[发明专利]一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置及检测方法，属于水环境污染监测技术领域。该装置包括进样模块，电源模块，光学采集模块，检测分析模块，结果显示输出模块、定位及无线通信模块；电源模块为整个检测装置提供电能，并进行电源管理；进样模块通过微泵及过滤装置将待测水样输送至微流控芯片中，同时通过调整位移调节台的位置实现微流控芯片与显微拉曼模块间的精确定位与调焦；光学采集模块收集待测水样的拉曼散射信号并经过光电转换后送入检测分析模块，测试水样中污染物的成分及含量；检测结果在显示终端输出显示，并通过定位及无线通信模块将待测水样点的位置及水质污染情况传输至上级监控中心，实现远程实时监控。本发明结构紧凑、操作方便、测试准确、可用于河流、湖泊、城市污水等水质快速在线检测。

技术领域

本发明属于水环境污染监测技术领域，涉及一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置及检测方法。

背景技术

近年来，随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀，我国对水资源的需求日益增长；与此同时，大量的工业废水和城乡生活污水的肆意排放，导致地表水和地下水水质日趋恶化，江河湖泊水质污染和饮用水安全问题时有发生，严重制约着经济和社会的可持续发展。实时检测、分析及预测水质参数状况、变化规律和演化趋势是进行水环境污染控制与治理的重要手段。经过长期研究和实践，国内外已经积累了一系列基于化学分析和光谱分析的水质检测技术。目前常见的化学分析法主要有富集法、分光光度法、电化学分析法等。这些方法技术成熟，定量分析可靠，但检测时间长，操作程序繁杂，样品易被污染，检测结果不能及时的反应水质的变化情况，而且反应过程中需要消化大量的化学试剂，测量成本提高，生成的废液容易造成二次污染。

光谱分析法主要有原子吸收光谱法、荧光光谱法、紫外/可见光谱法、拉曼光谱法等。原子吸收光谱法检测精度高，但耗能多，体积大，不适合野外实时监测；荧光分析法仅对具有荧光效应的有机物检测具有优势，同时也存在淬灭、自吸收、内滤光等不稳定因素；紫外/ 可见吸收光谱法难以适应不同类型与不同污染程度的污水，检测准确性差；红外光谱法不太适用于水质，因为水在红外区有很强的吸收，且在水样中红外光谱的检测限较低。拉曼光谱分析法无需样品预处理、分析速度快、操作简单、易于实现在线分析以及对样品的微量检测，可为日常水质监督检测及水污染事件发生后快速追踪污染源提供积极有效的帮助。王燕、李和平(地球与环境，2014,42(2))等人阐述了拉曼光谱在水中无机物、有机物检测中的可行性及拉曼检测的优势。专利CN204101462 U公开了一种拉曼光谱水质原位监测装置，主要是通过自动清洗探头装置来实现水质的原位检测。

流动注射分析结合集成化微管道系统可实现液体流动可控、快速分析，在生物、环境、化学等领域得到广泛应用。通过在微管道上构造纳米结构阵列形成具有表面增强拉曼基底的微流控芯片可进一步提高检测的灵敏度和准确性；同时，显微拉曼光谱技术既可观察到水样的微区图像又可提高分辨率，实现待测水样的微区无损检测，为水质检测分析提供了一种新途径。专利CN 103808948 A公开了一种用于农药残留现场检测的微流控芯片系统及方法，主要采用微流控芯片通过吸光度法来快速准确测量农药残留，但未涉及拉曼光谱检测法。因此，在现有技术基础上发展一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置来弥补传统方法的不足，提高水质在线检测的灵敏度、准确性及智能化水平具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置及检测方法，能够实现待测水样的快速、准确检测分析，提高检测的自动化和智能化水平，为水污染治理与决策提供数据支持。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于水体污染物检测的流动注射显微拉曼光谱装置，该装置包括进样模块、电源模块、光学采集模块、检测分析模块、结果显示输出模块、定位及无线通信模块；