[發明專利]一種農田重金屬污染在線監測預警與實時處理系統及方法

有效

• 申請號: 201710429020.4
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107247083B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 朱華吉;吳華瑞;張麗紅;陳誠;王元勝;顧靜秋
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

本發明提供一種農田重金屬污染在線監測預警與實時處理系統及方法，該系統包括重金屬在線監測預警設備、重金屬實時處理裝置、重金屬污染監控平臺和控制處理單元。將現場在線監測預警與實時處理重金屬污染過程相結合，具有測試快速簡捷，結果準確、成本低廉、檢測限低及靈敏度高的特點，對樣品沒有破壞性，且檢測周期大大縮短，適合現場在線檢測重金屬的含量并實時處理重金屬污染，降低了對操作人員的專業技能要求，實現了農田中重金屬污染在線監測預警及實時處理一體化進行的技術目標。而且，該系統既可對區域內的某種重金屬進行濃度測定，也可對區域內的總重金屬污染程度進行測定，測試靈敏度較高，對任意重金屬含量可同時進行檢測。

技術領域

本發明涉及重金屬污染處理技術領域，更具體地，涉及一種農田重金屬污染在線監測預警與實時處理系統及方法。

背景技術

近年來，土壤的重金屬污染現象變得日益嚴重，主要是由于工業生產超標違規排放、城鎮污水和生活垃圾的隨意傾倒、農業生產中的污水灌溉以及農藥、化肥的不合理使用等因素，使得重金屬污染物通過多種方式進入農業土壤中。而重金屬具有難降解、易累積的特點，富集在土壤中的重金屬不易隨水淋濾，不易被微生物降解，會隨著植物根系的吸收作用進入農作物體內，影響作物的生長發育，當累積到一定程度后會引起作物的減產、絕產甚至死亡。更為嚴重的是，重金屬會隨著食物鏈進入人體，與人體的蛋白質、活性酶等結合，使其發生畸變，失去生理活性，從而使人體出現慢性或急性中毒等癥狀，對人體的健康造成嚴重危害，土壤重金屬污染問題成為當今亟待解決的環境問題。

目前，重金屬的檢測方法主要有質譜分析法、原子光譜法、紫外-可見分光光度法、電化學分析法等。質譜分析法是用電場和磁場將運動的離子按質核比分離后進行檢測的方法。不足之處在于儀器造價高，預處理過程繁瑣，儀器自動化實現比較困難。原子光譜法能對樣品中的重金屬含量進行有效分析，但樣品前處理復雜，分析時間長。紫外-可見吸收分光光度法是利用棱鏡或光柵等單色器來獲得單色光并對待測物質的吸光能力進行測定的方法，該方法的局限性在于譜線重疊引起的干擾性以及操作的繁瑣性。電化學檢測技術是近年來發展較快的一種方法，電化學分析法的檢測限較低，測試靈敏度較高，是一種基本上對環境無污染的綠色技術，受到了國內外研究者的廣泛重視。但該方法儀器復雜、操作過程較繁瑣，不適用于現場實時快速檢測。這些傳統的檢測方法操作復雜，花費高昂，每次只能檢測一種或幾種元素含量。

農田中重金屬的去除方法主要有淋洗法、電熱修復法、投加土壤改良劑、泵出處理法、生物修復法等。淋洗法是利用洗液或者加入可以提高重金屬水溶性的化學物質的水將污染物沖到根的外層。淋洗法對于重金屬的高度污染治理效果比較好，比較適合于輕質土壤，但其投資大，容易造成土壤的養分流失和地下水污染。電熱修復法是對土壤加熱，使其升溫把有害污染物解析出來并統一收集處理，一般用于處理容易揮發的有害污染物，不足之處是這一修復技術會破壞土壤中的有機質及結構水。投加土壤改良劑的方法治理效果和費用適中，對污染不太嚴重的土壤適用，但重金屬有可能會再度活化。泵出處理法是一種適用于土壤深層或蓄水層污染的就地去污方法，是將處理劑從注入井中注入土壤，使吸附固定在土壤顆粒上的污染物解析下來并隨處理液向土體下部遷移，再通過另一端的抽水井將含污染物的處理液抽上來進行處理，但處理過程要消耗大量的水，且有的處理劑本身也會造成污染。另外，泵出處理難以保證污染物和處理劑充分接觸，也難以確定處理的完全程度。生物修復法利用生物技術來治理污染的土壤，通過生物來削減凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性，這一方法易于操作，但生物量低，對金屬有選擇性，不適于多種金屬復合污染的土壤。

目前的重金屬檢測方法和處理方法是分開進行的，存在花費高昂，操作繁瑣，過程復雜等問題，這些操作方法的操作步驟或冗長繁瑣，或干擾因素較多，或需要使用比較昂貴的大型分析儀器，而且對操作人員有很高的專業技能要求，大都只能在實驗室內完成，不能滿足現場、快速在線檢測的技術要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種農田重金屬污染在線監測預警與實時處理系統及方法，以解決目前重金屬的監測及處理方法操作繁瑣、過程復雜、檢測限低以及難以實現現場在線檢測等問題。