一種用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生態(tài)環(huán)境問題的日益凸顯，無論國(guó)際社會(huì)還是中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)水環(huán)境的保護(hù)越來越重視，水質(zhì)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)成為政府部門的環(huán)保決策的重要依據(jù)。由于我國(guó)幅員遼闊、地形地貌復(fù)雜等因素的影響，區(qū)域大范圍、長(zhǎng)系列的監(jiān)測(cè)依靠傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，甚至無法實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)成為目前國(guó)內(nèi)外的普遍趨勢(shì)，歐美國(guó)家在地表水和地下水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)上要比我國(guó)先進(jìn)，這些儀器在我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。然而，在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)，各種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器在試驗(yàn)過程能夠準(zhǔn)確測(cè)定水質(zhì)，在復(fù)雜水環(huán)境下卻無法得到滿意的結(jié)果，這主要是由于在一些復(fù)雜的水環(huán)境中存在各種因素的干擾，包括一系列外界環(huán)境因素以及水體中其他干擾離子的變動(dòng)，這就決定了在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)后在這些復(fù)雜水環(huán)境中無法準(zhǔn)確測(cè)定污染物的濃度，這成為制約水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的重要瓶頸，基于上述原因，一種適用于復(fù)雜水環(huán)境特征的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法的建立成為目前的重大需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為此，本發(fā)明所要解決的問題在于如何結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)同時(shí)兼顧水環(huán)境復(fù)雜性的問題，進(jìn)而提出一種科學(xué)易行、適用于復(fù)雜水環(huán)境條件下的儀器校準(zhǔn)方法。
[0004]本發(fā)明的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，通過將感應(yīng)特定水質(zhì)參數(shù)的傳感器探頭放置到待測(cè)的水體中，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)讀取電信號(hào)，作為橫坐標(biāo)，并以其他方法得到準(zhǔn)確的待測(cè)定水質(zhì)參數(shù)濃度，以測(cè)定結(jié)果作為縱坐標(biāo)，建立回歸曲線，將待測(cè)水作為標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)。
[0005]在校準(zhǔn)過程中，需要將傳感器探頭浸入待測(cè)水體中，每隔4_6min時(shí)間間隔讀取一次數(shù)據(jù)，直至電信號(hào)穩(wěn)定時(shí)將穩(wěn)定電信號(hào)作為橫坐標(biāo)，取傳感器探頭浸入處的待測(cè)水體用其他方法得到其準(zhǔn)確濃度，作為縱坐標(biāo);確定I個(gè)電信號(hào)的測(cè)定時(shí)間應(yīng)不超過30分鐘，當(dāng)30分鐘內(nèi)電信號(hào)仍未穩(wěn)定，則重新計(jì)時(shí)。
[0006]電信號(hào)穩(wěn)定指:30分鐘內(nèi)電信號(hào)變化幅度不超過5%，或電信號(hào)出現(xiàn)兩次峰值和兩次谷值之后，下次電信號(hào)與上述峰值、谷值平均值相差不超過5%時(shí)，認(rèn)為其為穩(wěn)定值。
[0007]校準(zhǔn)曲線需要兩個(gè)及以上對(duì)應(yīng)的電信號(hào)和濃度。
[0008]每隔25-35天對(duì)該方法進(jìn)行預(yù)測(cè)驗(yàn)證，當(dāng)測(cè)定誤差超出容限時(shí)，需重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0009]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下特點(diǎn):1、本方法依托于現(xiàn)有儀器校正技術(shù)，同時(shí)結(jié)合水環(huán)境復(fù)雜性特征;2、本裝置采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確刻畫水質(zhì)的實(shí)時(shí)特征;3、申請(qǐng)人將本發(fā)明中所述裝置在地下水中開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，利用常規(guī)方法校準(zhǔn)，其測(cè)定結(jié)果只能保證當(dāng)天較為準(zhǔn)確，之后測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)際濃度，而利用本方法在連續(xù)監(jiān)測(cè)的一周時(shí)間內(nèi)，其實(shí)時(shí)測(cè)定與實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果較為吻合。綜合上述三點(diǎn)，本方法具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明校準(zhǔn)工作示意圖；
圖2是采用本方法和實(shí)驗(yàn)室得到的校準(zhǔn)曲線；
圖3是連續(xù)7天內(nèi)采用本方法和實(shí)驗(yàn)室得到的校準(zhǔn)曲線得到的測(cè)定結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0011]—種用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，通過現(xiàn)場(chǎng)將感應(yīng)特定水質(zhì)參數(shù)的傳感器探頭放置到待測(cè)的環(huán)境復(fù)雜的水體中，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)讀取電信號(hào)，作為橫坐標(biāo)，并以其他方法如化學(xué)、電化學(xué)得到準(zhǔn)確的待測(cè)定水質(zhì)參數(shù)濃度，以測(cè)定結(jié)果作為縱坐標(biāo)，建立回歸曲線，將待測(cè)水作為標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)。
[0012]在校準(zhǔn)過程中，需要將傳感器探頭浸入待測(cè)水體中，每隔4_6min時(shí)間間隔讀取一次數(shù)據(jù)，直至電信號(hào)穩(wěn)定時(shí)將穩(wěn)定電信號(hào)作為橫坐標(biāo)，取傳感器探頭浸入處的待測(cè)水體用其他方法得到其準(zhǔn)確濃度，作為縱坐標(biāo)，此時(shí)可確定校準(zhǔn)曲線上的一個(gè)點(diǎn)；確定I個(gè)電信號(hào)的測(cè)定時(shí)間應(yīng)不超過30分鐘，當(dāng)30分鐘內(nèi)電信號(hào)仍未穩(wěn)定，此時(shí)的水質(zhì)可能已發(fā)生變化，則重新計(jì)時(shí)；電信號(hào)穩(wěn)定指:30分鐘內(nèi)電信號(hào)變化幅度不超過5%，或電信號(hào)出現(xiàn)兩次峰值和兩次谷值之后，下次電信號(hào)與上述峰值、谷值平均值相差不超過5%時(shí)，認(rèn)為其為穩(wěn)定值。
[0013]當(dāng)確定上述標(biāo)準(zhǔn)曲線上的一個(gè)點(diǎn)后，重復(fù)上述步驟，確定另一電信號(hào)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定濃度，確定校準(zhǔn)曲線的第二個(gè)點(diǎn)，當(dāng)需要準(zhǔn)確地定量時(shí)，可用5?9點(diǎn)確定校準(zhǔn)曲線，通常2?3個(gè)點(diǎn)即可。
[0014]應(yīng)定期對(duì)該方法進(jìn)行預(yù)測(cè)驗(yàn)證，一般為25-35天，當(dāng)測(cè)定誤差超出容限時(shí)，需重新進(jìn)行校準(zhǔn)。該方法不僅適用于監(jiān)測(cè)一般地表水和地下水水體時(shí)儀器參數(shù)的校準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境特征復(fù)雜、一般實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)方法得到的測(cè)定結(jié)果誤差較大、不適用時(shí)的地下水適用性更強(qiáng)。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0016]如圖1所示，將傳感器I的探頭浸入待測(cè)水體2中，然后將傳感器I的USB接口連到電腦3上，打開儀器自帶的校正程序軟件，然后用電腦3每隔2分鐘測(cè)定一次水體電壓，同時(shí)從待測(cè)水體中取樣品4，利用其它化學(xué)、電化學(xué)等方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定其濃度，當(dāng)電信號(hào)穩(wěn)定后，將樣品4的實(shí)測(cè)濃度填到校正軟件中對(duì)應(yīng)的濃度處，確認(rèn)后添加I行，按照上述方法，在程序中輸入另一個(gè)濃度，確認(rèn)，這樣通過確定2?9個(gè)點(diǎn)，繪制確定標(biāo)準(zhǔn)曲線，以后就可自動(dòng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)，在監(jiān)測(cè)過程中需要經(jīng)過一段時(shí)間后驗(yàn)證結(jié)果是否還符合標(biāo)準(zhǔn)曲線，不符合的話再次進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0017]下面采用本方法及實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)方法對(duì)比檢測(cè)氯離子的結(jié)果。
[0018]首先，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用化學(xué)試劑配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)校準(zhǔn)儀器，監(jiān)測(cè)某地區(qū)監(jiān)測(cè)井中污染物Cl—濃度一周，并記錄數(shù)據(jù)，另外，采用本方法，在現(xiàn)場(chǎng)取水樣用化學(xué)或電化學(xué)等方法測(cè)定水體中污染物濃度，將傳感器探頭浸入上述監(jiān)測(cè)井水中，待電信號(hào)穩(wěn)定后，進(jìn)行校準(zhǔn)，并對(duì)水體污染物濃度Cl—監(jiān)測(cè)一周，并記錄數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)曲線和本方法確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖2所示，采用兩種方法一周的監(jiān)測(cè)結(jié)果如附圖3所示，可以看出第7天實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)方法測(cè)定的Cl—濃度嚴(yán)重偏離地下水中Cl—的真實(shí)濃度，而本方法的結(jié)果依然較為符合實(shí)際。
[0019]申請(qǐng)者開展的上述實(shí)驗(yàn)表明，至少在一周以內(nèi)本方法能夠準(zhǔn)確測(cè)定復(fù)雜水環(huán)境中污染物的濃度，但長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)時(shí)仍需要定期結(jié)合實(shí)測(cè)值進(jìn)行驗(yàn)證或修正，以確保水環(huán)境干擾因子發(fā)生突變而導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果偏離實(shí)際。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，其特征在于:通過將感應(yīng)特定水質(zhì)參數(shù)的傳感器探頭放置到待測(cè)的水體中，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)讀取電信號(hào)，作為橫坐標(biāo)，并以其他方法得到準(zhǔn)確的待測(cè)定水質(zhì)參數(shù)濃度，以測(cè)定結(jié)果作為縱坐標(biāo)，建立回歸曲線，將待測(cè)水作為標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)。2.如權(quán)利要求1所述的用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，其特征在于:在校準(zhǔn)過程中，需要將傳感器探頭浸入待測(cè)水體中，每隔4-6min時(shí)間間隔讀取一次數(shù)據(jù)，直至電信號(hào)穩(wěn)定時(shí)將穩(wěn)定電信號(hào)作為橫坐標(biāo)，取傳感器探頭浸入處的待測(cè)水體用其他方法得到其準(zhǔn)確濃度，作為縱坐標(biāo);確定I個(gè)電信號(hào)的測(cè)定時(shí)間應(yīng)不超過30分鐘，當(dāng)30分鐘內(nèi)電信號(hào)仍未穩(wěn)定，則重新計(jì)時(shí)。3.如權(quán)利要求2所述的用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，其特征在于電信號(hào)穩(wěn)定指:30分鐘內(nèi)電信號(hào)變化幅度不超過5%，或電信號(hào)出現(xiàn)兩次峰值和兩次谷值之后，下次電信號(hào)與上述峰值、谷值平均值相差不超過5%時(shí)，認(rèn)為其為穩(wěn)定值。4.如權(quán)利要求1所述的用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，其特征在于:校準(zhǔn)曲線需要兩個(gè)及以上對(duì)應(yīng)的電信號(hào)和濃度。5.如權(quán)利要求1所述的用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，其特征在于:每隔25-35天對(duì)該方法進(jìn)行預(yù)測(cè)驗(yàn)證，當(dāng)測(cè)定誤差超出容限時(shí)，需重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
【專利摘要】一種用于復(fù)雜水環(huán)境的水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法，通過將感應(yīng)特定水質(zhì)參數(shù)的傳感器探頭放置到待測(cè)的水體中，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)讀取電信號(hào)，作為橫坐標(biāo)，并以其他方法得到準(zhǔn)確的待測(cè)定水質(zhì)參數(shù)濃度，以測(cè)定結(jié)果作為縱坐標(biāo)，建立回歸曲線，將待測(cè)水作為標(biāo)準(zhǔn)溶液直接進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)。本發(fā)明依托于現(xiàn)有儀器校正技術(shù)，同時(shí)結(jié)合水環(huán)境復(fù)雜性特征，采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確刻畫水質(zhì)的實(shí)時(shí)特征；申請(qǐng)人將本發(fā)明中所述裝置在地下水中開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，利用常規(guī)方法校準(zhǔn)，其測(cè)定結(jié)果只能保證當(dāng)天較為準(zhǔn)確，之后測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離實(shí)際濃度，而利用本方法在連續(xù)監(jiān)測(cè)的一周時(shí)間內(nèi)，其實(shí)時(shí)測(cè)定與實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果較為吻合。
【IPC分類】G01N33/18
【公開號(hào)】CN105510548
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610075610
【發(fā)明人】潘紅衛(wèi), 韓宇平, 劉中培, 代小平, 肖恒, 黃會(huì)平, 王富強(qiáng), 魏懷斌, 王春穎, 賈冬冬
【申請(qǐng)人】華北水利水電大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日