一、引言
水质检测是环境监测与公共卫生保障的重要环节，涵盖地表水、地下水、生活污水、工业废水等多种水体。离心机以其高效分离悬浮颗粒、微生物、胶体与无机/有机胶状物的能力，在预处理、富集和分级分析中发挥着关键作用。科学设计离心流程，不仅能提高检测灵敏度和精确度，还能避免结果偏差，为水质评价和污染治理提供可靠依据。

二、水质样品特点与预处理需求

1. 样品类型：包括浑浊水（悬浮固体含量高）、透明水（悬浮物少）、胶体（水渾浊但颗粒极细）、富营养化水（藻类、高有机物）、污泥水（泥沙、絮凝体）。

2. 预处理目的：去除大颗粒、分级富集微生物、浓缩胶体及细小颗粒，为光度法、离子色谱、质谱、微生物检测等下游分析提供干净、富集的分析物。

3. 预处理方法：粗滤（100–200 μm筛网）、静置沉降、化学絮凝（加入絮凝剂后低速预离心）等。预处理后再行高转速离心，提高分离效率。

三、离心机选型与转子类型

1. 台式离心机：适用于日常样品处理，最高可达15,000×g；带温控功能者，可保护生物活性。

2. 微量离心机：处理0.2–2 mL小体积样品，常见于胶体分离或微生物DNA提取前富集。

3. 转子形式：角转子（快速沉降）、水平转子（等密度分层）、软管转子（大体积、现场取样）。

4. 耐腐蚀与密封：处理含盐、酸碱及有机溶剂样品时，应选择不锈钢或涂层转子与防腐蚀密封圈。

四、悬浮固体分离流程

1. 目的：测定水中悬浮固体（SS）含量、颗粒大小分布。

2. 流程：
   2.1 取样：现场采集水样，混匀后取一定体积（如500 mL）；
   2.2 预过滤：通过200 μm滤网去除树叶、砂石等大颗粒；
   2.3 预离心：低速（1,000×g，5 min）去除易沉大颗粒；
   2.4 高速离心：10,000×g，10 min；沉淀即为悬浮固体，吸取上清后将沉淀烘干称重并计算SS含量。

3. 注意事项：离心管选用容量匹配、低吸附材料，避免样品吸附损失；计算SS时应多重平行测定，取平均并扣除空白值。

五、胶体与微粒富集

1. 目标：水中胶体颗粒（0.001–1 μm）及细菌、原生动物、藻类等微生物。

2. 梯度离心流程：
   2.1 配置Percoll或聚乙二醇（PEG）梯度（如10%、20%、40%）：在离心管内形成连续或分层梯度；
   2.2 加样：将预处理后的水样缓慢覆盖于梯度顶端；
   2.3 梯度离心：12,000×g，20–30 min，4 ℃；
   2.4 分层回收：从各分层处回收对应颗粒富集带，进一步用于粒径分析、DNA提取或显微观察。

3. 优势：高分辨率分离，不破坏微生物结构；适合后续分子检测与活性测定。

六、有机污染物吸附剂回收

1. 背景：检测多环芳烃、农药等有机污染物时，常以固相吸附剂（如C18、活性炭）富集目标物。

2. 流程：
   2.1 吸附：将水样与吸附剂混合，室温或轻摇下一定时间；
   2.2 固相分离：10,000×g，5 min；
   2.3 吸附剂回收：弃上清，保留吸附剂；
   2.4 洗脱：以有机溶剂洗脱污染物，进一步GC–MS或HPLC定量。

3. 要点：离心速度须确保吸附剂全部沉降，温控可保持吸附效率与溶剂兼容性；吸附剂使用后再生或丢弃，应符合环保规定。

七、生物毒性与微生物检测

1. 微生物富集：环境水样中菌体浓度低（10^2–10^4 CFU/mL），离心富集能提高检测下限。

2. 离心策略：
   2.1 预离心：2,000×g，10 min，去除大颗粒；
   2.2 富集离心：5,000–8,000×g，15 min，4 ℃；
   2.3 悬浮重悬：弃上清后将沉淀用PBS缓冲液重悬，用于菌落计数、qPCR或流式细胞术。

3. 消毒与生物安全：离心机应置于通风柜或配备防飞溅盖；操作后转子与管腔需用下列消毒：70%酒精擦拭、氯消毒剂浸渍或高压灭菌。

八、营养盐与浊度测定

1. 测试项目：总磷、总氮、硝态氮、氨氮、浊度等。

2. 离心作用：通过离心去除胶体和细菌，获取澄清水样，避免颗粒干扰光度法或比色法测定。

3. 常用条件：3,000×g，5 min，室温；或1,200×g，10 min，根据浑浊度和颗粒量调整。

4. 注意：离心后的上清体积充足，避免过度离心造成目标离子与胶体共沉。

九、重金属前处理

1. 配合化学沉淀：水样中重金属常以金属羟基或硫化物形式沉淀。

2. 联合离心流程：
   2.1 加药：向调节pH或加入硫化钠等沉淀剂；
   2.2 反应：室温放置10 min；
   2.3 离心：6,000×g，15 min；
   2.4 沉淀回收：分离沉淀，用浓硝酸消解后ICP–MS定量。

3. 要点：pH控制精确、絮凝时间充分；防止金属或化学剂腐蚀离心机部件。

十、离心机校准与维护

1. 校准周期：每半年或累计运行500 h进行一次转速与温度校准；

2. 转速校验：使用校准转速仪对照多档转速（1,000、5,000、10,000 rpm），误差≤±5%；

3. 温度校准：放置标准探头，测试4 ℃至室温范围内温度误差≤±1 ℃；

4. 清洁与防腐：离心腔与转子定期用适宜清洁剂（中性洗涤剂、酒精、氯消毒剂）擦拭并彻底干燥；使用耐腐蚀材料减少化学试剂损伤。

十一、质量控制与数据管理

1. 空白与参比：每批处理设空白（无水样）和标准参比（已知SS或离子浓度）并行离心；

2. 平行样本：至少三重复，计算平均与相对误差（RSD），RSD应≤5%；

3. 数据记录：详细记录样品编号、离心机编号、转速、时间、温度与操作人，纳入LIMS系统并长期保存。

十二、常见问题与优化建议

1. 沉淀难定量：可加入可溶性标记（如荧光微球）辅助回收率计算；

2. 胶体黏性过高：先行化学絮凝或酶解（纤溶酶）；

3. 温控不稳定：对低温离心可增加冰浴或预冷转子；

4. 管壁吸附：对有机物或微生物样品，使用低吸附离心管或表面封闭预处理。

十三、案例分享
某湖泊水体富营养化调查中，通过5,000×g、15 min离心，成功富集浮游植物与藻类，结合荧光显微技术计算种群密度；同时以10,000×g、10 min处理上清，测定SS和浊度，数据与在线浊度仪监测高度一致，验证了离心预处理的可靠性与重现性。

十四、结语
离心机在水质检测样品处理环节中，承担着悬浮固体分离、胶体富集、微生物浓缩和化学沉淀回收等多种任务。合理选型转子与耗材、优化离心参数、严格执行质量控制，能够显著提升检测灵敏度与准确度。随着样品多样性和下游分析技术的不断发展，离心流程将更加精细化、自动化与可追溯，为环境监测与污染防控提供坚实支撑。