高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统与方法，该系统包括：太阳能供电系统；监测井，监测井包括多个采样管和连接管，每个采样管包括透气性被动采样探头和与透气性被动采样探头相连通的导气管；在线检测系统，在线检测系统与太阳能供电系统相连接，在线检测系统包括多通道电磁阀，多通道电磁阀具有多根相互独立的进气管，多根进气管分别通过导气管与监测井中不同深度的透气性被动采样探头连通；以及数据处理终端，其通过数据传输系统与在线检测系统相连接，数据处理终端用于接收污染物浓度检测数据，并基于所接收的污染物浓度检测数据计算各监测断面污染物传输通量及污染物衰减系数。通量及污染物衰减系数。通量及污染物衰减系数。

【技术实现步骤摘要】
高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统与方法


[0001]本专利技术涉及场地污染风险评估
，具体涉及一种高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统与方法。

技术介绍

[0002]一般来说从事过工业生产的企业用地地下水均受到一定程度污染，其中挥发性有机物(VOCs)是主要污染物之一。随着产业结构升级调整，此类企业用地在用作居住等建设用地进行再开发建设前，需对场地土壤和地下水进行布点采样，查明污染空间分布，结合用地规划进行风险评估，开展相应的治理修复与风险管控措施，以保障用地安全。
[0003]传统地块污染状况调查，主要是采集土壤或地下水样品后送至实验室开展目标污染物浓度检测。受采样检测成本影响，仅能检测有限的样品，因此传统污染调查是一种离散调查，样品检测结果仅能代表当次采样时刻对应样品位置的污染状况，无法表征实际场地中污染随时间的时空变化。近年虽已开发了针对地下水的在线监测技术与装备，但主要针对常规水化学指标，如地下水中溶解氧含量、pH、电导率等，针对挥发性有机污染物的地下水在线监测技术装置主要还是基于传统地下水的取样检测技术思路，将原本位于异地的检测实验室聚焦小型化后将其设置在现场，其主要思路是在监测井内设置采样泵，在监测井附近地面安装小型的模块化检测设备，如吹扫捕集
‑
气相色谱
‑
质谱仪等，通过中控系统定期启动井内的采样泵，将监测井内的地下水样输送至地面的吹扫捕集
‑
气相色谱
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质谱仪进行目标污染物浓度的定量检测。这类设备较复杂，制造及运行维护成本高，难以在实际项目中推广应用。因传统的地下水在线监测技术通常一套在线监测设备仅能服务于一口监测井，当目标场地地下水污染面积大、含水层较厚、赋水介质空间异质性较强时，为实现污染的精细刻画，需要建设的监测井数量以及配置的在线监测设备较多，整体建设与运行成本通常难以承受。
[0004]此外，传统污染风险评估主要基于单个离散样品的浓度对风险进行计算，但场地土壤和地下水污染通常具有很强的非均质性，仅依据单个离散样品的检测浓度评估风险，其结果通常会高估或低估风险，在单个离散样品检测浓度的基础上，融合样品浓度与水文地质条件的空间变异特征计算污染物在关键断面的传输通量，以此进一步量化评估污染风险，目前已在国际上逐步成为主流方法，也是场地土壤和地下水污染风险评估方法学的发展趋势之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，包括：太阳能供电系统；监测井，监测井包括多个采样管和连接管，每个采样管包括透气性被动采样探头和与透气性被动采样探头相连通的导气管；在线检测系统，在线检测系统与
太阳能供电系统相连接，在线检测系统包括多通道电磁阀，多通道电磁阀具有多根相互独立的进气管，多根进气管分别通过导气管与监测井中不同深度的透气性被动采样探头连通；以及数据处理终端，其通过数据传输系统与在线检测系统相连接，数据处理终端用于接收污染物浓度检测数据，并基于所接收的污染物浓度检测数据计算各监测断面污染物传输通量及污染物衰减系数。
[0007]在一优选实施方式中，在线检测系统还包括出气管、低流速气动隔膜泵、集成检测器和压力补偿管，出气管两端分别与多通道电磁阀、低流速气动隔膜泵一端相连接，低流速气动隔膜泵另一端连接集成检测器，集成检测器包括除水汽的前端预处理模块、电离电势不低于10.6eV的光离子检测器模块以及检测信号无线传输模块，压力补偿管与多通道电磁阀相连接。
[0008]在一优选实施方式中，采样管还包括导水筛管、连接器和连通管，导气管通过快速接头与连通管通过气密性的方式连接，连通管通过螺纹或焊接的方式与连接器固定且接口密闭，连接器一端与导水筛管气密性连接，另一端通过螺纹或柔性管箍与连接管气密性连接。
[0009]在一优选实施方式中，透气性被动采样探头包括透气惰性有机聚合膜和空心多孔刚性支架，透气惰性有机聚合膜厚度约0.1～0.5mm，均匀负载在多孔刚性支架外表面，以使气态挥发性有机污染物能够穿过透气惰性有机聚合膜进入多孔刚性支架的内腔，并阻挡液态水进入内腔。
[0010]在一优选实施方式中，多孔刚性支架为不锈钢网通过卷板工艺制成，不锈钢网开孔率大于95％，多孔刚性支架的外径为2.5cm，内径为2.0cm，高度为20cm，底端密闭，顶端通过快速接头与导气管气密连接。
[0011]在一优选实施方式中，太阳能供电系统包括太阳能板安装立柱、太阳能板和输电线，太阳能供电系统通过输电线为在线检测系统供电。
[0012]在一优选实施方式中，数据处理终端包括：
[0013]启停功能模块，其用于启动或停止在线检测系统工作；
[0014]运行模式设置模块，其用于设置在线检测系统的运行模式；
[0015]目标污染物定量浓度值与检测信号的标定曲线功能模块，其能够自动将各监测井不同监测位置由在线检测系统检测并通过数据传输系统传输出的目标污染物浓度信号自动转换为对应监测位置目标污染物定量浓度值，并进行数据显示；
[0016]基质浓度自动校正算法模块，如监测点位的透气性被动采样探头位于地下水含水层内，数据处理终端的基质浓度自动校正算法模块将采用公式1对测试结果进行校正，将气相浓度C
g
转换为相应透气性被动采样探头所在位置地下水中污染物浓度C
w
；
[0017]C
w
＝C
g
/k
ꢀꢀꢀ
公式1
[0018]公式1中C
w
为透气性被动采样探头所在位置地下水中污染物浓度，单位为mg/L；C
g
为透气性被动采样探头所在位置在线检测系统检测的目标污染物浓度信号经过数据处理终端的目标污染物定量浓度值与检测信号的标定曲线功能模块标定后的目标污染物浓度，单位为mg/L；k为与透气性被动采样探头所在位置相同温度平衡状态下目标污染物的亨利常数，无量纲。
[0019]在一优选实施方式中，数据处理终端还包括：各监测断面污染物传输通量计算功
能模块，其用于结合监测区域地下水流速和监测断面面积，实时自动计算各监测断面污染物传输通量，并进行数据显示，地下水监测断面目标污染物传输通量，采用公式2的算法计算污染物沿地下水流向的水平方向的传输通量：
[0020][0021]公式2中，F
h
为垂直于地下水流向的某地下水监测断面处目标污染物的传输通量，单位为mg/(m2×
d)；C
wij
为某地下水监测断面第i行第j列的透气性被动采样探头所在位置地下水中目标污染物浓度，单位为mg/L，其通过公式1计算获得；v为监测断面地下水流速，单位为m/d，其根据监测区域地下水水力坡度以及地下水含水层介质的渗透系数计算获得；A
ij<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：包括：太阳能供电系统(1)；监测井(3)，所述监测井(3)包括多个采样管(32)和连接管(31)，每个所述采样管(32)包括透气性被动采样探头(321)和与所述透气性被动采样探头(321)相连通的导气管(323)；在线检测系统(2)，在线检测系统(2)与所述太阳能供电系统(1)相连接，所述在线检测系统(2)包括多通道电磁阀(22)，所述多通道电磁阀(22)具有多根相互独立的进气管(21)，多根所述进气管(21)分别通过导气管(323)与监测井(3)中不同深度的透气性被动采样探头(321)连通；以及数据处理终端(5)，其通过数据传输系统(4)与所述在线检测系统(2)相连接，所述数据处理终端(5)用于接收污染物浓度检测数据，并基于所接收的污染物浓度检测数据计算各监测断面污染物传输通量及污染物衰减系数。2.根据权利要求1所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述在线检测系统(2)还包括出气管(23)、低流速气动隔膜泵(24)、集成检测器(25)和压力补偿管(26)，所述出气管(23)两端分别与所述多通道电磁阀(22)、低流速气动隔膜泵(24)一端相连接，所述低流速气动隔膜泵(24)另一端连接所述集成检测器(25)，所述集成检测器(25)包括除水汽的前端预处理模块、电离电势不低于10.6eV的光离子检测器模块以及检测信号无线传输模块，所述压力补偿管(26)与所述多通道电磁阀(22)相连接。3.根据权利要求1所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述采样管(32)还包括导水筛管(322)、连接器(324)和连通管(325)，所述导气管(323)通过快速接头与连通管(325)通过气密性的方式连接，所述连通管(325)通过螺纹或焊接的方式与连接器(324)固定且接口密闭，所述连接器(324)一端与导水筛管(322)气密性连接，另一端通过螺纹或柔性管箍与连接管(31)气密性连接。4.根据权利要求3所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述透气性被动采样探头(321)包括透气惰性有机聚合膜(3211)和空心多孔刚性支架(3212)，所述透气惰性有机聚合膜(3211)厚度约0.1～0.5mm，均匀负载在多孔刚性支架(3212)外表面，以使气态挥发性有机污染物能够穿过所述透气惰性有机聚合膜(3211)进入多孔刚性支架(3212)的内腔(3213)，并阻挡液态水进入内腔(3213)。5.根据权利要求4所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述多孔刚性支架(3212)为不锈钢网通过卷板工艺制成，不锈钢网开孔率大于95％，所述多孔刚性支架(3212)的外径为2.5cm，内径为2.0cm，高度为20cm，底端密闭，顶端通过快速接头与导气管(323)气密连接。6.根据权利要求1所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述太阳能供电系统(1)包括太阳能板安装立柱(11)、太阳能板(12)和输电线(13)，所述太阳能供电系统(1)通过输电线(13)为在所述线检测系统(2)供电。7.根据权利要求5所述的高分辨率场地VOCs传输通量在线监测系统，其特征在于：所述数据处理终端(5)包括：启停功能模块，其用于启动或停止在线检测系统(2)工作；运行模式设置模块，其用于设置所述在线检测系统(2)的运行模式；
目标污染物定量浓度值与检测信号的标定曲线功能模块，其能够自动将各监测井不同监测位置由在线检测系统(2)检测并通过数据传输系统(4)传输出的目标污染物浓度信号自动转换为对应监测位置目标污染物定量浓度值，并进行数据显示；基质浓度自动校正算法模块，如监测点位的透气性被动采样探头(321)位于地下水含水层内，数据处理终端(5)的基质浓度自动校正算法模块将采用公式(1)对测试结果进行校正，将气相浓度C
g
转换为相应透气性被动采样探头(321)所在位置地下水中污染物浓度C
w
；C
w
＝C
g
/k
ꢀꢀꢀꢀ
公式(1)公式(1)中C
w...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟茂生，姜林，魏国，康日峰，庞宏伟，韩丹，
申请(专利权)人：北京北投生态环境有限公司，
类型：发明
国别省市：