CN110779944A - 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 - Google Patents
一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110779944A CN110779944A CN201911228313.1A CN201911228313A CN110779944A CN 110779944 A CN110779944 A CN 110779944A CN 201911228313 A CN201911228313 A CN 201911228313A CN 110779944 A CN110779944 A CN 110779944A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- xrf
- monitoring device
- situ monitoring
- soil
- contaminated soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 claims description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 21
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 10
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005067 remediation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004856 soil analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
- G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，包括分布于污染土壤中不同平面位置的测试杆，测试杆内部安装有XRF传感器，XRF传感器连接无线串口服务器，无线串口服务器通过路由器连接远程计算机。本发明在原位监测的基础上，可以实现精准识别污染物的元素种类和判断污染浓度，充分利用传感器技术和Internet网络的优势，能够实现对污染土壤远程、实时、精准、多方位地监测。适合在农业用地、工业厂区等区域污染土壤监测和土壤修复效果评价中进行推广。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，尤其是涉及一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置。
背景技术
随着城市化和工业化的飞速发展，环境污染问题越发严重，对于土壤中重金属等无机污染物的快速实时监测要求越来越高。土壤中常见的无机污染物主要包括镉、铬、铜、镍、铅、汞等重金属及具有生物毒性的锌、钴、锡等，在监测分析中常需要识别具体的元素种类和含量，一般的监测方法很难同时满足以上两个条件。
对土壤进行原位监测是快速判断污染是否发生、识别污染种类、测试污染物的具体含量及分析其在土体中的扩散情况的有效手段。目前常用的土壤分析方法有实验室测试法和现场测试法。实验室分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、X射线荧光光谱法和联合法等，均需在现场取样，然后经过消解等一系列处理后才能测试，准确性较高，但是操作过程复杂，时效性差。现场测试法又称为原位监测法，具有较高的时效性，甚至可以实现实时在线监测，分析精确度较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，以通过在污染土壤的不同平面位置插入带有XRF传感器的测试杆，借助无线串口服务器和Internet网络实现传感器和远程计算机的通讯，通过远程计算机对传感器发回来的实时数据进行分析。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，包括分布于污染土壤中不同平面位置的测试杆，测试杆内部安装有XRF传感器，XRF传感器连接无线串口服务器，无线串口服务器通过路由器连接远程计算机。
进一步的，测试杆表面沿高度方向等间隔开孔设置透明窗，在同一高度处，间隔120度设置3个透明窗。
进一步的，XRF传感器包括X射线管、探测器、滤光片、以及高压电源，X射线管和探测器在传感器内部关于透明窗对称设置，高压电源为X射线管提高0-50kV的高压，通过X射线管产生的原级X射线进滤光片过滤后对物质进行照射，通过探测器对反射回来的X射线荧光进行探测。
进一步的，XRF传感器与无线串口服务器采用RS-232信号传输，无线串口服务器与路由器通过WIFI连接，路由器与远程计算机通过Internet网络进行通讯。
进一步的，检测装置还包括太阳能稳压供电系统，用于为各部件供电。
进一步的，太阳能稳压供电系统包括太阳能电池板、锂电池和稳压器
进一步的，检测装置还设有支撑杆，无线串口服务器、太阳能稳压供电系统均设置于支撑杆上。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置具有以下优势：
本发明在原位监测的基础上，可以实现精准识别污染物的元素种类和判断污染浓度，充分利用传感器技术和Internet网络的优势，能够实现对污染土壤远程、实时、精准、多方位地监测。适合在农业用地、工业厂区等区域污染土壤监测和土壤修复效果评价中进行推广。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置示意图；
图2为本发明实施例所述的XRF传感器的内部构造示意图。
附图标记说明：
1-土壤；2-测试杆；3-透明窗；4-横截面；5-XRF传感器；51-X射线管；52-探测器；53-滤光片；54-高压电源；6-支撑杆；7-太阳能稳压供电系统；8-无线串口服务器；9-路由器；10-计算机系统。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-2所示，本发明提供的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，包括分布于污染土壤1中不同平面位置的测试杆2，所述测试杆2内部安装有XRF传感器5，所述XRF传感器5与无线串口服务器8信号连接，所述无线串口服务器8与路由器9信号相连，路由器9与远程计算机分析系统10信号连接。
其中，所述测试杆2表面沿高度方向等间隔开孔设置透明窗3，在同一高度处，间隔120度设置3个透明窗3，如图1中的横截面4，内部安装有XRF传感器5，可通过旋转、升降等方式在透明窗3处可对外围土体1进行测试。
所述XRF传感器5是基于X射线荧光原理，将X射线管51和探测器52在传感器5内部关于探测窗3对称安装，高压电源54为X射线管提高0-50kV的高压，通过X射线管51产生的原级X射线进滤光片53过滤后对物质进行照射，通过探测器52对反射回来的X射线荧光进行探测，不同元素反射回来的特征X射线的波长和能量不同，基于此，可以对土壤中污染物质的元素种类进行识别。同时，元素含量的多少决定X射线荧光的强度，可通过探测到的射线荧光强度判断土体中污染物的含量。该法可检测元素周期表中Na到U之间的元素，检出限可达10ppm，分析精度可达到0.1％。
其中，所述无线串口服务器8用于接收XRF传感器5的监测信号，并将信号通过WIFI发射至路由器9。
所述的无线串口服务器8与路由器9采用RS-232信号进行通信。
所述的路由器9连接至Internet网络，将传感器的数据上传至云端。
其中，所述远程计算机10通过Internet网络读取监测数据，在分析程序，实现对污染土壤的原位实时监测。
其中，所述系统中还设有太阳能稳压供电系统7，用于为系统设备(XRF传感器5、无线串口服务器8和路由器9等)提供电能。
所述的太阳能稳压供电系统7包括太阳能电池板、锂电池和稳压器。
其中，所述装置中还设有支撑杆6，所述无线串口服务器8和太阳能稳压供电系统7均设置于支撑杆6之上，便于安装、管理和维护。
本发明的系统考虑了现有技术对污染土壤原位监测过程中只能实现对表层土壤的监测，对于深层土体监测需要借助钻探等设备，施工不方便，且无法实现实时监测和污染种类判别能力差等问题，实施例可实现深度范围内的多层次监测，一经安装可自动采集数据，基于XRF技术，能够精准分辨污染物的种类，测试土体中污染物的浓度，可检测元素周期表中Na到U之间的元素，检出限可达10ppm，分析精度可达到0.1％；另外，借助于Internet网络可以实现远程分析，现场传感器采集的数据上传至云端，用户通过远程计算机即可分析数据。
采用本发明工作过程如下：
将若干内置XRF传感器5的测试杆2按照一定间距布置在污染土壤1中，保证XRF传感器5、无线串口服务器8、路由器9和远程计算机10之间的信号畅通，将XRF传感器5采集的数据经无线串口服务器8、路由器9和Internet网络实时发送至远程计算机10，并在远程计算机10中对信号进行处理，获得污染土体的实时污染信息。
其中，XRF传感器5在测试杆2内通过旋转、升降等方式实现对不同深度、方向土体的测试，根据需要可以监测不同深度土体中的数据，在远程计算机10中，能够基于土体不同平面位置和不同深度的数据，通过不同时间数据的对比，了解土体中污染物的分布及扩撒情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：包括分布于污染土壤中不同平面位置的测试杆，测试杆内部安装有XRF传感器，XRF传感器连接无线串口服务器，无线串口服务器通过路由器连接远程计算机。
2.根据权利要求1所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：测试杆表面沿高度方向等间隔开孔设置透明窗，在同一高度处，间隔120度设置3个透明窗。
3.根据权利要求2所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：XRF传感器包括X射线管、探测器、滤光片、以及高压电源，X射线管和探测器在传感器内部关于透明窗对称设置，高压电源为X射线管提高0-50kV的高压，通过X射线管产生的原级X射线进滤光片过滤后对物质进行照射，通过探测器对反射回来的X射线荧光进行探测。
4.根据权利要求1所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：XRF传感器与无线串口服务器采用RS-232信号传输，无线串口服务器与路由器通过WIFI连接，路由器与远程计算机通过Internet网络进行通讯。
5.根据权利要求1所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：检测装置还包括太阳能稳压供电系统，用于为各部件供电。
6.根据权利要求5所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：太阳能稳压供电系统包括太阳能电池板、锂电池和稳压器。
7.根据权利要求5所述的一种基于XRF技术的旋转升降式污染土原位监测装置，其特征在于：检测装置还设有支撑杆，无线串口服务器、太阳能稳压供电系统均设置于支撑杆上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911228313.1A CN110779944A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911228313.1A CN110779944A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110779944A true CN110779944A (zh) | 2020-02-11 |
Family
ID=69393946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911228313.1A Pending CN110779944A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110779944A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100278302A1 (en) * | 2006-11-30 | 2010-11-04 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Apparatus for Detecting Specific Element |
| CN107202876A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-26 | 徐宁 | 一种升降式土壤检测辅助设备 |
| CN108872531A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-11-23 | 河北工业大学 | 一种用于土壤中重金属污染物的实时原位监测系统和方法 |
| CN109975342A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 成都理工大学 | 一种x射线管的光谱稳定性校正方法及装置 |
| CN110320348A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-10-11 | 太原理工大学 | 一种农田土壤污染在线监测装置 |
| CN110470614A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-19 | 江苏叁拾叁信息技术有限公司 | 一种农业种植土壤实时检测系统 |
| CN110530914A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-03 | 北京农业质量标准与检测技术研究中心 | 土壤重金属检测系统及检测方法 |
| CN211122608U (zh) * | 2019-12-04 | 2020-07-28 | 河北工业大学 | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 |
-
2019
- 2019-12-04 CN CN201911228313.1A patent/CN110779944A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100278302A1 (en) * | 2006-11-30 | 2010-11-04 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Apparatus for Detecting Specific Element |
| CN107202876A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-26 | 徐宁 | 一种升降式土壤检测辅助设备 |
| CN108872531A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-11-23 | 河北工业大学 | 一种用于土壤中重金属污染物的实时原位监测系统和方法 |
| CN109975342A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-07-05 | 成都理工大学 | 一种x射线管的光谱稳定性校正方法及装置 |
| CN110320348A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-10-11 | 太原理工大学 | 一种农田土壤污染在线监测装置 |
| CN110470614A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-19 | 江苏叁拾叁信息技术有限公司 | 一种农业种植土壤实时检测系统 |
| CN110530914A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-03 | 北京农业质量标准与检测技术研究中心 | 土壤重金属检测系统及检测方法 |
| CN211122608U (zh) * | 2019-12-04 | 2020-07-28 | 河北工业大学 | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203688548U (zh) | 水质多参数浮标连续自动监测分析系统 | |
| Shen et al. | Chemical composition of PM10 and PM2. 5 collected at ground level and 100 meters during a strong winter-time pollution episode in Xi'an, China | |
| CN210136089U (zh) | 一种多功能土壤检测取样装置 | |
| Intarakamhang et al. | Robotic heavy metal anodic stripping voltammetry: ease and efficacy for trace lead and cadmium electroanalysis | |
| CN102288594B (zh) | 水体金属元素实时在线光学测量装置及测量方法 | |
| CN111539867A (zh) | 一种针对地下水氯代烃污染的环境调查方法 | |
| CN207197995U (zh) | 一种扬尘在线监测系统 | |
| CN107677614A (zh) | 一种水中重金属污染风险在线预警系统及方法 | |
| CN107247083A (zh) | 一种农田重金属污染在线监测预警与实时处理系统及方法 | |
| CN105181760A (zh) | 应用电阻率变化率判断重金属污染场地污染程度的方法 | |
| CN211122608U (zh) | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 | |
| CN108746193A (zh) | 农田重金属污染在线预警系统 | |
| CN108872531A (zh) | 一种用于土壤中重金属污染物的实时原位监测系统和方法 | |
| CN110895242A (zh) | 基于深紫光电外探测器的多参数水质在线监测装置及其使用方法 | |
| CN102879543B (zh) | 地下水水质多参数一体化连续在线监测系统 | |
| CN104931488B (zh) | 一种基于指示剂阵列检测阴离子的方法 | |
| CN206020438U (zh) | 一种基于机械手取样的土壤质量自动检测采集装置 | |
| CN110779944A (zh) | 一种基于xrf技术的旋转升降式污染土原位监测装置 | |
| CN206710365U (zh) | 一种便携式土壤重金属检测装置 | |
| CN207557166U (zh) | 一种石墨烯试纸电极及其建立的基于电化学的重金属检测仪 | |
| CN106970125B (zh) | 一种便携式土壤重金属检测装置 | |
| CN202837232U (zh) | 在线重金属预警检测系统 | |
| CN205506803U (zh) | 水质检测半挂车 | |
| CN209979617U (zh) | 一种遥感水质监测仪器 | |
| CN109166282B (zh) | 一种石油泄漏污染环境的报警终端及其实现方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |