水污染预警溯源仪助力环境风险评估与应急

2018年1月19日，由清华苏州环境创新研究院、清华大学环境学院主办的“中国环境风险评估与应急响应(苏州)论坛”在苏州顺利召开。来自环境风险评估、环境应急响应、危机舆情管理和环境监测溯源等领域的领导、专家、行业领域以及国外商会代表近200人参加了此次论坛。

本次论坛的主题是“环境风险与应急响应：新时代，新问题，新举措”。在上午的主论坛上，苏州高新区党工委副书记、管委会主任吴新明，清华大学环境学院党委书记、清华苏州环境创新研究院院长刘毅，环境保护部土壤环境管理司化学品环境管理处副处长杜科雄，上海美国商会总裁Kenneth Jarrett，清华大学环境学院张晓健教授，人民网舆情数据中心副主任单学刚、清华苏州环境创新研究院副院长么新、清华苏州环境创新研究院环境风险与应急研究中心主任杨爱梅、清华苏州环境创新研究院环境风险与应急研究中心主任陈超、清华大学环境学院副研究员吴静等分别致辞或做主题演讲。

随着中国突发环境污染事件的频发以及公众关切的加强，环境风险评估以及环境应急日益受到重视，而建立一套完善的预警预报和应急制度，加强技术支撑和法规标准建设，是环境风险评估和应急必不可少的一环。以京津冀重污染天气为例，由于观测数据的完善、预警预报准确度的提高、应急措施的规范化，冬季京津冀地区重污染天气的峰值不断下降。而在水质领域，水污染预警溯源技术还远远没有受到如此重视，当然成功案例也很少为大家所知。

此次论坛上，清华大学环境学院副研究员吴静带来了自己团队研发的水污染预警溯源技术，并在下午举办了分论坛“污染预警溯源”，为参会观众重点介绍了此项技术在地表水和工业园区的各种应用，同时参观了此项技术最早的应用站点“苏州金墅港预警溯源系统”。

吴老师团队将刑侦中用指纹快速查找嫌疑犯的思路引入水污染溯源，历经14年实现了技术的产业化，目前已研发出第三代预警溯源仪。此技术通过建立不同水体、污染源、化学品的三维荧光指纹图谱，并通过指纹图谱的不断监测和比对，来实现对水体水质变化的预警以及污染来源的快速查找。目前，吴静团队的水纹数据库已包含13大类、152种污染源指纹库，29个国家或地区、244个水体的指纹库，以及近350种化合物指纹库。此项目的进一步产业化也得到了国家重大仪器专项的资助。

张博士介绍了三维荧光光谱在某国界河流污染来源解析中的应用。通过对河流源头区、城市市区以及下游区水质三维荧光光谱的特征研究、时空变化以及沿河重要污染源水质分析，张博士得出如下结论：天然源对河流有机物贡献可能占主要地位，人为源对河流有机物也有贡献，人为源的主要来源很可能是生活污水类污染。因此在河流污染控制中，需要加强对河流岸边带的治理与保护，提高生活污水收集率与处理率。

苏州市目前已建设160多个自动监测站用来水体监测，但由于水系复杂，发生污染事故时，仍然存在污染性质说不清、变化原因说不透、污染源头难追溯的问题，尤其是PPCPs、EDCs等新型有机污染物的污染。自2009年开始，苏州环境监测站开始与吴静老师的团队从原型机开始，在国家和地方多项资金支持下，开始验证荧光指纹溯源预警技术在水体监测中应用的可行性。

苏州环境监测站根据苏州产业分布特点，建立了相应的荧光指纹数据库;通过筛选，选择了色氨酸作为标准物质来验证仪器运行稳定性;通过对浊度、重金属等干扰因素的分析，最终确定0.45微米过滤作为仪器的预处理方式。

通过多年的运行，此仪器在多起苏州水质预警方面发挥了重要作用。为保证太湖水位，苏州每年会在固定时间段引长江水进入太湖，而在引水期，可发现太湖水荧光强度有明显增强，且与氨氮变化趋势一致，说明此仪器可很好预警太湖水质的变化。2014年，某水质监测站水质荧光强度突然出现明显异常，经排查是因为取水管道改造过程中新管材质量问题，而此时其他水质指标还没有出现明显变化。送样是目前我国重要的一种实验室水样来源方式，而有时送样单位因种种原因会采集与目标地点水质指标比较类似的水样，采用水质荧光光谱分析，可以快速发现水样的真伪。

吕老师在最后还提出了此技术的两项不足：一是没有完善的技术规范和标准支持，监测结果不能作为执法依据;二是此技术的应用与当地水纹库的丰富程度、服务团队的技术支撑力度、监测系统的稳定运行密切相关。

深圳市环境监测中心2017年在某工业园区排污口安装了在线污染预警溯源仪，此工业园区有22家电镀企业，为此深圳市环境监测中心专门建立了水质指纹库。除此之外，深圳市环境监测中心还配备了移动式污染预警溯源仪。

一年的运行时间内，此系统对污染源的快速定位起到了重要作用。在系统安装前，此工业园区的主要问题是各企业排放口均不超标而园区排污口却经常超标。2017年4月，排污口水质指纹发现异常并与某企业污染相似度为84%~100%，监测监察人员迅速对该企业进行了重点监管，经过现场采样实验室分析，发现企业污水pH值、悬浮物、总磷、总锌均超标排放，随后对企业进行了处罚。水质指纹预警溯源技术将以往执法过程中“发现—普查—执法”变成“发现—精准调查—快速执法”，大大提升了执法效率。

2017年3月，在某工业园区污水干管上识别到有污水排放，溯源为某公司污水，但该厂污水排放口达标，执法人员通过在企业院内开挖发现了疑似偷排管道，水纹比对相似度达98.4%，后经实验室验证，吊销了该厂排污许可证，并处罚1239万元，成为深圳首笔千万元环保罚单。

除此之外，蒋博士还介绍了上洋水质净化厂有毒进水识别、上洋水质净化厂上游污染源排查、蛇口水质净化厂上游污染源排查、布吉水质净化厂案例等。最后，蒋博士也提到强大而全面的行业企业指纹库、专业的服务团队、配套的技术手段和政策是此系统发挥作用的关键点。

目前，在吴静团队的基础上成立了苏州国溯科技有限公司，提供产品和技术服务。