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正在申请 ,其中:发明专利 1 项
已授权专利,其中:发明专利 3 项
专利号: PCT/GB2011/052228;201910955155.9;CN101982420B

                                                

社会各行业在生产过程中伴随着大量具有环境风险的污染物残留、泄露和排放，由此导致的环境污染事故层出不穷，受污染场地的数目与面积逐年扩大，对人民生活健康造成了重大威胁。对人体健康和生态系统威胁较大的污染物种类繁多，包括石油烃、多环芳烃、持久性有机污染物、重金属等。通常情况下，水环境和场地土壤中存在多种化合物复合污染，对污染场地调查、风险评价和环境修复提出了巨大的挑战。现有的传统化学分析方法对复合污染样品的分析具有操作繁琐（复杂的预处理过程）、耗时较长（几小时至几天时间）、设备昂贵和成本较高等缺点，且无法有效评估复合污染物的环境生态和人体健康风险，严重影响了场地调查的有效性，增加了场地调查过程中所需检测样品的数量和成本，制约了相关污染场地的环境风险评价效率，限制了突发性环境应急事故的快速评估，为环境污染物快速检测与风险溯源设备的发展提供了良好的契机。
本技术成果为“环境污染物快速检测与风险溯源仪”，由六部分构成：1）片层/柔性结构的固相微萃取芯片，具有对不同类型重金属和有机污染物特异性吸附能力，实现污染物组分的高分辨和高效率富集；2）全细胞传感器固定化芯片，具有环境污染物毒性定量评价能力，实现环境复杂污染物生态风险的准确评估；3）便携式拉曼/红外光纤探头和检测系统，具有快速、无损识别固相微萃取芯片和全细胞传感器芯片光谱信息的能力，实现环境复杂污染物组成的高分辨识别；4）光子检测器和光电转换器，具有原位、快速、无损识别全细胞传感器芯片生物荧光信号的能力，实现环境污染物生态风险的精准评估；5）数据处理分析系统，具有智能采集、传输和处理光纤检测系统和光子检测系统信息的能力，实现环境污染物组成和风险评估的自动计算和分析；6）信息可视化系统，具有污染物组成和风险的可视化能力，实现环境污染物组成和风险评估的直观表达和辅助决策。该环境污染物快速检测与风险溯源仪可以有效的解决传统分析技术所面临的复杂操作和耗时较长的问题，实现污染场地现场分析复杂环境污染物的污染水平，具有低成本的特点，并可作为场地调查的初步筛选手段，有效减少后续实验室分析所需样品数量，降低相关检测成本，可以满足此领域市场的需要。

1.理念创新：突破传统污染物检测设备使用单一化学检测（被动采样器）、生物检测（全细胞传感器）和快速检测（光谱检测器）技术的局限，通过材料学、生物学、光谱学、计算机科学等系统性技术手段，结合被动采样器与全细胞传感器，形成了化学/生物耦合检测芯片；结合光子检测器和光谱检测器，形成了生物/光谱耦合检测系统；结合化学光谱解析和生物光谱解析，形成了高精度污染物组成和风险检测算法。
2.工艺创新：突破传统全细胞传感器构建局限，形成以不动杆菌为宿主菌的新型全细胞传感器构建方案，并形成一系列高灵敏度、高特异性的全细胞传感器产品，适用于不同类型环境污染物监测；针对传统全细胞传感器手动检测操作复杂、重复性差的技术难题，采用磁性纳米颗粒表面修饰和微流控芯片等细胞固定化技术，在工艺上实现了全细胞传感器与被动采样器的高效耦合，极大程度简化了采样和操作流程，实现了检测过程的标准化和自动化。
3.软件创新：突破传统光谱检测技术仅能识别部分特征峰、光谱解析度不高的技术瓶颈，开发了光谱快速解析算法，形成了化学和生物光谱自动解析软件，有效增强了光谱信号的信噪比，增加了光谱特征峰的识别精度，提高了污染物和风险评估的分辨率。
装备创新：针对传统光谱检测设备体积庞大、便携性差的问题，创新性采用便携式光栅光谱仪和光纤探头相结合的方式开发了光纤光谱检测器，并在相同光纤通道耦合光子检测器，简化了检测系统，将系统总重量降低至2 kg以内，增加了系统的检测稳定性和操作便携性。

1.检测周期短：样品不需预处理，30-60分钟即可获得污染物组成和含量数据，2-4小时即可获得污染物风险评估结果；
2.检测精度高：大部分污染物检测限均可达到100 ppb-1 ppm；
3.检测所需环境样品量小：水体样品为1 mL，土壤样品为1 g，远低于市场上同类产品；
4.操作简便：普通实验员经1-2小时培训即可掌握基本操作流程；
成本低廉：单个环境样品检测成本可以控制在20元以内。