一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于污染监测技术领域，公开了一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统及方法，所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统包括：样本采集模块、沉积柱制备模块、海水样本处理模块、空气样本处理模块、土壤样本处理模块、第一计算模块、中央控制模块、苔藓植物样本处理模块、苔藓植物样本分析模块、第二计算模块、重金属转移对比模块、云存储模块、显示模块。本发明专利技术利用沉积物隔海水的方法能够隔绝大气流动和外部环境的扰动，很好的保护沉积物，使测定结果能够准确的反应本区域来自大气沉降的重金属的真实数值；利用苔藓植物作为生物监测指示植物，运用苔袋法监测大气沉降重金属污染状况，为生态环境保护提供基础数据。

【技术实现步骤摘要】
一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统及方法
本专利技术属于污染监测
，尤其涉及一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统及方法。
技术介绍
目前，重金属是指相对密度等于或大于5.0的金属元素。重金属一般不易随水淋滤，不能被土壤微生物分解，但能吸附于土壤胶体而被土壤微生物和植物所吸收，通过食物链或其他方式转化为毒性更强的物质，严重危害人体健康。土壤中重金属主要来自于大气沉降物和随固体废弃物、污水、农用物资进入土壤的重金属。土壤中重金属积累的初期，不易被人们觉察和关注，属于潜在危害，但土壤一旦被重金属污染，就会造成土壤生态系统退化、植物难以生长等问题，很难彻底消除，所以土壤中重金属的污染问题比较突出。重金属进入土壤后，在土壤中发生累积，在一定条件下可向下迁移，污染地下水，对饮用水安全构成威胁；也可通过食物链将污染物从土壤转移到生物体中，并最终威胁人体健康。目前暂无对大气沉降重金属在沉积物中转移进行测定的系统，无法实现对重金属转移的检测，进行重金属污染防治更困难。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前暂无对大气沉降重金属在沉积物中转移进行测定的系统，无法实现对重金属转移的检测，进行重金属污染防治更困难。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统及方法。本专利技术是这样实现的，一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法，所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法包括以下步骤：步骤一，通过样本采集模块利用样本采集装置分别采集待测定的海水样本、土壤样本、空气样本以及苔藓植物样本。步骤二，通过沉积柱制备模块利用沉积柱制备装置制备所述大气沉降重金属测定用沉积柱。步骤三，通过海水样本处理模块利用海水处理设备将采集的海水样本注入到沉积柱中，形成海水相，测定海水相中的重金属总量。步骤四，通过空气样本处理模块利用空气处理设备将采集的空气样本注入海水相上方，形成空气相，与所述海水相构成密闭空间。步骤五，通过土壤样本处理模块利用筛选装置将采集的土壤样本过筛，选择粒径为0.002～0.005mm的土壤样本放入底端封闭的沉积柱中，静置形成沉积相，用以模拟表层沉积物，测定沉积相中的重金属总量。步骤六，在海水储存装置中放入海水，待沉积柱中沉积相、海水相和空气相稳定后，将沉积柱的海水相中部与海水储存装置连通，用水泵使海水在海水储存装置和沉积柱之间流通。步骤七，以月为时间间隔，取下沉积柱，分别测定沉积相和海水相中的重金属总量，通过第一计算模块利用通量计算程序根据测定得到的沉积相和海水相中的重金属总量计算大气沉降重金属通量的实验数据。步骤八，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统各个模块的正常运行。步骤九，通过苔藓植物样本处理模块利用植物样本处理装置在采集的苔藓植物样本中选取大于6cm以上的苔藓植株，除去杂物与死去的茎叶，用自来水清洗泥土与浮尘颗粒。步骤十，将清洗后的苔藓植株用l％的稀硝酸浸泡18～24h，再用去离子水清洗3～5次，烘干；用网眼2.0×2.0mm的尼龙袋做成规格为15.5cm×6.5cm的口袋，并将3～3.5g的干苔藓装进袋内，顶端缝合制成苔袋，并分别把苔袋悬挂至各个监测点，接受大气沉降重金属干沉降的累积。步骤十一，将经过暴露的苔袋加以标签保存在干净密封的密封袋内，分析时称取0.3～0.5g，并加入体积比为5：2的HNO3和H2O2，并置于聚四氟乙烯消解罐中，在温度为120～140℃的条件下密封消解3～4h后，将完全消解的样品溶液定容至25ml用于上机分析。步骤十二，通过苔藓植物样本分析模块利用ICP-MS设备及冷原子吸收分光光谱法对消解处理后的苔藓植物样本进行上机分析。步骤十三，第二计算模块利用大气沉降通量计算程序根据苔藓植物样本的分析数据计算实际环境中的大气沉降重金属通量。步骤十四，通过重金属转移对比模块利用重金属转移对比程序将计算得到的大气沉降重金属通量的实验数据与实际环境中的大气沉降重金属通量数据进行对比分析，并结合重金属的评价指标得到最佳大气沉降重金属通量数据。步骤十五，通过云存储模块利用云数据库服务器存储采集的样本数据、大气沉降重金属通量的实验数据、实际环境中的大气沉降重金属通量数据以及最佳大气沉降重金属通量数据。步骤十六，通过显示模块利用显示器显示采集的样本数据、大气沉降重金属通量的实验数据、实际环境中的大气沉降重金属通量数据以及最佳大气沉降重金属通量的实时数据。进一步，步骤三中，所述检测海水相中重金属含量的方法，包括：(1)取10mL海水相中的水样于微波消解管中，加入0.1mL硫酸、0.1mL质量浓度为5％高锰酸钾溶液，摇匀；将所述微波消解管置于微波消解仪中，于120℃消解1～2h，取出，冷却至室温，向消解液加入质量浓度为10％盐酸羟胺溶液，经摇动使高锰酸钾刚好褪色，备用；(2)分别取0、1、2、5、7、10ml浓度为10μg/L的汞标准工作液于100ml容量瓶内，用去离子水定容，摇匀，静置，得到汞标准系列溶液；(3)以质量浓度为10％氯化亚锡溶液作为还原剂，于设定的荧光测汞仪的测定条件下进行测定，在波长为253.7nm处测定(2)中汞标准系列溶液的荧光强度，以浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制标准曲线，标准曲线浓度范围为0～1μg/L；(4)取(1)中的样品于10ml反应瓶内，再加入质量浓度为10％氯化亚锡溶液，所述样品与氯化亚锡溶液的体积比为4～5:1，在(3)的测定条件下测定(1)中样品的荧光强度。进一步，所述质量浓度为10％盐酸羟胺溶液采用以下方法制得：称取10g盐酸羟胺，溶于水中并稀释至100ml，以2.5L/min的流速通氮气或干净空气30～35min，以驱除微量汞，即得。进一步，所述荧光测汞仪的测定条件为：光电倍增管负高压500V；载气流量的气压表读数22.5格；屏蔽气流量的气压表读数40～60格；气液体积比3:1；分析波长253.7nm；还原时间40～50s。进一步，步骤十二中，所述上机分析的方法为：样品中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的测量使用ICP-MS设备检测，使用标准为多元素溶液标准；Hg、As使用冷原子吸收分光光谱法，平均分析误差5％。进一步，步骤十三中，所述实际环境中的大气沉降重金属通量的计算公式如下：Fd＝M×S-1×D-1；其中，Fd为沉降通量(μg·m-2·d-1)，即单位面积单位时间沉降的重金属质量；M为各苔袋富集重金属元素量(μg)；S为元素沉降面积(m2)；D为采样天数(d)。进一步，步骤十四中，所述重金属的评价指标为：采用地积累指数Igeo法评价大气沉降中重金属的污染状况；地积累指数Igeo的计算公式为：其中，Ci表示i元素实测值，Bi是i元素的土壤背景值，k是考虑到造岩运动引起的背景值波动而引入的参数，k＝1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法，其特征在于，所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法包括以下步骤：/n步骤一，通过样本采集模块利用样本采集装置分别采集待测定的海水样本、土壤样本、空气样本以及苔藓植物样本；/n步骤二，通过沉积柱制备模块利用沉积柱制备装置制备所述大气沉降重金属测定用沉积柱；/n步骤三，通过海水样本处理模块利用海水处理设备将采集的海水样本注入到沉积柱中，形成海水相，测定海水相中的重金属总量；/n步骤四，通过空气样本处理模块利用空气处理设备将采集的空气样本注入海水相上方，形成空气相，与所述海水相构成密闭空间；/n步骤五，通过土壤样本处理模块利用筛选装置将采集的土壤样本过筛，选择粒径为0.002～0.005mm的土壤样本放入底端封闭的沉积柱中，静置形成沉积相，用以模拟表层沉积物，测定沉积相中的重金属总量；/n步骤六，在海水储存装置中放入海水，待沉积柱中沉积相、海水相和空气相稳定后，将沉积柱的海水相中部与海水储存装置连通，用水泵使海水在海水储存装置和沉积柱之间流通；/n步骤七，以月为时间间隔，取下沉积柱，分别测定沉积相和海水相中的重金属总量，通过第一计算模块利用通量计算程序根据测定得到的沉积相和海水相中的重金属总量计算大气沉降重金属通量的实验数据；/n步骤八，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统各个模块的正常运行；/n步骤九，通过苔藓植物样本处理模块利用植物样本处理装置在采集的苔藓植物样本中选取大于6cm以上的苔藓植株，除去杂物与死去的茎叶，用自来水清洗泥土与浮尘颗粒；/n步骤十，将清洗后的苔藓植株用l％的稀硝酸浸泡18～24h，再用去离子水清洗3～5次，烘干；用网眼2.0×2.0mm的尼龙袋做成规格为15.5cm×6.5cm的口袋，并将3～3.5g的干苔藓装进袋内，顶端缝合制成苔袋，并分别把苔袋悬挂至各个监测点，接受大气沉降重金属干沉降的累积；/n步骤十一，将经过暴露的苔袋加以标签保存在干净密封的密封袋内，分析时称取0.3～0.5g，并加入体积比为5：2的HNO...

【技术特征摘要】
1.一种测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法，其特征在于，所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法包括以下步骤：
步骤一，通过样本采集模块利用样本采集装置分别采集待测定的海水样本、土壤样本、空气样本以及苔藓植物样本；
步骤二，通过沉积柱制备模块利用沉积柱制备装置制备所述大气沉降重金属测定用沉积柱；
步骤三，通过海水样本处理模块利用海水处理设备将采集的海水样本注入到沉积柱中，形成海水相，测定海水相中的重金属总量；
步骤四，通过空气样本处理模块利用空气处理设备将采集的空气样本注入海水相上方，形成空气相，与所述海水相构成密闭空间；
步骤五，通过土壤样本处理模块利用筛选装置将采集的土壤样本过筛，选择粒径为0.002～0.005mm的土壤样本放入底端封闭的沉积柱中，静置形成沉积相，用以模拟表层沉积物，测定沉积相中的重金属总量；
步骤六，在海水储存装置中放入海水，待沉积柱中沉积相、海水相和空气相稳定后，将沉积柱的海水相中部与海水储存装置连通，用水泵使海水在海水储存装置和沉积柱之间流通；
步骤七，以月为时间间隔，取下沉积柱，分别测定沉积相和海水相中的重金属总量，通过第一计算模块利用通量计算程序根据测定得到的沉积相和海水相中的重金属总量计算大气沉降重金属通量的实验数据；
步骤八，通过中央控制模块利用中央处理器控制所述测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的系统各个模块的正常运行；
步骤九，通过苔藓植物样本处理模块利用植物样本处理装置在采集的苔藓植物样本中选取大于6cm以上的苔藓植株，除去杂物与死去的茎叶，用自来水清洗泥土与浮尘颗粒；
步骤十，将清洗后的苔藓植株用l％的稀硝酸浸泡18～24h，再用去离子水清洗3～5次，烘干；用网眼2.0×2.0mm的尼龙袋做成规格为15.5cm×6.5cm的口袋，并将3～3.5g的干苔藓装进袋内，顶端缝合制成苔袋，并分别把苔袋悬挂至各个监测点，接受大气沉降重金属干沉降的累积；
步骤十一，将经过暴露的苔袋加以标签保存在干净密封的密封袋内，分析时称取0.3～0.5g，并加入体积比为5：2的HNO3和H2O2，并置于聚四氟乙烯消解罐中，在温度为120～140℃的条件下密封消解3～4h后，将完全消解的样品溶液定容至25ml用于上机分析；
步骤十二，通过苔藓植物样本分析模块利用ICP-MS设备及冷原子吸收分光光谱法对消解处理后的苔藓植物样本进行上机分析；
步骤十三，第二计算模块利用大气沉降通量计算程序根据苔藓植物样本的分析数据计算实际环境中的大气沉降重金属通量；
步骤十四，通过重金属转移对比模块利用重金属转移对比程序将计算得到的大气沉降重金属通量的实验数据与实际环境中的大气沉降重金属通量数据进行对比分析，并结合重金属的评价指标得到最佳大气沉降重金属通量数据；
步骤十五，通过云存储模块利用云数据库服务器存储采集的样本数据、大气沉降重金属通量的实验数据、实际环境中的大气沉降重金属通量数据以及最佳大气沉降重金属通量数据；
步骤十六，通过显示模块利用显示器显示采集的样本数据、大气沉降重金属通量的实验数据、实际环境中的大气沉降重金属通量数据以及最佳大气沉降重金属通量的实时数据。


2.如权利要求1所述的测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法，其特征在于，步骤三中，所述检测海水相中重金属含量的方法，包括：
(1)取10mL海水相中的水样于微波消解管中，加入0.1mL硫酸、0.1mL质量浓度为5％高锰酸钾溶液，摇匀；将所述微波消解管置于微波消解仪中，于120℃消解1～2h，取出，冷却至室温，向消解液加入质量浓度为10％盐酸羟胺溶液，经摇动使高锰酸钾刚好褪色，备用；
(2)分别取0、1、2、5、7、10ml浓度为10μg/L的汞标准工作液于100ml容量瓶内，用去离子水定容，摇匀，静置，得到汞标准系列溶液；
(3)以质量浓度为10％氯化亚锡溶液作为还原剂，于设定的荧光测汞仪的测定条件下进行测定，在波长为253.7nm处测定(2)中汞标准系列溶液的荧光强度，以浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制标准曲线，标准曲线浓度范围为0～1μg/L；
(4)取(1)中的样品于10ml反应瓶内，再加入质量浓度为10％氯化亚锡溶液，所述样品与氯化亚锡溶液的体积比为4～5:1，在(3)的测定条件下测定(1)中样品的荧光强度。


3.如权利要求2所述的测定大气沉降重金属在沉积物中的转移的方法，其特征在于，所述质量浓度为10％盐酸羟胺溶液采用以下方法制得：称取10g盐酸羟胺，溶于水中并稀释至100ml，以2.5L/min的流速通氮气或干净空气30～35min，以驱除微量汞，即得。


4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：林绍霞，柳小兰，肖致强，赵亚洲，
申请(专利权)人：贵州省分析测试研究院，
类型：发明
国别省市：贵州;52