CN114563381A - 一种水体污染溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水体污染溯源方法，包括如下步骤：在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源；对各潜在污染源取水样，并采用污染溯源分析：首先，对多浓度梯度的污染物水溶液进行全光谱荧光激发检测，并记录其三维荧光光谱中荧光数据，多次采集并将物质特征数据记载形成数据库，并在数据库中固定采集间隔期的采集记录无污染水体全光谱扫描下的三维荧光光谱；对各潜在污染源所取水样进行全光谱扫描荧光激发检测，检测结果与先前数据库荧光特征进行相似度比对，相对于无污染情况，可以将被监测水体的三维荧光指纹谱同潜在污染源的典型三维荧光指纹谱进行对比，包括荧光峰识别与图谱相似度比较，从而确定潜在的污染来源。

Description

一种水体污染溯源方法

技术领域

本发明属于污染溯源技术领域，具体涉及一种水体污染溯源方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

建立在流域附近的化工企业等加工制造行业在进行生产活动的同时，会时常性、阶段性的排出相当数量的复合污染物质并通过河流湖泊的自然流动增大污染物扩散范围。此种污染过程，在破坏流域生态环境的同时，也对淡水资源的有效利用造成了威胁，加重了生态可持续的治理成本。已存在的部分溯源方法并没有前期污染的在线精确污染监测方案，多为取样对比等传统方法，只能在污染出现后有时差地进行溯源和追踪，完整性、系统性、时效性不强；已存在溯源方法往往只具备红外、紫外或特定波长的扫描能力，溯源准确性欠佳。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种水体污染溯源方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种水体污染溯源方法，包括如下步骤：

在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源；

对各潜在污染源取水样，并采用污染溯源分析：

污染溯源分析方法为：首先，对多浓度梯度的污染物水溶液进行全光谱荧光激发检测，并记录其三维荧光光谱中荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度，多次采集并将物质特征数据记载形成数据库，并在数据库中固定采集间隔期的采集记录无污染水体全光谱扫描下的三维荧光光谱；

对各潜在污染源所取水样进行全光谱扫描荧光激发检测，检测结果与先前数据库从荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度等特征进行相似度比对，相对于无污染情况，可以将被监测水体的三维荧光指纹谱同潜在污染源的典型三维荧光指纹谱进行对比，包括荧光峰识别与图谱相似度比较，从而确定潜在的污染来源。图谱相似度比较主要是通过置信系数来确定潜在的污染源，一般情况下，当相似度>＝90％时，就可以定性的判断污染物质来源，确认该污染物质的存在。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

该水体污染溯源方法针对流域污染物的复杂性以及各污染物波峰的差异性，使用全光谱扫描技术，能够提供监测自紫外到近红外的全光谱扫描，扩大了检测范围、监测精确度和分析的简易型，提高了污染物检测的可信度和有效性；

通过此发明的污染溯源方法借以实现基于高低位水体自然流动的实际基础，通过水体流域中设置多个排污监测点与自动水样采集设备，初步达到85％以上的多个排污口、排污源中的有效识别率，进一步实现排污口—>排污企业的精确化、分责化处理，降低对违规排污的制造业、加工业企业定位、处治的过程化难度，为水污染治理做出合理的前期布局作出有力保障。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

一种水体污染溯源方法，包括如下步骤：

在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源；

对各潜在污染源取水样，并采用污染溯源分析：

污染溯源分析方法为：首先，对多浓度梯度的污染物水溶液进行全光谱荧光激发检测，并记录其三维荧光光谱中荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度，多次采集并将物质特征数据记载形成数据库，并在数据库中固定采集间隔期的采集记录无污染水体全光谱扫描下的三维荧光光谱；

对各潜在污染源所取水样进行全光谱扫描荧光激发检测，检测结果与先前数据库从荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度等特征进行相似度比对，相对于无污染情况，可以将被监测水体的三维荧光指纹谱同潜在污染源的典型三维荧光指纹谱进行对比，包括荧光峰识别与图谱相似度比较，从而确定潜在的污染来源。

识峰法、区域积分法等三维图谱直接识别法都可以进行图谱比对，当其图谱特征与数据库中某记录样本图谱特征相似度比较>＝90％时，就可以定性的判断污染物质来源，确认该污染物质的存在，之后采用气质联用分析技术和液质联用分析技术进行前期污染物定性和定量检测。

在线生物监测预警技术，以预选具有运动行为的多样性的受试水生生物为指示物，以差分滤除和三维空间技术在线监测这些水生生物在达到第一压力阈值之前的行为变化，从而对水环境生态系统质量进行综合性评价，借以实现对水质的安全生物预警及检测效果，专利号：200610076256.6。

反复将样本输入训练并记录形成数据库，是通过前期对需检测流域中多次、重复进行水体取样并形成三维荧光图谱，其三维图谱特征进行保存作为以后进行水样对比的基础数据库。

在一些实施例中，还包括对各采样点的水样的荧光图谱进行图谱比对率分析的步骤。

优选的，所述比对率分析的步骤为：对图谱比对率分析主要是通过置信系数来确定潜在的污染源，一般情况下，当两图谱间整体相似度>＝90％时，就可以定为疑似污染物。

进一步的，还包括针对比对率分析比对结果高的采样点水质进行物质定性分析的步骤，以确定污染源水体污染物的具体成分。

更进一步的，所述物质分析的方法为气质联用分析技术和液质联用分析技术。

气质联用技术(气相色谱-质谱联用技术)：将气相色谱仪(属于一种可以对有机化合物有效的分离分析的技术)与质谱仪(属于一种可以对一般化合物进行有效的定性分析的技术)联合起来使用进行物质的定量、定性专用分析技术。

液质联用技术(液相色谱-质谱联用技术)：将液相色谱仪(作为分离系统，具有对复杂化合物的高分离能力)与质谱仪(高选择性、高灵敏度及能够提供所含物质的信息)联合起来使用进行物质的定量、定性专用分析技术。

再进一步的，根据采样点水样的物质分析的污染物及浓度确定污染物的源头企业。

在一些实施例中，在每个潜在污染源的排污口处设置自动水体取样机，设置取样频率。

以保持上游污染源与下游污染源的同步取样，采用该种方式，在排污源头进行自动取样，可以有效消除水体污染溯源的时差，以保证水体污染溯源的时效性和准确性。

优选的，取样频率为10-60min。

在一些实施例中，在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源的方法为：

在水域的上游工厂排污口的上游通过在线生物监测预警技术设置上游预警监测点；

在水域的下游通过在线生物监测预警技术设置下游预警监测点；

当下游预警监测点报警，上游预警监测点不报警时，则该两监测点之间的水域中出现了污染，该水域中的企业即为潜在污染源。

该水体溯源方法通过在线生物监测预警技术结合全光谱(波长为200nm-800nm)扫描技术(通过钨灯、氚灯分别照射或组合照射生成全光谱光源，然后经物理学上的窄缝原理，将此种光源分成若干单色光，再结合相应的光敏传感技术，进行全光谱扫描并得出结果)并与气相-液相串联质谱检测方法，形成一种高完善度、高精度、大范围、高简易、自动化、无时差的溯源系统方法，所涉及的主要部件使用，皆为自动化过程，无需人工人力看管，大大节省人力资源。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

水体污染溯源的方法，包括如下步骤：

在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源，具体方法为：在每个潜在污染源的排污口处设置自动水体取样机，设置取样频率为每20min取样一次；

在水域的上游工厂排污口的上游通过在线生物监测预警技术设置上游预警监测点；

在水域的下游通过在线生物监测预警技术设置下游预警监测点；

当下游预警监测点报警，上游预警监测点不报警时，则该两监测点之间的水域区段中出现了污染，该水域中的企业即为潜在污染源；

对各潜在污染源取水样，并采用污染溯源分析：

污染溯源分析方法为：首先，对多浓度梯度的污染物水溶液进行全光谱荧光激发检测，并记录其三维荧光光谱中荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度，多次采集并将物质特征数据记载形成数据库，并在数据库中固定采集间隔期的采集记录无污染水体全光谱扫描下的三维荧光光谱；

对各潜在污染源所取水样进行全光谱扫描荧光激发检测，检测结果与先前数据库从荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度等特征进行相似度比对，相对于无污染情况，可以将被监测水体的三维荧光指纹谱同潜在污染源的典型三维荧光指纹谱进行对比，包括荧光峰识别与图谱相似度比较，从而确定潜在的污染来源。识峰法、区域积分法等三维图谱直接识别法都可以进行图谱比对，当其图谱特征与数据库中某记录样本图谱特征相似度比较>＝90％时，就可以定性的判断污染物质来源，确认该污染物质的存在，之后采用气质联用分析技术和液质联用分析技术进行前期污染物定性和定量检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种水体污染溯源方法，其特征在于：包括如下步骤：

在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源；

对各潜在污染源取水样，并采用污染溯源分析：

污染溯源分析方法为：首先，对多浓度梯度的污染物水溶液进行全光谱荧光激发检测，并记录其三维荧光光谱中荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度，多次采集并将物质特征数据记载形成数据库，并在数据库中固定采集间隔期的采集记录无污染水体全光谱扫描下的三维荧光光谱；

对各潜在污染源所取水样进行全光谱扫描荧光激发检测，检测结果与先前数据库从荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度等特征进行相似度比对，相对于无污染情况，可以将被监测水体的三维荧光指纹谱同潜在污染源的典型三维荧光指纹谱进行对比，包括荧光峰识别与图谱相似度比较，从而确定潜在的污染来源。

2.根据权利要求1所述的水体污染溯源方法，其特征在于：还包括对各采样点的水样的荧光图谱进行图谱比对率分析的步骤。

3.根据权利要求2所述的水体污染溯源方法，其特征在于：所述比对率分析的步骤为：对将具有污染可能的水体样本取出并与之前在各监测点采集到的无污染水体样本数据中的数据进行三维荧光图谱比对荧光峰峰数、荧光峰位置、荧光强度，通过直接识别法，比对水样特征信息，继而确定污染物质可能种类。

4.根据权利要求3所述的水体污染溯源方法，其特征在于：当三维图谱特征与数据库中记录污染物质溶液高峰相似度超过90％时，可认为为疑似污染物，并进行前期污染物定性。

5.根据权利要求2所述的水体污染溯源方法，其特征在于：还包括针对比对率分析比对结果高的采样点水质进行物质定性分析的步骤，以确定污染源水体污染物的具体成分。

6.根据权利要求5所述的水体污染溯源方法，其特征在于：所述物质定性分析的方法为气质联用分析技术和液质联用分析技术。

7.根据权利要求5所述的水体污染溯源方法，其特征在于：根据采样点水样的物质分析的污染物及浓度确定污染物的源头企业。

8.根据权利要求1所述的水体污染溯源方法，其特征在于：在每个潜在污染源的排污口处设置自动水体取样机，设置取样频率。

9.根据权利要求8所述的水体污染溯源方法，其特征在于：取样频率为10-60min。

10.根据权利要求1所述的水体污染溯源方法，其特征在于：在检测出污染的取样水域采用在线生物监测预警技术判断潜在污染源的方法为：

在水域的上游工厂排污口的上游通过在线生物监测预警技术设置上游预警监测点；

在水域的下游通过在线生物监测预警技术设置下游预警监测点；

当下游预警监测点报警，上游预警监测点不报警时，则该两监测点之间的水域中出现了污染，该水域中的企业即为潜在污染源。

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