仪器平台介绍

环境水质学专业技术平台始建于2001年,以支撑环境水质学学科建设、服务饮用水等行业发展为目标,以中大型仪器为主体,秉承“设备是基础、人才是关键、机制是灵魂”的理念开展建设。目前拥有500余平方米现代化实验空间,配置总价值超6000万元的先进仪器设备,其中包括共享设备共60台/套,50万元以上大型精密仪器33台/套。涵盖有机分析、无机分析、生物分析及界面表征四大检测平台,整合野外采样、现场监测、实验室分析及数据解析完整技术链条,同时拥有所内唯一加强型生物安全二级核酸检测实验室(P2+实验室),可进行新型冠状病毒、肠道病毒、嗜肺军团菌和产气荚膜梭菌等的检验检疫实验。

为确保共享仪器的稳定运行并不断提高服务水平,平台配备12名专职实验技术人员进行仪器管理和维护,平台集合与实验室需求贴切的功能和经验,提供仪器操作视频、仪器培训讲座、应用案例和方法系统总结等多种形式的服务。使用者可通过预约平台预约使用仪器,有分析检测需求的可以通过委托测试的方式高效准确地获取所需数据,从而极大地满足了中心内外对大型仪器的使用需求。

2010年依托平台成立水质分析实验室,是中国科学院体系内具有CMA和CNAS双重资质的权威第三方检测机构。历经多年发展,已构建集科研服务、技术创新、水质标准和检测技术标准化为一体的综合性技术支撑体系,环境水质检测达到国内标准全涵盖、国际标准基本覆盖,持续为水环境治理、饮用水安全保障及“一带一路”国际合作提供关键技术支撑。基于仪器平台自身优势,牵头饮用水水质自动化检测平台建立,引领国产设备高端化发展。

近年来平台积极服务科研,完成多项国家水体污染治理重大专项及驻外使领馆水质保障项目的同时结合自身特色积极开展水质监测/检测技术研发并进行标准化研制,主导/参与制定国家及行业标准十余项,建立国内水中石棉检测方法(已纳入国标/行标);研发"两虫"(贾第鞭毛虫和隐孢子虫)标准检测方法(纳入国标/行标);开发发光细菌法水质急性毒性快速检测技术,形成中英文团体标准。

与此同时,平台整合课题组需求与科技前沿需求,建成同分异构体精准识别体系、116种嗅味物质快速筛查系统、60种金属元素分析和技术库等国际前沿新污染物监测方法集,构建32种邻苯二甲酸酯、15种双酚类和28种有机磷酸酯的高通量分析方法,将稳定同位素技术用于中国海域海产品放射性核素传递解析,结合同位素稀释-在线固相萃取-超高效液相色谱串联质谱仪三项技术,建立了21种PFASs快速检测方法,可应用于大样本的PFASs的筛查工作。

作为中国科学院特色所级公共技术平台,持续深化"标准-方法-仪器"三位一体创新模式,致力于构建高水平的水质分析技术体系,为中心内外提供有效科研支撑服务的同时,面向国家战略和科研/行业需求,积极开展技术方法创新升级和分析方法标准化工作,推广水质分析检测技术,为保障水环境安全、服务国家战略需求提供技术解决方案。

一、有机分析平台

有机分析平台以色谱质谱仪器为核心,可满足水中从微量到痕量及超痕量有机污染物的定量检测和定性筛查分析的需求。气相色谱仪配有ECD、FID和FPD检测器,可对样品中三卤甲烷等含卤素化合物、含S、P化合物及含碳化合物进行定量分析;吹扫捕集-气相色谱质谱联用仪,不需要前处理可直接对样品中的挥发性有机物进行定性定量分析;三重四极杆气质联用仪结合自动顶空技术、固相微萃取技术和微固相萃取技术可对痕量和超痕量农药、嗅味物质等半挥发性有机物进行定性定量分析;气相色谱四极杆飞行时间质谱和全二维气相色谱飞行时间质谱可对挥发性和半挥发性有机物进行高分离度高分辨率定性分析;液相色谱可对样品中具有紫外或荧光吸收的目标物进行定量分析及体积排阻分析;三重四极杆液质联用仪可对难挥发的农药、PPCP及新型污染物进行定量分析,并可结合线性离子阱技术在定量同时进行定性分析,结合在线固相萃取技术实现直接进样在线固相萃取后检测水中的超痕量目标物;液相色谱四极杆飞行时间质谱仪结合高分辨数据处理软件可对样品中的难挥发性未知物进行定性筛查及数据解析;液相色谱-有机碳分析仪可对样品中不同分子量的含碳化合物进行定量分析;电子自旋共振波谱仪可对自由基等含有未成对电子的基团进行分析;同时可提供加速溶剂萃取仪、全自动固相萃取仪和超纯水仪开放使用。依托有机平台获得认证认可资质的指标有156项,涵盖了生活饮用水、地表水、地下水标准中全部有机物指标及WHO和EPA饮用水标准中大部分有机物指标及污水中部分有机物指标。有机平台可协助实验人员进行分析方法优化和开发,目前已建立了吹扫捕集气质联用法同时检测70种挥发性有机物、液液萃取气相色谱串联质谱法同时对116嗅味物质进行定量和半定量快速筛查分析、在线固相萃取液质联用法检测21种全氟化合物、固相萃取液质联用法检测32种邻苯二甲酸酯等新污染物的高通量分析方法,可满足科研工作的需求。

1、易挥发性有机物和半挥发性有机物分析(气相/气质)

仪器名称

仪器型号

生产厂家

收费标准(元/小时)

所外

所内

室内

气相色谱仪

GC-2010Plus(FID/FPD)

岛津

150

112.5

75

GC-2010Plus(ECD)

岛津

150

112.5

75

GC-2030(ECD)

岛津

150

112.5

75

气相色谱/质谱联用仪

GC7890-5977BMS

安捷伦

300

225

150

GC8890-5977BMS

安捷伦

300

225

150

气相色谱/串联四极杆质谱联用仪

TQ8040

岛津

400

300

200

GC8890-7000D MS

安捷伦

400

300

200

气相色谱串联四极杆飞行时间质谱仪

GC7890B-7200QTOF

安捷伦

500

375

250

全二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪

Pegasus 4D

LECO

600

400

300

2、不易挥发热不稳定化合物分析(液相/液质)

仪器名称

仪器型号

生产厂家

收费标准(元/小时)

所外

所内

室内

超高效液相色谱仪

Acquity UPLC-H-Class

Waters

150

112.5

75

超高效液相色谱/串联四极杆质谱联用仪

ACQUITY UPLC/Quattro Premier XE

Waters

550

412.5

275

全自动在线固相萃取超高效液相串联四极杆质谱联用仪

Ultimate 3000 & TSQ Altis

ThermoFisher Scientific

700

525

350

超高效液相色谱串联四极杆-线性离子阱质谱仪

UltiMate 3000 & Qtrap 6500+

SCIEX

800

600

400

超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用仪

ACQUITY UPLC/Xevo G2 Q TOF

Waters

600

450

300

高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用仪

X500R

SCIEX

500

375

250

高分辨数据处理软件

Waters Connect/Progenesisi QI;OS-Q 2.2/All-in One HR-MS/MS Spectral Library

Waters/SCIEX

免费

液相色谱有机碳联用仪

SEC-TOC

岛津

200

150

100

电子自旋共振波谱仪

A300-10/12

Bruker

400

300

200

二、无机分析平台

本平台以无机分析为核心,构建覆盖元素分析、同位素分析、光学分析、无机阴离子筛查及有机综合指标评估的全方位技术体系。平台通过电感耦合等离子体质谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪,实现元素周期表全元素及其形态的精准定量(如砷、铬价态区分),同步支持稳定同位素(碳、氮、氢、氧)与地质同位素(铅、铯、镭)的比值测定,为污染物溯源与地质年代学研究提供关键数据支撑;无机光学技术可快速解析常量至痕量环境污染物的组成及含量,为水质评估及污染机理研究提供高灵敏度技术支持;阴离子分析模块依托离子色谱(IC),实现硝酸盐、硫酸盐等污染物的痕量检测;有机综合指标单元则通过总有机碳(TOC)分析,量化水体及沉积物的有机污染负荷。各模块独立运行且功能互补,为复杂样品的多维度解析提供高效、可靠的技术保障。

仪器名称

仪器型号

生产厂家

收费标准(元/小时)

所外

所内

室内

电感耦合等离子体质谱仪

iCAP Q

ThermoFisher Scientific

600

450

300

三重四级杆电感耦合等离子体质谱仪

8900

Aglient

600

450

300

(1)电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)

ICPE-9820

Aglient

500

375

250

稳定同位素分析仪

MAT 253 plus

ThermoFisher Scientific

800

600

400

高纯锗伽玛能谱仪

GCW1522

Canberra

400

350

200

紫外-近红外分光光度计

UH4150

HITACHI

150

112.5

75

连续流动分析仪-营养盐

SAN++

SKALAR

300

225

150

连续流动分析仪-无机毒性

SAN++

SKALAR

300

225

150

稳态瞬态荧光光谱仪

FLS 1000

EI

800

600

400

离子色谱仪

AQUION

ThermoFisher Scientific

150

112.5

75

总有机碳分析仪

TOC-L CPN

Shimadzu

300

225

150

总有机碳分析仪

TOC-V

Shimadzu

300

225

150

三、界面表征平台

界面表征平台集成多样化的先进分析仪器,覆盖材料成分、分子结构、微观形貌、表面特性等多维度表征需求,形成从纳米到宏观、静态到动态的综合表征体系,针对污染物识别、环境行为解析及功能材料开发等需求提供多维度分析手段。按照功能及其特点主要分为五大模块:

(一)红外光谱分析:主要包括傅里叶变换显微红外光谱仪、研究级傅里叶变换红外光谱仪,通过红外吸收光谱实现固态、液态材料、原位反应过程的官能团鉴定及化学结构分析,实现污染物分布及成分定性与定量分析。

(二)显微共焦拉曼光谱分析:结合共聚焦显微技术,用于分析化学和结构信息,进行材料的鉴定、材料特性(如结晶度、应力等)的研究、原位表征等,适用于固体、液体、气体等多种类型样品。

(三)粒度与电位分析:主要包括纳米粒度及zeta电位分析仪和激光粒度分析仪,量化颗粒粒径分布及胶体稳定性,满足纳米颗粒及宏观颗粒等不同样品的粒径测试需求。

(四)表面与孔隙特性分析:以全自动比表面积及微孔物理吸附分析仪为核心,通过气体吸附法测定材料的比表面积、孔径分布及吸附性能,适用于催化剂、多孔材料等研究。

(五)显微成像与形貌表征:包括原子力显微镜和透反射偏光显微镜。原子力显微镜具备原子级分辨率,可三维表征材料表面形貌、力学及电学性质;透反射偏光显微镜结合偏光与透反射模式,用于晶体形貌、双折射特性及微观结构动态观察。

仪器名称

仪器型号

生产厂家

收费标准(元/小时)

所外

所内

室内

傅里叶变换显微红外光谱仪

Nicolet iN10/iZ10

ThermoFisher Scientific

常规:300

显微:450

常规:225

显微:337.5

常规:150

显微:225

研究级傅里叶变换红外光谱仪

8700

ThermoFisher Scientific

300

225

150

显微共焦激光拉曼光谱仪

inVia Qontor

Renishaw

300

225

150

纳米粒度及zeta电位分析仪

ZS90

Malvern

200

150

100

激光粒度分析仪

Mastersizer 3000

Malvern

200

150

100

全自动比表面积及微孔物理吸附分析仪

ASAP 2020M HD88

Micromeritics

650

487.5

325

透反射偏光显微镜

DM4P

Leica

100

75

50

原子力显微镜

MultiMode 8

Bruker

600

400

200

四、生物分析平台

本平台构建了覆盖生命科学前沿研究领域的尖端技术矩阵,通过整合细胞生物学、分子生物学及生物化学分析三大技术模块的8台仪器,形成多维度交叉融合的技术支撑体系,为水质生物学研究提供从微观机制到宏观效应的全链条分析方案。在细胞生物学研究维度,配置了具备超高分辨率成像系统的研究级正置/倒置显微镜组,配合智能化图像分析软件,可实现细胞结构的微米级动态观测;传统型流式细胞仪搭载多激光检测系统,具备高速分选能力;高通量单细胞成像分析仪创新整合流式细胞仪与AI图像识别算法,支持单细胞表型特征的自动化抓取与智能分析,为水质污染物对水生生物的细胞毒性评估提供精准量化工具。在分子生物学研究维度,荧光定量PCR系统能实现精准温控,配备4通道荧光检测系统,可同步完成多靶标绝对定量;数字PCR系统创新应用芯片技术,将检测灵敏度提升至单拷贝级别,特别适用于水体中痕量病原微生物的精准检测。针对生物化学表征需求,多功能酶标仪整合紫外-可见光、化学发光及荧光等多种检测模式,配合市售检测试剂盒,可快速评估水体污染物对酶活性的影响;动态颗粒成像分析仪采用高速显微成像与深度学习算法相结合的技术路径,能实时解析水体中2-1000μm颗粒物的二维形貌特征,为藻类等颗粒研究提供创新性表征手段。本平台整合了覆盖生命科学核心研究领域的先进生物仪器,不仅满足常规水质生物监测需求,更为新型污染物生态风险评估、毒理机制解析等前沿领域提供了从分子水平到细胞水平的研究支撑,提升研究团队对复杂水体环境问题的多尺度解析能力。

仪器名称

仪器型号

生产厂家

收费标准(元/小时)

所外

所内

室内

研究级正置显微镜

DM4B

Leica

100

50

25

研究级倒置显微镜

DMi8

Leica

100

50

25

流式细胞仪

FACSCalibur

BD

400

200

100

高通量单细胞成像分析仪

Amnis ImageStreamX MarkⅡ

Luminex

500

250

125

荧光定量PCR仪

7300

Applied Biosystems

200

100

50

数字PCR仪

QuantStudio™ 3D

ThermoFisher Scientific

200

100

50

酶标仪

SpectraMax i3x

Molecular Devices

700

350

175

动态颗粒成像分析仪

FlowCam8400

Fluid Imaging Technology

400

200

100


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