一种污染地块水土监控系统的制作方法

1.本发明专利属于环境监控领域，具体涉及一种污染地块水土监控系统。


背景技术：

2.土壤是环境的重要组成部分，土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。通常包括布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。
3.《场地环境调查技术导则》(hj 25.1-2014)和《场地环境监测技术导则》(hj 25.2-2014)，为场地调查监测提供了技术参考。根据该技术导则，场地调查一般分为三个阶段。第一阶段确定是否污染，分为资料收集和分析、现场踏勘、人员访谈、结论与分析四个步骤；第二阶段通过现场采样和实验室分析，确定场地关注污染物种类、浓度水平和空间分布；第三阶段用资料查询、现场实测和实验室分析测试等方法，调查场地特征参数和受体暴露参数，供风险评估和污染修复使用。
4.我国目前大部分地区依然采用人工采样和实验室分析为主的场地监测手段，这种方式不能及时、准确地监测到场地的污染情况，使得环境管理人员和修复机构很难在短时间内摸清所有区域的实际情况，也就不能作出有效的处置和修复方案。
5.因此，亟需一种可以实现对污染场地环境中挥发性有机物(vocs)的长期在线监测和预警的系统，从而对污染场地中的水、土、气中的vocs 进行长期自动在线跟踪监测，监控污染趋势变化、修复效益评估等。


技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题在于现有缺乏污染场地中的水、土、气长期自动在线跟踪监测的问题，从而提供一种污染地块水土监控系统。
7.为此，本发明采用如下技术方案：
8.本发明提供一种污染地块水土监控系统，包括采集模块、分析处理模块和控制模块，所述采集模块包括水采集装置、气采集装置，所述分析处理模块包括吹扫装置、富集装置和分析装置。
9.进一步地，所述吹扫装置为包括吹扫杯和气体控制装置，所述气体控制装置控制吹扫气从吹扫杯底部吹出，同时收集从吹扫杯上方吹扫出来的气体。
10.所述吹扫装置还包括和吹扫杯连接的水样品管道，所述水样品管道的另一端连接水样品储存装置。
11.进一步地，所述富集装置为浓缩阱，用于对气体控制装置收集到的气体进行吸附浓缩后送入分析装置。
12.所述分析装置包括气相色谱仪和质谱仪。
13.进一步地，所述水采集装置包括地表水采集装置和地下水采集装置。
14.所述气采集装置包括地表气采集装置、空气采集装置和深井气采集装置。
15.本发明技术方案，具有如下优点：
16.(1)本发明可以对待测地块的水、土、气系统进行充分的采样及监控，同时结合本发明系统的数据和当地的气象条件因子、土质条件因子及地下水地表水径流规律等参数，对场地的环境进行污染扩散模型分析等方面的后期数据分析，从而给实际的处置、修复等工作提供科学的依据。
17.(2)通过本发明，可以完成场地环境质量监测系统的建设，实现待测地块的全方位监测，本发明后续的布点网络监测方案可灵活配置，扩展性强性价比高，探索污染场地土壤监测新方法。
18.(3)本发明通过仪器之间的配合，可以达到数据的精准检测，通过对控制模块中不同组件的设置，可以通过无线网络实现无人值守，从而保证监测人员不受时间和地点的限制，对监控系统进行远程的监控，同时数据异常和报警也可实时平台显示，并发出预警。
19.(4)本发明系统可灵活移动至不同的监测点位，进行多场地的监控。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明实施例1提供的污染地块水土监控系统的示意图；
22.图2为图1中分析处理模块和控制模块的结构示意图；
23.图3为本发明实施例2中的地下水监测结果
24.图4为本发明实施例2中的深井气监测结果。
25.附图标记：
26.101-地表气、水采集装置；102-深井气采集装置；103-地下水采集装置； 104-空气采集装置；
27.2-分析处理模块；201-水样品储存装置；202-吹扫杯；203-浓缩阱；204
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气体控制装置；205-分析装置；206-载气罐；207-纯净水桶；208-水样品管道；209-纯水管道；210-排水管道；211-水位检测器；212-第一电动阀；213
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第二电动阀；214-第三电动阀；215-第一手动阀；216-第二手动阀；217-标气罐；218-加热装置；
28.3-控制模块；301-可编程逻辑控制器；302-工控机；303-显示通讯器；
29.4-开关；5-开关电源；6-交流电源。
具体实施方式
30.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
31.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。
32.实施例1
33.本实施例提供一种污染地块水土监控系统，如图1所示，采集模块、分析处理模块2和控制模块3。其中采集模块包括地表气、水采集装置101，深井气采集装置102，地下水采集装置103和空气采集装置104。所述采集模块中采集到的样品制得水样品后进入分析处理模块2进行处理及分析。
34.如图2所示，分析处理模块2包括用于储存采样得到的样品的水样品储存装置1、用于对样品中的vocs进行吹扫的吹扫装置和对吹扫出vocs 进行富集的富集装置，吹扫装置为包括吹扫杯202和气体控制装置204，所述气体控制装置204控制吹扫气从吹扫杯202底部吹出，吹扫气带动vocs 随气泡离开吹扫杯202中水样中，同时气体控制装置204控制收集从吹扫杯202上方吹扫出来的气体。
35.吹扫装置还包括和吹扫杯202连接的水样品管道208，所述水样品管道的另一端连接水样品储存装置201，水样品储存装置201中样品通过水样品管道208通入吹扫杯中，水样品管道208上分别设置有第二电动阀213和第一手动阀215用于控制样品流速。
36.吹扫装置还包括纯净水桶207，所述纯净水桶207通过纯水管道209和吹扫杯202连接，用于将纯净水通入吹扫杯202中稀释水样品，同时纯水管道209上设置有第三电动阀214来控制纯水流速。
37.吹扫杯202还包括位于吹扫杯202底部的排水口和位于吹扫杯202侧壁的溢出口，所述排水口和溢出口与排水管道210连接，排水管道210上设置有第一电动阀212用于将水排出系统，设置有216用于控制吹扫杯内过多的水从溢出口进入排水管道210。
38.吹扫杯202内层还包括水位检测器211，用于检测并控制吹扫杯202中的水量。
39.载气罐207通过管道和气体控制装置204以及分析装置205连接，用于提供惰性气体作为载气和吹扫气，气体控制装置204中设置有阀门控制气体的流速。
40.富集装置为浓缩阱203，用于对气体控制装置204收集到的气体进行吸附浓缩后送入分析装置205中，分析装置205包括气相色谱仪和质谱仪。
41.分析处理模块2中还包括标气罐217，用于将标准气体通入分析装置 205中，标气罐217外侧和通往分析装置205的管道上设置有加热装置218 控制标准气体的温度。
42.控制模块3包括可编程逻辑控制器301，工控机302和显示通讯器303，工作人员可以通过观察显示通讯器303来得到分析装置205和工控机302 的显示结果，从而达到整个系统的监控。
43.污染地块水土监控系统开关4、开关电源5和交流电源6，供给整个系统所需的电源同时控制整个系统的是否运行。
44.实施例2
45.本实施例采用实施例1所述的系统，对某退役农药污染场地进行 监测，原场地不再作为工业用地使用，未来规划用于二类居住用地。 经现场踏勘，目前地块内建筑物基本全部拆除，清运离场，处于闲置 状态。地块周边敏感区主要是居民区和学校。
46.其土壤和地下水的点位主要布置在树脂系统循环水、树脂聚合车间和树脂干燥等区域。经前期调查和历史资料搜集判断，地下水大致流向为自西向东，结合地下水流向共布设5个地下水采集装置和深井气采集装置。共对地下水采集装置和深井气采集装置中vocs展开三期监测，每期对每口井进行采样分析检测。检测周期两个月，每期间隔一个月。
47.(1)地下水监测结果
48.共检出15种挥发性有机物，主要分为氯代脂肪烃类、氯代芳烃类和苯系物三大类污染物。以研究区内各类污染物浓度总和为横坐标，对其三个时期进行动态监测，如图3所示，在调查区域内氯代脂肪烃类污染物浓度较高，最高达到2564.4μg/l，氯代芳烃类污染物浓度整体较低，说明该地区地下水氯代脂肪烃类污染问题突出。从三期的监测来看，氯代脂肪烃类和苯系物污染物浓度均呈现先升高后降低的趋势，而氯代芳烃类污染物浓度较为稳定，略有降低。其中在2022年1月27日监测时，氯代脂肪烃类和苯系物污染物浓度均升高，这可能因为在第二次调查分析前降雨导致水位有先上升后下降的过程，将土壤中吸附的有机物经解吸出来再次释放到地下水引起的，或者是通过降雨将土壤中的污染物冲刷到地下水中。特别是氯代脂肪烃类污染物变化较大，其作为工业溶剂，常在园区的地表水及地下水中检出，这因为该类污染物属于dnapls，自身密度比水重，在下渗到土壤饱和带时，由于自身重力作用迁移到地下水位以下，在地下水环境中的迁移能力强。且氯代脂肪烃类沸点较低(沸点：39～115℃)，溶解度较高(溶解度：0.8～20g/l)。
49.(2)深井气监测结果
50.共检出11种挥发性有机物，均在土壤和地下水中检出，监测结果如图 4所示，其中氯代脂肪烃类污染物浓度最高，三次监测平均值7102.2μg/m3，远高于苯系物和氯代芳烃类。三期动态监测结果显示，氯代脂肪烃类和苯系物污染物浓度呈现先升高后降低的趋势。与地下水中相比，深井气中苯系物和氯代芳烃类浓度相差更大，这可能是因为苯系物本身属于比水轻非水溶相液体(light non-aqueous phase liquids，lnapls)，具有较高的蒸汽压，可以直接挥发到深井气中，形成潜在的有害vocs排放物。在第二次监测，深井气污染物浓度均有明显升高，可能是地下水位波动所致，在降雨后地下水位经过上升和下降过程，水位的下降导致土壤孔隙中的水被空气取代，此时溶解在水中的vocs或者浮在水面上lnapls直接暴露在深井气中，增加vocs与空气的接触面积，导致更多的vocs挥发至深井气中。且由于水位较浅，水面上土壤为砂质土，孔隙度较高，vocs更容易扩散。第三次监测发现，各污染物均有所下降，可能是被微生物降解，导致浓度降低。虽然第三次监测气温有所升高，但由于整体温度较低，气体在土壤中的扩散能力变化不大，但是温度升高有利于微生物的降解。地下水位的变化也会暂时影响土壤湿度，增强了包气带中的氧扩散速率，当水位下降时，可能有利于残余相暴露在空气中，使得vocs更易被微生物降解，污染物浓度降低。
51.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。