一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法，是一种基于水质自动监测站测定的连续浊度数据估算水体中悬浮态镉浓度的方法，用于快速、连续水体中悬浮态镉浓度。该方法具体包括五个步骤：首先收集调查基础数据，包括水体的浊度、总悬浮物、悬浮态镉；根据调查的数据，构建浊度与总悬浮物之间的相关性模型；根据调查的数据，构建总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型；然后获取自动监测站点的连续的浊度数据，计算出水体中连续的总悬浮物浓度；最后应用总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型，计算出水体中连续的悬浮态镉浓度。

A Rapid and Continuous Method for Estimating Suspended Cadmium Concentration in Water

The invention discloses a method for rapidly and continuously estimating suspended cadmium concentration in water, which is a method for estimating suspended cadmium concentration in water based on continuous turbidity data measured by water quality automatic monitoring station, and is used for fast and continuous suspended cadmium concentration in water. The method consists of five steps: first, collecting the basic data of investigation, including turbidity, total suspended matter and suspended cadmium of water body; building the correlation model between turbidity and total suspended matter based on the investigation data; then, building the correlation model between total suspended matter and suspended cadmium concentration based on the investigation data; and then obtaining the continuous turbidity data of automatic monitoring stations. The continuous total suspended solids concentration in water was calculated. Finally, the continuous suspended cadmium concentration in water was calculated by using the correlation model between total suspended solids and suspended cadmium concentration.

【技术实现步骤摘要】
一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法
本专利技术属于污染监测
，具体是涉及一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法。
技术介绍
镉属于易挥发性有毒元素,天然水中一般低于10μg/l，水中镉浓度为0.1mg/L时，就可抑制水体自净作用，当水中镉超过0.2mg/L时，居民长期饮水和从食物中摄取含镉物质，可引起“骨痛病”，故对灌溉水质、渔业水质以及地面水水质标准对镉的浓度都有严格规定。水体中的金属主要以水溶解态、悬浮态和沉积物三种形式存在，沉积物的迁移能力较差，水质检验中重点关注的是溶解态和悬浮态镉含量，而水体中悬浮态镉含量远高于溶解态。水体中镉含量很低，通常采用石墨炉原子吸收法在实验室进行测定，实验过程复杂、耗时长，很难实现每天多次的人工监测；同时目前还没有非常成熟的针对水中金属镉的野外自动监测或现场快速检测的技术与设备，因此快速、连续测定水体中镉浓度是镉检测中的一大瓶颈。所以，设计一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法十分有必要。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提供了一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法。本专利技术的技术方案是：一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法，主要包括以下步骤：步骤一：基础数据的收集与测定在水体中的固定位置采样，采样数据包括水体的浊度、水体中总悬浮物浓度、水体中悬浮物的粒径分布、水体中悬浮态金属镉浓度；步骤二：构建浊度与总悬浮物之间的相关性模型采用线性模型建立浊度与总悬浮物浓度之间的关系，给出浊度与总悬浮浓度之间的定量关系式，确定模型系数a，b的值：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤三：构建总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型采用线性模型建立总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的关系，给出总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的定量关系式，确定模型系数c，d的值：Scd＝c*TSS+d式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度、TSS为水体的总悬浮物浓度、c,d为模型系数，常数；步骤四：获取自动监测站点的连续的浊度数据，计算出水体中连续的总悬浮物浓度获取自动监测站点的连续的浊度数据，应用步骤二中构建的回归模型，采用该公式计算，代入连续的浊度数据，获得对应的连续的总悬浮物浓度数据：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤五：计算出水体中连续的悬浮态镉浓度应用步骤三中构建的回归模型，采用该公式计算，代入步骤四中得出的连续的总悬浮物数据，获得对应的连续的悬浮态镉浓度数据：Scd＝c*TSS+d式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度、TSS为水体的总悬浮物浓度、c,d为模型系数，常数。进一步地，所述步骤一中，每个样品分析三个平行样，取平行样测定结果的平均值，得到的数据组数为20-30组，以保证测定结果具有统计意义。进一步地，所述水体的浊度采用哈希2100Q便携式浊度仪测定。进一步地，所述水体中总悬浮物浓度采用国标过滤法测定。进一步地，所述水体中悬浮物的粒径分布采用激光粒度分析仪测定。进一步地，所述水体中悬浮态金属镉采用石墨炉原子吸收分光光度法分析测定。进一步地，所述步骤四中自动监测站点的数据换取频率为十分钟一次或半小时一次。本专利技术的有益效果是：排入水体的金属镉大部分迅速由水相转移到悬浮物中，悬浮态镉含量与水体中的悬浮物的属性密切相关，悬浮态镉浓度与水体中的总悬浮物浓度存在一定的相关性，而水中总悬浮物浓度可以应用水体的浊度来进行衡量。我国的水质自动站均配有连续自动监测浊度的设备，野外就能提供快速连续的水体浊度数据，根据浊度-悬浮物关系式，可以计算出连续的总悬浮物浓度，再根据悬浮物-悬浮态镉浓度关系式，进而计算出连续的悬浮态镉浓度，实现水体中悬浮态镉浓度的快速、连续估算。通过该方法快速获得水体中金属镉的连续浓度数据，可以解析水体中金属镉的特征(水中镉的浓度水平，时间空间分布)，从而为区域水体中金属铅管理提供技术参考，也可以应用与由金属镉污染引起的水环境事故中的镉的应急监测。附图说明图1是本专利技术的估算方法流程图；图2是通启运河长江口的总悬浮物浓度的时间序列；图3是通启运河长江口的悬浮态镉浓度的时间序列。具体实施方式为便于对本专利技术技术方案的理解，下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的解释说明，实施例并不构成对专利技术保护范围的限定。实施例以江苏省南通市通启运河上游与长江交界处为例，使用如图1所示的快速估算方法估算该处水体的悬浮态金属镉浓度，包括以下步骤：(1)基础数据的收集与测定调查的基础数据包括水体的浊度、总悬浮物属性、悬浮态金属镉浓度；水体的浊度采用哈希2100Q便携式浊度仪测定；水中的总悬浮物属性包括：总悬浮物的浓度和悬浮物的粒径分布，总悬浮物浓度采用国标过滤法测定，激光粒度分析仪测定水体中悬浮物的粒径分布；悬浮态金属镉应用石墨炉原子吸收分光光度法进行分析。在通启运河水体中固定位置采样，每周采样一次，每个样品分析三个平行样，取平行样测定结果的平均值，获得的数据组数一共为20组，数据表如表1所示：表1采样数据表(2)构建浊度与总悬浮物之间的相关性模型对调查数据进行分析统计，采用线性模型建立浊度与总悬浮物浓度之间的关系，给出浊度与总悬浮浓度之间的定量关系式，确定了模型系数：TSS＝0.945*T+8.226式中：TSS为水体的总悬浮物浓度；T为水体的浊度。(3)构建总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型对基础数据进行分析统计，采用线性模型建立总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的关系，给出总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的定量关系式：Scd＝0.001*TSS+0.002式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度；TSS为水体的总悬浮物浓度；(4)获取自动监测站点的连续的浊度数据，计算出水体中连续的总悬浮物浓度获取自动监测站点的连续的浊度数据(十分钟一次或半小时一次的浊度数据)，应用步骤二中构建的回归模型，采用该公式计算，代入连续的浊度数据，获得对应的连续的总悬浮物浓度数据，总悬浮物浓度的时间序列如图2所示。(5)计算出水体中连续的悬浮态镉浓度应用步骤三中构建的回归模型，采用该公式计算，代入步骤四中得出的连续的总悬浮物数据，获得对应的连续的悬浮态镉浓度数据，悬浮态镉浓度的时间序列如图3所示。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：步骤一：基础数据的收集与测定在水体中的固定位置采样，采样数据包括水体的浊度、水体中总悬浮物浓度、水体中悬浮物的粒径分布、水体中悬浮态金属镉浓度；步骤二：构建浊度与总悬浮物之间的相关性模型采用线性模型建立浊度与总悬浮物浓度之间的关系，给出浊度与总悬浮浓度之间的定量关系式，确定模型系数a，b的值：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤三：构建总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型采用线性模型建立总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的关系，给出总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的定量关系式，确定模型系数c，d的值：Scd＝c*TSS+d式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度、TSS为水体的总悬浮物浓度、c,d为模型系数，常数；步骤四：获取自动监测站点的连续的浊度数据，计算出水体中连续的总悬浮物浓度获取自动监测站点的连续的浊度数据，应用步骤二中构建的回归模型，采用该公式计算，代入连续的浊度数据，获得对应的连续的总悬浮物浓度数据：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤五：计算出水体中连续的悬浮态镉浓度应用步骤三中构建的回归模型，采用该公式计算，代入步骤四中得出的连续的总悬浮物数据，获得对应的连续的悬浮态镉浓度数据：Scd＝c*TSS+d式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度、TSS为水体的总悬浮物浓度、c,d为模型系数，常数。...

【技术特征摘要】
1.一种快速连续估算水中悬浮态镉浓度的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：步骤一：基础数据的收集与测定在水体中的固定位置采样，采样数据包括水体的浊度、水体中总悬浮物浓度、水体中悬浮物的粒径分布、水体中悬浮态金属镉浓度；步骤二：构建浊度与总悬浮物之间的相关性模型采用线性模型建立浊度与总悬浮物浓度之间的关系，给出浊度与总悬浮浓度之间的定量关系式，确定模型系数a，b的值：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤三：构建总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的相关性模型采用线性模型建立总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的关系，给出总悬浮物与悬浮态镉浓度之间的定量关系式，确定模型系数c，d的值：Scd＝c*TSS+d式中：Scd为水体中的悬浮态镉浓度、TSS为水体的总悬浮物浓度、c,d为模型系数，常数；步骤四：获取自动监测站点的连续的浊度数据，计算出水体中连续的总悬浮物浓度获取自动监测站点的连续的浊度数据，应用步骤二中构建的回归模型，采用该公式计算，代入连续的浊度数据，获得对应的连续的总悬浮物浓度数据：TSS＝a*T+b式中：TSS为水体的总悬浮物浓度、T为水体的浊度、a,b为模型系数，常数；步骤五：计算出水体中连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚红，张同铸，游珍，刘波，刘环，刘红英，秦琪，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32