水质检测仪器仪表按监测技术分类

以下是按监测技术分类的水质在线仪器仪表，每个分类列举 8 种常见仪器，并说明其检测目标和原理：

一、光学法仪器

1. 紫外-可见分光光度计
   • 检测目标：COD、硝酸盐、亚硝酸盐等。
   • 原理：通过物质对紫外/可见光的吸收特性定量分析。
2. 荧光光谱仪
   • 检测目标：叶绿素a、油类污染物、多环芳烃（PAHs）。
   • 原理：激发特定物质发射荧光，根据荧光强度或波长判定浓度。
3. 红外吸收光谱仪
   • 检测目标：油类污染物（如石油烃）。
   • 原理：利用油类在红外波段的特征吸收峰进行检测。
4. 浊度计
   • 检测目标：悬浮颗粒物浓度。
   • 原理：通过光散射强度（90°或180°散射角）判断浊度。
5. 拉曼光谱仪
   • 检测目标：复杂有机物（如农药、微塑料）。
   • 原理：分析物质拉曼散射光谱的“指纹”特征。
6. 激光诱导击穿光谱仪（LIBS）
   • 检测目标：重金属（如铅、镉）。
   • 原理：高能激光激发等离子体，通过原子发射光谱分析元素。
7. 比色法氨氮分析仪
   • 检测目标：氨氮（NH₃-N）。
   • 原理：纳氏试剂与氨反应生成黄色络合物，测定吸光度。
8. 近红外光谱仪（NIR）
   • 检测目标：水质综合参数（如TOC、BOD）。
   • 原理：通过近红外波段的光谱模型预测有机物含量。

二、电化学法仪器

1. pH计
   • 检测目标：水体酸碱度。
   • 原理：玻璃电极与参比电极间的电位差反映H⁺浓度。
2. 溶解氧（DO）传感器
   • 检测目标：溶解氧浓度。
   • 原理：极谱法（Clark电极）或光学荧光猝灭法。
3. 电导率仪
   • 检测目标：离子总浓度（盐度）。
   • 原理：通过电极间电流传导能力反映电导率。
4. 离子选择电极（ISE）
   • 检测目标：氟化物、氰化物、硝酸盐等。
   • 原理：特定离子在电极膜表面产生选择性电位响应。
5. 阳极溶出伏安仪（ASV）
   • 检测目标：重金属（铅、镉、铜）。
   • 原理：电化学富集-溶出过程，通过电流峰值定量。
6. 氧化还原电位（ORP）传感器
   • 检测目标：水体氧化还原能力。
   • 原理：测量电极对溶液中氧化/还原物质的电位响应。
7. 余氯分析仪
   • 检测目标：余氯（Cl₂、ClO⁻）。
   • 原理：电流法或膜电极法检测游离氯浓度。
8. 生物电化学传感器（BOD快速检测）
   • 检测目标：生化需氧量（BOD）。
   • 原理：微生物代谢有机物产生的电流信号与BOD相关。

三、色谱/质谱联用仪器

1. 气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）
   • 检测目标：挥发性有机物（VOCs）、农药残留。
   • 原理：GC分离组分，MS通过质荷比定性定量。
2. 液相色谱-质谱联用仪（HPLC-MS）
   • 检测目标：难挥发有机物（如抗生素、染料）。
   • 原理：HPLC分离，MS检测离子化分子碎片。
3. 离子色谱仪（IC）
   • 检测目标：阴/阳离子（如Cl⁻、SO₄²⁻、Ca²⁺）。
   • 原理：离子交换柱分离，电导检测器定量。
4. 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）
   • 检测目标：痕量重金属（砷、汞）。
   • 原理：高温等离子体离子化元素，质谱精确测定同位素。
5. 气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）
   • 检测目标：卤代有机物（如多氯联苯）。
   • 原理：ECD对电负性物质（如Cl⁻）高灵敏度响应。
6. 高效液相色谱-荧光检测器（HPLC-FLD）
   • 检测目标：多环芳烃（PAHs）、藻毒素。
   • 原理：FLD选择性激发目标物荧光信号。
7. 便携式气相色谱仪（便携GC）
   • 检测目标：现场快速筛查VOCs。
   • 原理：微型化色谱柱与检测器（如PID）联用。
8. 超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）
   • 检测目标：痕量新兴污染物（如PFAS、药物残留）。
   • 原理：高分辨率质谱多级碎裂提高检测特异性。

四、生物传感器仪器

1. 酶生物传感器
   • 检测目标：有机磷农药、酚类。
   • 原理：酶催化反应产生电信号或光信号变化。
2. 免疫传感器
   • 检测目标：微囊藻毒素、抗生素。
   • 原理：抗原-抗体特异性结合触发信号（如荧光、电化学）。
3. 微生物燃料电池传感器
   • 检测目标：BOD、毒性物质。
   • 原理：微生物代谢有机物产生电流，毒性抑制电流。
4. DNA生物传感器
   • 检测目标：基因毒性污染物（如重金属、PAHs）。
   • 原理：DNA损伤或杂交导致光学/电化学信号变化。
5. 全细胞生物传感器
   • 检测目标：综合毒性（如发光细菌法）。
   • 原理：污染物抑制微生物发光或呼吸活性。
6. 适体传感器（Aptasensor）
   • 检测目标：小分子污染物（如双酚A）。
   • 原理：适配体与目标物结合引起信号转换（如表面等离子共振）。
7. 藻类生物传感器
   • 检测目标：营养盐（磷酸盐、硝酸盐）。
   • 原理：藻类光合作用活性与营养盐浓度相关（如荧光参数）。
8. 大肠杆菌生物传感器
   • 检测目标：致病菌污染。
   • 原理：基因工程菌接触目标物后发光或变色。

总结

• 光学法：依赖光与物质相互作用（吸收、散射、荧光）。
• 电化学法：基于电极反应或离子选择性响应。
• 色谱/质谱：分离与高灵敏度检测结合，适用于痕量复杂污染物。
• 生物传感器：利用生物分子或活体生物的特异性识别能力。