专利名称：一种土壤水自动采样和自动监测的方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤水自动采样和自动监测的方法，属于水环境保护技术领域。
背景技术：
本发明中的土壤水是指土壤中的液态水，一部分被地面植物吸收利用，一部分进入地下水中，其余部分通过土壤蒸发或者保留在土壤中。土壤水的水质对植物生长和地下水水质都有重要的影响。以往对水质的研究多集中在各类地表水，对土壤水的关注较少。对土壤水水质的研究是水环境保护领域内一个新兴的内容，本发明是一种较为前瞻的方法。针对地表水水质的自动监测系统已经十分成熟。水质在线自动监测系统是一个以在线自动分析仪器为核心，运用自动控制技术、计算机技术以及相关的专用分析软件和通讯网络，组成一个从水样采集、水样预处理、水样测量到数据处理及存贮的综合性系统，从而实现水质自动监测站的在线自动运行。水样采集装置一般有竖桩井式、吊桥式、浮筒式、浮舟式、水底紧固式等方式，采样系统一般由采样水泵、采样浮筏和粗隔离栅、水样分配单元、压力流量监控及采水管道等组成，主要是向系统提供可靠、有效水样。在线自动分析仪器是水质在线自动监测系统的核心。在选择在线自动分析仪器时应该首先考虑环境管理的需要和水质监测的目的，确定监测项目，从而根据监测项目选择监测仪器。目前国内应用比较广泛的在线自动分析仪器有常规5参数(水温、pH值、电导率、溶解氧、浊度)分析仪、化学需氧量(COD)分析仪、高锰酸盐指数分析仪、总有机碳(TOC)分析仪、氨氮分析仪、总氮分析仪以及总磷分析仪。在线自动分析仪器一般具有如下功能数据自动存储，自动量程转换，�？�、标准输出接口和数字显示，自动清洗、状态自检和报警功能(如液体泄漏、管路堵塞、异常值、仪器内部温度过高、试剂用完、高/低浓度、断电等)，干运转和断电保护，来电自动恢复，C0D、氨氮、TOC、总磷、总氮等仪器具有自动标定校正功能。目前国家地表水水质自动监测站的监测项目包括水温、pH、溶解氧(D0)、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总有机碳(T0C)、氨氮，湖泊水质自动监测站的监测项目还包括总氮和总憐。国家地表水水质自动监测站的监测频次一般采用每4小时采样分析一次。每天各监测项目可以得到6个监测结果，可根据管理需要提高监测频次。监测数据通过公外网VPN方式传送到各水质自动站的托管站、省级监测中心站及中国环境监测总站。
发明内容
1、目的本发明的目的是针对现有技术的空缺，提出一种土壤水自动采样和自动监测的方法。本发明利用负压渗透法和多功能水质自动检测仪实现对土壤水的自动采样和自动监测，可以节省大量的人工采样和实验测定时间。加入太阳能系统，本发明的应用范围更广泛。
2、技术方案为达到上述目的，本发明所设定的技术方案为一种土壤水自动采样和自动监测的方法，该方法具体步骤如下步骤1，将采样探头埋设在预定的土层里，预埋深度一般为15 100cm，采样探头通过PVb管与采样瓶连接。步骤2，通过时控开关控制智能真空泵的自动运行，智能真空泵选用“极限”模式工作，当取样瓶中气压达O. 6个大气压时，智能真空泵自动停止运行。步骤3，采样瓶密封性能良好，维持O. 6个大气压5飞个小时，使土壤中的水渗透进入采样探头，并通过Pvb管进一步导入采样瓶。步骤4，多功能水质自动检测仪在6小时后从采样瓶中自动进样，自动检测各种水质数据(如氨氮、总磷和COD等)并记录。其中，自动采样与自动监测，设计频率为一天采一次样并自动监测一次。其中，采样瓶规格为1L/2L采样瓶，要求密封性好，能维持采样所需的气压。采样瓶有三个接口，分别与Pvb管(采样探头)、智能真空泵以及水质自动检测仪相连。其中，与Pvb管相连的接口位于采样瓶侧面中部，与智能真空泵的接口位于采样瓶的底侧，与水质自动检测仪的接口位于采样瓶底侧稍上。其中，选取的智能真空泵最大压力为O. 8个大气压，采用“极限”工作模式；若设定最大气压为O. 6个大气压，即采样瓶达到O. 6个大气压时，真空泵停止工作，利用时控开关自动控制该真空泵。其中，设定水质自动检测仪在17:00时从采样瓶中抽取样品测定水质，正常情况下，采样探头埋设在预定的土层6小时后，采样瓶中已有约2(T35ml样品。3、优点及功效本发明一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其优点是实现了对土壤水水样的自动采集和自动监测，其中太阳能系统使本发明的适用区域更为广泛。
图1为本方法的流程2为采样瓶示意3为采样探头埋设示意图其中，I为与智能真空泵相连的接口，2为与多功能水质自动检测仪相连的接口，3为与pvb管相连的接口，4为pvb管,5为采样探头。采样探头的埋设深度的范围15 100cm。
具体实施例方式见图1-图3，本发明所述的土壤水自动采样自动监测方法，装置由采样系统(由采样探头、pvb管和采样瓶构成)，时控开关，智能真空泵，水质自动检测仪和太阳能系统构成。将采样探头埋设在预定的土壤层内，通过PVb管与采样瓶连接在一起。采样瓶有三个接口。其中，与pvb管相连的接口位于采样瓶侧面中部，与智能真空泵的接口位于采样瓶的底侧，与水质自动检测仪的接口位于采样瓶底侧稍上。采样探头(以PARNART系统的采样探头为例)孔径2um ;尺寸0D (外径)21mm x L (长度)95mm ;重量50g ;渗透面积:33cm2 ;水传导性3· 31xl0_7cm/sec ;水泡压力>500mb ;吸水效率6ml/cm2/hr (600mb)。见图1，一种土壤水自动采样和自动监测的方法，该方法具体步骤如下
步骤1，将采样探头埋设在预定的土层里，采样探头通过pvb管与采样瓶连接。步骤2，通过时控开关控制智能真空泵的自动运行，智能真空泵选用“极限”模式工作，当采样瓶中气压达O. 6个大气压时，智能真空泵自动停止运行。步骤3，采样瓶维持O. 6个大气压5飞个小时。土壤水渗透在负压作用下进入采样探头，并通过PVb管进一步导入采样瓶。步骤4，多功能水质自动检测仪在6小时后从采样瓶中自动进样，自动检测各种水质数据(如氨氮、总磷和COD等)并记录。其中，自动采样与自动监测，设计频率为一天采一次样并自动监测一次。其中，采样瓶规格为1L/2L采样瓶，要求密封性能良好，能维持采样所需的气压。采样瓶有3个接口，分别与pvb管(采样探头)、智能真空泵以及水质自动检测仪相连。其中，与pvb管相连的接口位于采样瓶侧面中部，与智能真空泵的接口位于采样瓶的底侧，与水质自动检测仪的接口位于采样瓶底侧稍上。其中，选取的智能真空泵最大压力为O. 8个大气压，采用“极限”工作模式工作；设定最大气压为O. 6个大气压，即采样瓶达到O. 6个大气压时，真空泵停止工作。利用时控开关控制智能真空泵的自动运行和停止。其中，设定水质自动检测仪在17:00从采样瓶中抽取样品测定水质。一般情况下，米样瓶维持O. 6个大气压6小时后,米样瓶约吸取了 20 35ml 土壤水样品。土壤水自动采样自动监测的方法的过程包括(I)预埋采样探头。预埋深度范围为15 100cm。(2)通过时控开关控制智能真空泵的自动运行。设置时控开关自动连通时间为11:00，即每到11:00，智能真空泵自动开始运行。同时，设置自动关闭的时间为11:05。(3)智能真空泵选用“极限模式”。设置最大压强为O. 6个大气压，即采样瓶的气压达到O. 6个大气压时，智能真空泵自动停止运行。(4)采样瓶进样。采样瓶中的气压维持在O. 6个大气压，土壤水在大气压力作用下进入采样瓶，这个阶段需要持续5飞个小时。(5 )水样水质检测。多功能水质自动检测仪设定自动进样时间17:00，进样时间间隔为24小时。检测水质指标包括常规五参数(pH等)、化学需氧量(COD)、高锰酸盐指数、总有机碳(T0C)、氨氮、总氮以及总磷等，根据需要选择不同的测定指标。(6)多功能水质自动检测仪记录并保存水样的各种水质数据。( 7 )完成一次检测以后，第二天11:00智能真空泵再次自动运行。首先将采样瓶中残留的水样抽走，然后开始在采样瓶中制造负压。之后重复步骤(3) 步骤(6)。(8)由于采样瓶无法自动清洗，需要人工清洗或者替换采样瓶，建议7天左右一次。由上可知，本发明为土壤水的自动采样自动监测方法。本发明通过时控开关、智能真空泵与采样瓶完成土壤水的自动采样，通过多功能水质自动检测仪自动进样并检测水质。本发明可以节省土壤水采样以及实验测定所需要的大量时间，适用于土壤水较为丰富的区域。本发明加入太阳能系统，在偏远地区同样适用。
权利要求
1.一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其特征在于该方法具体步骤如下步骤1:将采样探头埋设在预定的土层里，预埋深度为15 100cm，采样探头通过PVb管与采样瓶连接；步骤2:通过时控开关控制智能真空泵的自动运行，智能真空泵选用“极限”模式工作， 当取样瓶中气压达O. 6个大气压时，智能真空泵自动停止运行；步骤3 :采样瓶密封性能良好，维持O. 6个大气压5飞个小时，使土壤中的水渗透进入采样探头，并通过Pvb管进一步导入采样瓶；步骤4 :多功能水质自动检测仪在6小时后从采样瓶中自动进样，自动检测各种水质数据并记录。
2.根据权利要求1所述的一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其特征在于该自动采样与自动监测，设计频率为一天采一次样并自动监测一次。
3.根据权利要求1所述的一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其特征在于该采样瓶规格为1L/2L采样瓶，要求密封性好，能维持采样所需的气压；采样瓶有三个接口，分别与Pvb管、智能真空泵以及水质自动检测仪相连；其中，与pvb管相连的接口位于采样瓶侧面中部，与智能真空泵的接口位于采样瓶的底侧，与水质自动检测仪的接口位于采样瓶底侧稍上。
4.根据权利要求1所述的一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其特征在于该智能真空泵最大压力为O. 8个大气压，采用“极限”工作模式；若设定最大气压为O. 6个大气压，即采样瓶达到O. 6个大气压时，真空泵停止工作，利用时控开关自动控制该真空泵。
5.根据权利要求1所述的一种土壤水自动采样和自动监测的方法，其特征在于该水质自动检测仪设定在17:00时从采样瓶中抽取样品测定水质，正常情况下，采样探头埋设在预定的土层6小时后,采样瓶中已有约2(T35ml样品。
全文摘要
一种土壤水自动采样和自动监测的方法，该方法也有四大步骤一、将采样探头埋设在预定的土层里，预埋深度为15~100cm，采样探头通过pvb管与采样瓶连接；二、通过时控开关控制智能真空泵的自动运行，当取样瓶中气压达0.6个大气压时，智能真空泵自动停止运行；三、使采样瓶维持0.6个大气压5~6个小时，土壤中的水渗透进入采样探头，并通过pvb管进一步导入采样瓶；四、多功能水质自动检测仪在6小时后从采样瓶中自动进样，自动检测各种水质数据并记录。本发明结构简单，操作简便，适用于土壤水较为丰富的区域。本发明加入了太阳能系统，在偏远地区同样方便适用。
文档编号G01N33/18GK102998148SQ20121059300
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者欧阳威, 郭波波, 郝芳华, 王雪蕾, 黄浩波 申请人:北京师范大学
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