CN109187391A - 一种城市地下水的检测方法及其监测系统 - Google Patents

一种城市地下水的检测方法及其监测系统 Download PDF

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry

Abstract

本发明提供一种城市地下水的检测方法及其监测系统,所述城市地下水的检测方法包括以下步骤:S1.将一座城市分成若干个区域,每个区域设置一个现场监测室,每个现场监测室利用采样泵对水源进行采样,采样中,将采样区域的水进行搅浑,采样的深度为该区域水深的四分之三;S2:取步骤S1采集的水分成两份,并将其分装在两只相同规格的试管中,放置在同等条件下的智能生化培养箱中培养待用;S3:将步骤S2准备好的地下水分别放入原子荧光光谱仪和原子吸收分光光度计分别进行金属离子检查,当检测到金属离子含量超标时,中央控制模块控制报警模块报警,操作人员操作人员可根据具体情况选择性的关闭该区域两端的第一电动阀门,防止污染源进入其他区域。

Description

一种城市地下水的检测方法及其监测系统
技术领域
本发明涉及城市地下水技术领域,具体为一种城市地下水的检测方法及其监测系统。
背景技术
近年来,水质污染事件频繁发生,饮水安全和卫生问题引起了全球的关注,饮水安全已成为全球性的重大战略性问题。世界卫生组织的调查表明,在发展中国家,有80%疾病是因为饮用了不卫生的水而引起并传播的,每年大约有2000万人死于饮用不卫生的水,饮水安全问题严重地威胁着人类生命。
地下水资源较地表水资源复杂,因此地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律不能直接观察,同时,地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是缓变型的,一旦积累到一定程度,就成为不可逆的破坏。
随着社会科技的飞速发展,越来越多的大型工厂出现在我们的生活中,尽管这些工厂均进行了污水处理,但还是或多或少会有少量污染源渗入城市地下水中,工厂中污染源含有的重金属离子较多,过多的重金属离子在处理时开支较大,且未处理的重金属离子被人体吸收,不利于身体健康,因此准确开发保护地下水就必须依靠长期的地下水监测,及时掌握动态变化情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市地下水的检测方法及其监测系统,以解决上述背景技术中提到的过多的重金属离子不仅处理时开支较大且少数被人体吸收不利于身体健康的问题。
本发明的技术方案是:一种城市地下水的检测方法及其监测系统,所述城市地下水的检测方法包括以下步骤:
S1.将一座城市分成若干个区域,每个区域设置一个现场监测室,每个现场监测室利用采样泵对水源进行采样,采样中,将采样区域的水进行搅浑,采样的深度为该区域水深的四分之三;
S2:取步骤S1采集的水分成两份,并将其分装在两只相同规格的试管中,放置在同等条件下的智能生化培养箱中培养待用;
S3:将步骤S2准备好的地下水进行检查,具体步骤如下:
(1)A:将第一只试管采集的地下水用0.45微米滤膜进行过滤,清洗过滤液后取出100ml,并加入0.5ml盐酸,密封后保存2h;B:量取10ml步骤A中混合后的样品放入比色管中,加入1ml盐酸-硝酸溶液,加塞搅匀,置于沸水中加热消解1h,冷却,用水定容至标线;C:向步骤B得到的混合液加入硼氢化钾,随后放入原子荧光光谱仪进行检测其金属离子的含量曲线,通过在酸性条件的硼氢化钾还原作用下生成砷化氢、硒化氢和汞原子,氢化物在氩氢火焰中形成基态原子,其基态原子和汞原子受元素灯发射光的激发产生原子萤光,原子荧光强度与试管中待测元素含量一定范围内呈正比,可测定地下水中砷、硒和汞等离子的总含量。
a:从第二只试管中取出100ml地下水,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml。b:取0.2%硝酸100ml,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml,以此为空白值;c:用0.2%硝酸调零,吸入空白样和试样,测量其吸光度,扣除空白样吸光度后,从校准曲线上查出试样中的金属浓度,随后将步骤a中混合液加入到原子吸收分光光度计中测量吸光度,用经空白校正的各标准的吸光度对相应的浓度作图,绘制标准曲线,可通过标准曲线检测地下水中铜、锌、铅、镉等离子的总含量。
优选的,所述步骤S1中采集水源具体分为:分为24小时采集,早晚均需要采集记录,其中白天采集2小时一次,晚上采集为3小时一次,在不同的时间段,采集的数据会有所差异,因此尽可能多的收集数据,以保证实验的精确性。
优选的,所述步骤B中盐酸-硝酸的为临时配置,配置到使用时间不超过1小时,配置方法为同体积的盐酸和硝酸混合搅匀即可,高氯酸具有强氧化性,在强光下会分解,硝酸易挥发。
优选的,所述监测系统包括远程监测中心,所述远程监测中心包括多个现场监测室,每个所述现场监测室分布在城市的不同区域,每个所述现场监测室均通过通讯模块连接远程监测中心;
所述远程监测中心设有数据接收模块、存储模块、显示模块、中央处理模块和报警模块;
所述数据接收模块用于接收从多个现场监测室传送来的数据;
所述存储模块用于储存预先设定的阙值数据和从现场监测室接收到的数据;
所述显示模块用于将信息显示在大屏幕上。
所述中央处理模块用于对比现场监测室传来的数据和预先设定的阙值数据,并作出相应的决策。
所述报警模块用于当现场监测室传来的数据超过预先设定的阙值时,启动报警模块。
每个现场监测室均设有数据采集模块和数据发送模块,所述数据发送模块用于将采集到的数据发送到远程监测中心,所述数据采集模块用于采集水源的各项数据。
优选的,所述数据采集模块还包括有水位传感器、温度传感器、PH传感器、溶解氧传感器和电导率传感器。
优选的,每个所述现场监测室均安装有GPRS定位模块,所述GPRS定位模块与中央控制模块相连接,设有定位模块,可清楚查询到各个区域水质情况。
优选的,每个区域地下水连接处均设有第一电动阀门,每个区域地下水最底端设有污水处理沟,所述污水处理沟上设有第二电动阀门,所述第一电动阀门和第二电动阀门均与所述中央控制模块电性连接,通过设有第一电动阀门和第二电动阀门,当中央处理模块接收到现场监测室传来的数据超过设定的阙值数据时,此时中央处理模块启动报警模块开始报警,操作人员可根据显示模块观察到哪个区域的哪方面数据超标,再根据具体情况选择性的关闭该区域两端的第一电动阀门,防止污染源进入其他区域,同时可选择性的开启第二电动阀门,将该区域污染较严重的地下水排放到污染处理沟中进行处理,政府部门可通过观察某些区域经常出现重金属污染,来判断该地区是否工厂过多。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明采用的检测方法可准确检测到采样区域水质情况,通过将采样水放入原子荧光光谱仪中检测该采样区域地下水中砷、硒和汞等离子的总含量,通过将采样水放入原子吸收分光光度计中检测该采样区域地下水中铜、锌、铅、镉等离子的总含量,当检测到某一区域的重金属离子含量较高时(即大于设定的阙值),此时中央处理模块启动报警模块开始报警,操作人员可根据显示模块观察到哪个区域的哪方面数据超标,再根据具体情况选择性的关闭该区域两端的第一电动阀门,防止污染源进入其他区域,同时可选择性的开启第二电动阀门,将该区域污染较严重的地下水排放到污染处理沟中进行处理,当处理完成后,操作中央处理模块关闭该污染区域第二电动阀门,通过开启第一电动阀门,该区域地下水正常流通。
附图说明
图1为本发明监测系统框架图;
图2为本发明污水处理沟和地下水连接图。
图中,1-第一电动阀门;2-第二电动阀门。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1参照图1-2,本发明提供一种城市地下水的检测方法及其监测系统,所述城市地下水的检测方法包括以下步骤:
S1.将一座城市分成若干个区域,每个区域设置一个现场监测室,每个现场监测室利用采样泵对水源进行采样,采样中,将采样区域的水进行搅浑,采样的深度为该区域水深的四分之三,将水搅浑,采样的深度为采样区域水深的四分之三,为了采样数据更准确。
S2:取步骤S1采集的水分成两份,并将其分装在两只相同规格的试管中,放置在同等条件下的智能生化培养箱中培养待用;
S3:将步骤S2准备好的地下水进行检查,具体步骤如下:
(1)A:将第一只试管采集的地下水用0.45微米滤膜进行过滤,清洗过滤液后取出100ml,并加入0.5ml盐酸,密封后保存2h;B:量取10ml步骤A中混合后的样品放入比色管中,加入1ml盐酸-硝酸溶液,加塞搅匀,置于沸水中加热消解1h,冷却,用水定容至标线;C:向步骤B得到的混合液加入硼氢化钾,随后放入原子荧光光谱仪进行检测其金属离子的含量曲线,通过在酸性条件的硼氢化钾还原作用下生成砷化氢、硒化氢和汞原子,氢化物在氩氢火焰中形成基态原子,其基态原子和汞原子受元素灯发射光的激发产生原子萤光,原子荧光强度与试管中待测元素含量一定范围内呈正比,可测定地下水中砷、硒和汞等离子的总含量。
(2)a:从第二只试管中取出100ml地下水,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml。b:取0.2%硝酸100ml,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml,以此为空白值;c:用0.2%硝酸调零,吸入空白样和试样,测量其吸光度,扣除空白样吸光度后,从校准曲线上查出试样中的金属浓度,随后将步骤a中混合液加入到原子吸收分光光度计中测量吸光度,用经空白校正的各标准的吸光度对相应的浓度作图,绘制标准曲线,可通过标准曲线检测地下水中铜、锌、铅、镉等离子的总含量。
通过在一天24小时内不同的时间段采集的某一区域的各金属离子含量信息如表1所示。
由表一可知,该区域采集的金属离子各项指标符合标准。
参照图1,所述监测系统包括远程监测中心,所述远程监测中心包括多个现场监测室,每个所述现场监测室分布在城市的不同区域,每个所述现场监测室均通过通讯模块连接远程监测中心;
所述远程监测中心设有数据接收模块、存储模块、显示模块、中央处理模块和报警模块;
所述数据接收模块用于接收从多个现场监测室传送来的数据;
所述存储模块用于储存预先设定的阙值数据和从现场监测室接收到的数据;预先设定的PH值为6.5-8.5;汞的含量不超过0.001mg/l;砷的含量不超过0.05mg/l;硒的含量不超过0.01mg/l;铜的含量不超过1.0mg/l;锌的含量不超过1.0mg/l;铅的含量不超过0.05mg/l;镉的含量不超过0.01mg/l;
所述显示模块用于将信息显示在大屏幕上。
所述中央处理模块用于对比现场监测室传来的数据和预先设定的阙值数据,并作出相应的决策。
所述报警模块用于当现场监测室传来的数据超过预先设定的阙值时,启动报警模块。
每个现场监测室均设有数据采集模块和数据发送模块,所述数据发送模块用于将采集到的数据发送到远程监测中心,所述数据采集模块用于采集水源的各项数据。
所述数据采集模块还包括有水位传感器、温度传感器、PH传感器、溶解氧传感器和电导率传感器。
每个所述现场监测室均安装有GPRS定位模块,所述GPRS定位模块与中央控制模块相连接,设有定位模块,可清楚查询到各个区域水质情况。
每个区域地下水连接处均设有第一电动阀门,每个区域地下水最底端设有污水处理沟,所述污水处理沟上设有第二电动阀门,所述第一电动阀门和第二电动阀门均与所述中央控制模块电性连接,通过设有第一电动阀门和第二电动阀门,当中央处理模块接收到现场监测室传来的数据超过设定的阙值数据时,此时中央处理模块启动报警模块开始报警,操作人员可根据显示模块观察到哪个区域的哪方面数据超标,再根据具体情况选择性的关闭该区域两端的第一电动阀门,防止污染源进入其他区域,同时可选择性的开启第二电动阀门,将该区域污染较严重的地下水排放到污染处理沟中进行处理,政府部门可通过观察某些区域经常出现重金属污染,来判断该地区是否工厂过多。
本发明的有益效果是:本发明采用的检测方法可准确检测到采样区域水质情况,通过将采样水放入原子荧光光谱仪中检测该采样区域地下水中砷、硒和汞等离子的总含量,通过将采样水放入原子吸收分光光度计中检测该采样区域地下水中铜、锌、铅、镉等离子的总含量,当检测到某一区域的重金属离子含量较高时(即大于设定的阙值),此时中央处理模块启动报警模块开始报警,操作人员可根据显示模块观察到哪个区域的哪方面数据超标,再根据具体情况选择性的关闭该区域两端的第一电动阀门,防止污染源进入其他区域,同时可选择性的开启第二电动阀门,将该区域污染较严重的地下水排放到污染处理沟中进行处理,当处理完成后,操作中央处理模块关闭该污染区域第二电动阀门,通过开启第一电动阀门,该区域地下水正常流通
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:所述城市地下水的检测方法包括以下步骤:
S1.将一座城市分成若干个区域,每个区域设置一个现场监测室,每个现场监测室利用采样泵对水源进行采样,采样中,将采样区域的水进行搅浑,采样的深度为该区域水深的四分之三;
S2:取步骤S1采集的水分成两份,并将其分装在两只相同规格的试管中,放置在同等条件下的智能生化培养箱中培养待用;
S3:将步骤S2准备好的地下水进行检查,具体步骤如下:
(1)A:将第一只试管采集的地下水用0.45微米滤膜进行过滤,清洗过滤液后取出100ml,并加入0.5ml盐酸,密封后保存2h;B:量取10ml步骤A中混合后的样品放入比色管中,加入1ml盐酸-硝酸溶液,加塞搅匀,置于沸水中加热消解1h,冷却,用水定容至标线;C:向步骤B得到的混合液加入硼氢化钾,随后放入原子荧光光谱仪进行检测其金属离子的含量曲线。
(2)a:从第二只试管中取出100ml地下水,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml。b:取0.2%硝酸100ml,加入硝酸5ml,在电热板上加热消解,加热温度为70-90℃,当蒸至10ml左右,加入5ml硝酸和高氯酸2ml,再次蒸至1ml左右,取下冷却,加水溶解残渣,用水定容至100ml,以此为空白值;c:用0.2%硝酸调零,吸入空白样和试样,测量其吸光度,扣除空白样吸光度后,从校准曲线上查出试样中的金属浓度,随后将步骤a中混合液加入到原子吸收分光光度计中测量吸光度,用经空白校正的各标准的吸光度对相应的浓度作图,绘制标准曲线。
2.根据权利要求1所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:所述步骤S1中采集水源具体分为:分为24小时采集,早晚均需要采集记录,其中白天采集2小时一次,晚上采集为3小时一次。
3.根据权利要求1所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:所述步骤B中盐酸-硝酸的为临时配置,配置到使用时间不超过1小时,配置方法为同体积的盐酸和硝酸混合搅匀即可。
4.根据权利要求1所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:所述监测系统包括远程监测中心,所述远程监测中心包括多个现场监测室,每个所述现场监测室分布在城市的不同区域,每个所述现场监测室均通过通讯模块连接远程监测中心;
所述远程监测中心设有数据接收模块、存储模块、中央处理模块和报警模块;
所述数据接收模块用于接收从多个现场监测室传送来的数据;
所述存储模块用于储存预先设定的阙值数据和从现场监测室接收到的数据;
所述中央处理模块用于对比现场监测室传来的数据和预先设定的阙值数据,并作出相应的决策。
所述报警模块用于当现场监测室传来的数据超过预先设定的阙值时,启动报警模块。
每个现场监测室均设有数据采集模块和数据发送模块,所述数据发送模块用于将采集到的数据发送到远程监测中心,所述数据采集模块用于采集水源的各项数据。
5.根据权利要求4所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:所述数据采集模块还包括有水位传感器、温度传感器、PH传感器、溶解氧传感器和电导率传感器。
6.根据权利要求4所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:每个所述现场监测室均安装有GPRS定位模块,所述GPRS定位模块与中央控制模块相连接。
7.根据权利要求4所述的一种城市地下水的检测方法及其监测系统,其特征在于:每个区域地下水连接处均设有第一电动阀门,每个区域地下水最底端设有污水处理沟,所述污水处理沟上设有第二电动阀门,所述第一电动阀门和第二电动阀门均与所述中央控制模块电性连接。
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