环境监测展了解到，在全球工业化和城市化进程持续加速的背景下，废水排放问题已成为威胁水生态环境可持续发展的重大挑战。随着各国环保标准的不断提高和"双碳"目标的深入推进，实现对排污口污染物的长期、精准、原位监测，正成为水环境管理和生态保护领域亟待攻克的技术难题。表面增强拉曼散射（SERS）技术凭借其独特的分子指纹识别能力、极高的检测灵敏度和快速响应特性，被公认为最具潜力的下一代环境污染物监测技术。然而，传统SERS技术在实际应用中始终面临一个关键瓶颈：缺乏能够适应复杂水体环境、无需频繁维护的长期连续监测能力。

中国科学院城市环境研究所郑煜铭研究员团队针对这一技术难题，经过多年攻关，取得了令人振奋的突破性进展。研究团队以典型水体污染物——游离氯（FC）为监测对象，创新性地提出了一种基于SERS技术的长期原位监测解决方案。团队成功研制出新一代持续响应型SERS传感器，该传感器通过巧妙地将高灵敏度的柔性SERS探针与智能微型浮动滚轮装置相集成（图1），实现了对水体中游离氯浓度的全天候、自动化监测。

这项技术的创新之处在于其独特的设计理念：柔性SERS探针采用经过特殊处理的纳米银基底，具有优异的选择性和抗干扰能力；而微型浮动滚轮装置则能够根据水位变化自主调节监测深度，确保在不同水文条件下都能获得代表性样品。此外，传感器还配备了太阳能供电系统和无线数据传输模块，真正实现了无人值守的长期监测。

实验结果显示，该传感器对游离氯的检测限达到惊人的4.16 ppb，这一灵敏度远超目前行业标准要求，甚至能够检测到传统方法难以识别的痕量污染波动。更重要的是，在真实环境水样的复杂基质中，该传感器仍能保持出色的准确性和稳定性，有效克服了实际水体中常见离子、有机物和悬浮物等干扰因素的影响。

为了验证传感器的实际应用性能，研究团队在厦门某大型城市污水处理厂的出水排放口进行了为期三个月的现场试验。在真实的环境条件下，该传感器经历了温度波动、pH变化、降雨冲击等多重考验，始终保持稳定的监测性能。特别值得一提的是，在台风过境期间的极端天气条件下，传感器依然成功捕获到了污染物的浓度变化趋势，展现了出色的环境适应性。

该项技术的突破性意义不仅在于解决了游离氯监测的具体问题，更在于提供了一种可推广的水环境监测平台技术。研究团队表示，通过设计具有不同识别界面的SERS探针，该平台可扩展用于监测重金属离子（如铅、汞、镉）、有机微污染物（如多环芳烃、内分泌干扰物）、抗生素以及病原微生物等多种污染物，为水体复合污染综合评估提供全面的技术解决方案。

这一创新研究成果以"Continuously Responsive Surface-Enhanced Raman Scattering Sensors for Long-Term On-Site Free Chlorine Monitoring in Aquatic Environments"为题，正式发表于环境科学与技术领域国际顶级期刊《Environmental Science & Technology》。论文第一作者为福州大学与中国科学院城市环境研究所联合培养研究生陈红和宁波大学联培生吴鹏，通讯作者为中国科学院城市环境研究所钟鹭斌副研究员和郑煜铭研究员。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目、厦门市自然科学基金创新团队项目、福建省科技计划重点专项以及中国科学院仪器设备开发项目等多个科研项目的持续支持。这项成果不仅是我国在水环境监测技术与装备研发方面的重要突破，也为构建智能化、网络化的新一代水环境监测体系奠定了坚实的技术基础，预计将在河长制管理、排污口监管、应急预警等多个领域产生广泛而深远的影响。

环境监测展了解到，这项技术填补了水污染物长期原位监测领域的技术空白，为推动环境监测从"间断采样"向"连续感知"的模式转变提供了关键技术支持，对提升我国环境监管能力和水平具有重要意义。

来源：中国科学院城市环境研究所

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