ 类水域为 20mg/L，Ⅳ 类水域为 30mg/L，Ⅴ 类水域为 40mg/L。
水质评价
地表水环境质量评价应根据应实现的水域功能类别，选取相应类别标准，进行单因子评价。评价结果应说明水质达标情况，超标的应说明超标项目和超标倍数。
对于丰、平、枯水期特征明显的水域，应分水期进行水质评价。
集中式生活饮用水地表水源地水质评价的项目应包括基本项目、补充项目以及由县级以上人民政府环境保护行政主管部门选择确定的特定项目。
水质监测
规定了水样采集后自然沉降 30 分钟，取上层非沉降部分按规定方法进行分析。
地表水水质监测的采样布点、监测频率应符合国家地表水环境监测技术规范的要求。
标准水质项目的分析方法应优先选用规定的方法，也可采用 ISO 方法体系等其他等效分析方法，但须进行适用性检验。
检测流程
样品采集：选择具有代表性的采样点，如水源地、供水管道的不同位置等。使用经严格清洗和消毒的采样器具，避免样品受到污染。对于不同类型的水源（地表水、地下水、管网水等），采样方法和要求也有所不同。例如，采集地表水时，要考虑水体的深度、水流等因素，一般在水面下 0.5 米左右采集水样。
样品保存与运输：采集后的样品需要妥善保存，防止水样中的成分发生变化。根据检测项目的不同，有的水样需要添加特定的保存剂。例如，检测金属离子的水样可以添加硝酸酸化至 pH < 2，抑制金属离子的水解和沉淀。在运输过程中，要确保水样不受震动、温度变化等因素影响，使用专门的水样运输箱，并保持合适的温度。
实验室检测：将样品送到专业的实验室后，首先进行预处理，如消解（对于含有机物和金属的复杂水样）、萃取（用于分离有机污染物等）等操作。然后根据检测项目，选择合适的检测仪器和方法进行分析。在检测过程中，要严格遵守实验室的质量控制规范，包括使用标准物质进行校准、进行空白试验等，以确保检测结果的准确性。
结果报告与评估：检测完成后，实验室会出具详细的检测报告，包括检测项目、检测方法、检测结果和相应的结论。相关部门会根据检测结果对饮用水的安全性进行评估。如果检测结果超过标准限量，需要采取相应的措施，如进一步调查污染源、改进水处理工艺等。
水质检测范围
水质检测范围非常广泛，包括经常性的饮用水检测、地表及地下水检测、监视性的生产和生活过程监测以及应急性的事故监测。水质监测可以为环境管理提供数据和资料，可以为评价江河和海洋水质状况提供依据。
1．地表水及地下水——经常性监测。
2．生活饮用水——监视性检测。
3．废水污染——应急监测。
4．再生水、循环利用水、中水——提供数据和资料。
5．实验用水——提供数据和资料。
生物监测
生物监测是水环境污染监测方法之一，它是利用生物个体、种群或群落对环境污染变化所产生的反应阐明环境的污染状况，具有敏感性、富集性、长期性和综合性等特点。在实际监测中已经应用的生物监测方法主要包括生物指数法、种类多样性指数法、微型生物群落监测方法、生物毒性试验、生物残毒测定、生态理毒学方法等，涉及的水生生物涵盖单细胞藻类、原生生物、底栖生物、鱼类和两栖类。
遥感监测技术
内陆水体水质遥感监测是基于经验、统计分析或水质参数的光谱特性、选择遥感波段数据与地面实测水质参数数据进行数学分析，建立水质参数反演算法实现的。水质遥感监测方法可以反映水质在空间和时间上的分布情况和变化，发现一些常规方法难以揭示的污染源和污染物迁徙特征，而且具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势。