CN113884474B - 一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，包括检测传感器、地下水抽提装置、集成管线、控制终端,所述地下水抽提装置用于实现洗井、采样与分析，所述检测传感器用于进行地下水重金属总量及形态检测,所述检测传感器嵌入地下水抽提装置的预留空位内，所述地下水抽提装置上端连接有集成线缆，所述集成线缆内含有外部线缆管廊、水管和气管，所述外部线缆管廊内的线缆和气管与控制终端相连，所述水管末端为出水口。本发明能实现快速充分的地下水监测井洗井工作和连续、无扰动的地下水采样工作，更能实现多通道并行的地下水中不同形态重金属的原位快速检测，为场地的污染防控和地下水的监测提供有力的数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及地下水洗井、采样和重金属检测技术领域，尤其是涉及一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置。
背景技术
场地地下水污染形式日趋严重，其中重金属污染更是重中之重。为了有效控制场地地下水污染的进一步加剧，建立全国地下水环境监测体系是当下地下水污染防治攻坚战的紧迫任务之一。
目前地下水环境监测主要依靠现场采样、实验室分析的方式进行污染物含量的识别。现有地下水样品采集多依靠贝勒管等采用工具，通过人工操作将样品取出，对地下水环境扰动大，容易污染样品，体力劳动大，并且存在洗井难以充分，无法排出泥沙等问题，从而扩大了采样误差，且不具备地下水原位检测的功能，无法精确识别地下水污染状况，影响科学化决策。经采集的地下水样品检测目前多采用异位实验室内大型设备进行分析，存在样品转运困难、周期长以及费用高等缺点。而便携式重金属检测装备多数基于阳极溶出伏安法，需要将地下水样品采集至地面，通过添加电解质、标准物质，对电极进行镀汞膜修饰等步骤进行检测，单次只能检测一种重金属，操作繁琐，检测精度较差，且无法实现原位检测和重金属的形态分析。而地下水样品重金属毒性主要取决于重金属的形态，但便携式地下水重金属原位一体化多通道并行的总量与形态检测的装置还未见报道，而激光诱导分子荧光光谱法(LIFs)有望实现这一功能。
因此，在生态学、环境保护和污染场地修复等领域，从业者们迫切需要一种集方便快捷、低扰动、连续的地下水采样和便携式高精度地下水重金属(尤其不同形态)的原位检测于一体的技术装备，以便对我国地下水污染防治相关工作作出合理化和科学化的指导与评价。
专利CN103245531A公开了一种微扰动被动式地下水采样器，用于水环境监测。该采样器包括上端进水止流单元、口径转换联接头、样品储存管以及下端进水止流单元；上端进水止流单元顶部设有提绳连接孔，然后向下依次设有连通的顶部出水口、上端储水管、上端进水止逆阀；口径转换联接头的上端接口与上端进水止逆阀相连，下端接口与样品储存管的上端接口相连；下端进水止流单元由上至下依次设有连通的下端储水管和下端进水止逆阀，下端储水管与样品储存管的下端接口相连。该采样器虽然可以达到微扰动采样，但是无洗井功能，仍然需要依靠其他工具进行洗井。样品为单次采集，样品量存在不足，且无重金属(特别是形态)的原位检测功能，该装置功能单一。
申请号为CN202011086456.6的发明专利公开了一种用于监测地下水环境重金属含量的测量装置，包括第一安装板、第二安装板、氙灯、激发单色器光栅和发射单色器光栅，其中第一安装板位于所述主体机壳内部后表面左侧，且与所述主体机壳固定连接，第二安装板位于主体机壳内部后表面右侧靠近第一安装板的右侧；通过设置氙灯产生激发光对样品池内地下水内部金属分子进行激发，缩减测量步骤，优化传导光路，便于后续测量，激发后的发射光，先由样品池导出至第二光闸，后穿过其它光镜，最后导入光电倍增管内，进行后续测量。该装置虽然为便携式装置，但是无法实现原位地下水原位检测，需借助其他工具进行洗井、采样至地面，其中地下水样品难免与空气接触，易被污染。除此之外，该装置还无法实现重金属形态的检测，功能单一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置。
该一体化装置可以有效快速洗井，对井内泥沙有排出能力，可以使得洗井更为充分，使得地下水快速满足采样要求；并且该装置可以实现地下水样品的连续无扰动快速采样，采集的样品不与空气接触，不易受污染，使得样品更具有真实性，可以配合异位实验室分析，精准识别地下水污染状况；除此之外，本发明还旨在提供地下水重金属(特别是形态)的原位检测功能，有助于对污染场地等情景下的地下水或者地表水样品进行实时原位检测，快速准确获取水样中重金属及其形态的含量。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，包括检测传感器、地下水抽提装置、集成管线、控制终端；
所述地下水抽提装置用于实现洗井、采样与分析，所述检测传感器用于进行地下水重金属总量及形态检测；
所述检测传感器嵌入地下水抽提装置的预留空位内，
所述地下水抽提装置上端连接有集成线缆，所述集成线缆内含有外部线缆管廊、水管和气管，所述外部线缆管廊内的线缆和气管与控制终端相连，所述水管末端为出水口。
在本发明的一个实施方式中，所述地下水抽提装置包括泵体、集成封装装置、进水腔室，
所述泵体顶端连接有集成封装模块，所述集成封装模块内置线孔、水孔与气孔，所述水孔与集成线缆内的水管连通，所述气孔与集成线缆内的气管连通，所述线孔与集成线缆内的外部线缆管廊连通，
所述泵体下端连接有进水腔室，所述泵体内设置有可拆卸的气囊和气腔室，所述气腔室包裹气囊，构成了泵体的主要结构，
所述气囊下端与进水腔室连通，所述气囊上端与水孔连通，
所述气囊上下两端均设置有止水装置，
所述气孔与气腔室和气体管廊相对准连接，线孔与内部线缆管廊相对准连接。
在本发明的一个实施方式中，所述进水腔室为倒“L”型，所述进水腔室预留可***的检测传感器空位。
在本发明的一个实施方式中，与泵体相连接部分为完整圆柱进水腔室，完整圆柱进水腔室下方设有为左右两开的半圆形止水阀门。所述左右两开的半圆形止水阀门通过微型电机控制开关，并在左右两开的半圆形止水阀门边界设有止水胶。半圆形止水阀门可以180度翻转，所述微型电机由电缆供电，所述的电缆通过所述地下水抽提装置的内部线缆管廊、线孔、外部线缆管廊后与控制终端相连接。
在本发明的一个实施方式中，所述完整圆柱进水腔室下方平行并列设置了用于安装检测传感器的预留空间和用于洗井、采样的竖直进水腔室。所述竖直进水腔室为倾斜圆柱形，所述竖直进水腔室的底部设置有地下水抽提装置旋流叶片，所述竖直进水腔室的侧壁开有曝气孔，所述曝气孔与气体管廊内部连接，所述气体管廊由竖直进水腔室的内壁与外壁形成，所述气体管廊与封装集成模块中的气孔连接。
在本发明的一个实施方式中，所述泵体为圆筒形，优先采用聚四氟乙烯材质，泵体上下均开有螺纹，用于各个集成模块之间的连接。
在本发明的一个实施方式中，所述泵体顶端与集成封装模块之间通过螺纹卡扣连接，为可拆卸封装式。所述泵体下端与进水腔室之间通过螺纹连接。所述泵体上下接口位置均内置垫圈，防止进出水。
在本发明的一个实施方式中，所述气囊上下两端设置的止水装置为止水球阀。
在本发明的一个实施方式中，所述检测传感器为LIFs传感器，所述检测传感器包括壳体、圆台、泥沙颗粒过滤网、检测传感器旋流叶片、敏感膜材料、激光二极管、光学透镜组、激发光路和检测***、荧光探测器及线缆；
所述壳体下端与圆台相连，所述圆台底部设有泥沙颗粒过滤网，可以对地下水中的残留泥沙、颗粒物等进行过滤，所述圆台中部设有可拆卸的检测传感器旋流叶片；
所述激发光路和检测***位于壳体内，壳体与所述激发光路和检测***之间为地下水流动的水路，
所述激发光路和检测***为内外圆筒形套筒，所述激发二级管固定在内圆筒形套筒上，所述光学透镜组与荧光探测器位于内圆筒形套筒内，
所述敏感膜材料安装在激发光路和检测***底部，该敏感膜材料能够与重金属结合，由激光二极管激发产生特定波长的荧光，所述荧光探测器位于光学透镜组的终端，用于分子荧光的检测；
与所述激光二极管连接的线缆穿过内外圆筒形套筒的间隙，并与和荧光探测器连接的线缆均通过所述地下水抽提装置的内部线缆管廊、线孔、外部线缆管廊后与控制终端相连接。和荧光探测器连接的线缆为一种光纤，主要用于荧光信号的传输。检测器获取的荧光数据以及激发光源均通过线缆与控制终端相连接。
在本发明的一个实施方式中，所述敏感膜材料通过敏感膜材料卡扣固定在激发光路和检测***上。
在本发明的一个实施方式中，所述敏感膜材料设置为多种敏感材料以扇形的形式分布在膜材料上，实现不同重金属的总量和形态的检测，所述敏感膜材料下方能够与流动的地下水接触，上方为玻璃片，可以防止地下水进入检测***内。
在本发明的一个实施方式中，所述敏感材料可以为多种能与金属离子、甲基汞、六价铬和三价砷等物质特异性结合产生分子荧光的敏感材料，例如基于小分子荧光探针修饰的高分子敏感荧光材料等。
在本发明的一个实施方式中，所述激光二极管可根据通道数量以及需要激发的敏感材料和检测的重金属种类选择不同的激发波长的激光二极管。设置多个激光二极管即可实现多通道检测，通过激光二极管的角度调整，使得激光二极管准确激发相对应的敏感膜材料。
在本发明的一个实施方式中，所述激发光路和检测***为集成传感器，所述激发光路和检测***与壳体之间采用螺纹连接，为可拆卸结构。
在本发明的一个实施方式中，所述壳体为圆筒形壳体。
在本发明的一个实施方式中，所述壳体底端设有内螺纹，圆台顶端设有与之匹配的外螺纹，圆台与壳体通过螺纹连接，圆台与壳体之间为可拆卸结构。
在本发明的一个实施方式中，所述壳体上端预留螺纹，可与地下水抽提装置预留空位相匹配，通过螺纹装配至设备内。
在本发明的一个实施方式中，所述泥沙颗粒过滤网下方设置有止水阀门。
本发明中，所述检测传感器可以通过螺纹嵌入地下水抽提装置预留的卡槽内。所述检测传感器和地下水抽提装置共同构成了放置入地下水监测井中的探头。该探头通过集成管线连接控制终端。
在本发明的一个实施方式中，所述集成管线缠绕在绕线盘上。
在本发明的一个实施方式中，所述绕线盘包括两片对立相向的绕线盘板，两个绕线盘板通过轴承连接，所述集成管线缠绕在绕线盘的轴承上，两个绕线盘板通过绕线盘提手相连接。
在本发明的一个实施方式中，所述绕线盘板两端还设有两个孔，所述水管通过一孔伸出，所述气管以及外部线缆管廊通过另一孔与控制终端相连接。
在本发明的一个实施方式中，绕线盘板上还设置有绕线盘开关。
在本发明的一个实施方式中，所述集成管线上设有刻度，可以监测探头下放距离。
本发明中，所述水管末端为出水口可以与采样瓶等相连接，用于地下水样品的无扰动采集。所述气体管廊主要用于气体的输送，用于气囊的压缩与膨胀，以及用于洗井过程中的曝气，所述线缆主要包括光纤与电线用于荧光光谱信号的传输与能源的供给。所述气体管廊和线缆与控制分析终端相连接。
在本发明的一个实施方式中，所述控制终端内部设置有光谱仪、电源、空压机、工作站和人机智能交互界面结构。所述的光谱仪用于荧光信号的采集，所述的空压机用于产生与排出气腔气体和曝气气体，所述工作站用于整套***的运行、自动化控制和分析数据的处理。所述交互界面用于数据的显示与控制命令的输入。
本发明可通过控制分析终端控制整套***，包括洗井、采样和检测等过程。通过抽提装置进行无扰动进行取水，在洗井过程中，进水口端曝气装置进行曝气配合旋流叶片可以有效的将水体与泥沙进行混合，排出井内泥沙，防止泥沙对地下水样品和检测产生干扰，在洗井结束，回水后利用本套装置进行无扰动采样。也可以通过检测传感器探头对地下水多通道并行原位检测，获取重金属总量包括形态的检测数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(1)本发明可以通过连续无扰动、无污染、快速对地下水样品进行采集。
(2)本发明采用曝气装置，可以使得洗井充分，有效排出建井以及监测井留存过程中产生的泥沙和颗粒物，使地下水水质更迅速的满足采样要求。
(3)本发明内置地下水中重金属总量包括形态的检测传感探头，可以实现地下水重金属的多通道并行原位检测，准确识别场地地下水或者地表水等水质中的重金属含量，快速识别地下水或地表水的重金属污染状况，为地下水的修复与污染防治提供科学的实时数据支撑。
(4)本发明能实现快速充分的地下水监测井洗井工作和连续、无扰动的地下水采样工作，更能实现多通道并行的地下水中重金属总量及六价铬、三价砷和甲基汞等不同形态重金属的原位快速检测，为场地的污染防控和地下水的监测提供有力的数据支撑。
(5)本发明结构简单，高度集成化，便易携带，有效地控制了制造成本，与实验室大型分析仪器和现有便携式检测装置相比，可以实现现场的多通道并行原位快速检测，操作更为简单。
综上所述，该装置可以有效快速洗井，实现连续无扰动快速采样，还提供地下水重金属(特别是形态)的原位检测功能，有助于对污染场地等情景下的地下水或者地表水样品进行实时原位检测，快速准确获取水样中重金属及其形态的含量。
附图说明
图1为实施例1中一种便携式地下水洗井、采样、重金属总量及形态多通道并行原位检测装置的结构示意图；
图2为图1中A处所示检测传感器的结构示意图；
图3为图1中B处所示地下水抽提装置的结构示意图；
图中标号：101-止水阀门、102-止水阀门；A-检测传感器；B-地下水抽提装置；2-集成管线；201-外部线缆管廊；202-水管；203-气管；3-绕线盘提手；4-绕线盘开关；5-绕线盘；6-出水口；7-控制终端。8-泥沙颗粒过滤网；9-检查传感器旋流叶片；10-敏感膜材料卡扣；11-敏感膜材料；12-激光二极管；13-光学透镜组；14-激发光路与检测***；15-荧光探测器；16-线缆；17-壳体；18-水路。19-止水球阀；20-气腔室；21-内部线缆管廊；22-气体管廊；23-气囊；24-进水腔室；25-泵体；26-曝气孔；27-地下水抽提装置旋流叶片；28-集成封装装置；2801-气孔；2802-水孔；2803-线孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例中，如无特别说明的功能部件，则表明其为本领域为实现对应功能的常规部件结构。
实施例1
参考图1、图2、图3，本实施例提供一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，包括检测传感器A、地下水抽提装置B、集成管线2、控制终端7；所述地下水抽提装置B用于实现洗井、采样与分析，所述检测传感器A用于进行地下水重金属总量及形态检测；所述检测传感器A嵌入地下水抽提装置B的预留空位内，所述地下水抽提装置B上端连接有集成线缆2，所述集成线缆2内含有外部线缆管廊201、水管202和气管203，所述外部线缆管廊201内的线缆和气管203与控制终端7相连，所述水管202末端为出水口6。
具体而言，参考图3，本实施例中，所述地下水抽提装置B包括泵体25、集成封装装置28、进水腔室24，所述泵体25顶端连接有集成封装模块28，所述集成封装模块28内置线孔2803、水孔2802与气孔2801，所述水孔2802与集成线缆2内的水管202连通，所述气孔2801与集成线缆2内的气管203连通，所述线孔2803与集成线缆2内的外部线缆管廊201连通，所述泵体25下端连接有进水腔室24，所述泵体25内设置有可拆卸的气囊23和气腔室20，所述气腔室20包裹气囊23，构成了泵体的主要结构，所述气囊23下端与进水腔室24连通，所述气囊23上端与水孔2802连通，所述气囊23上下两端均设置有止水装置，所述气孔2801与气腔室20和气体管廊22相对准连接，线孔2803与内部线缆管廊21相对准连接。
具体而言，参考图3，本实施例中，所述进水腔室24为倒“L”型，所述进水腔室24预留可***的检测传感器A空位。
泵体25相连接部分为完整圆柱进水腔室，完整圆柱进水腔室下方设有为左右两开的半圆形止水阀门102。所述左右两开的半圆形止水阀门102通过微型电机控制开关，并在左右两开的半圆形止水阀门102边界设有止水胶。半圆形止水阀门102可以180度翻转，所述微型电机由电缆供电，所述的电缆通过所述地下水抽提装置B的内部线缆管廊21、线孔2803、外部线缆管廊201后与控制终端7相连接。所述完整圆柱进水腔室下方平行并列设置了用于安装检测传感器A的预留空间和用于洗井、采样的竖直进水腔室。所述竖直进水腔室为倾斜圆柱形，所述竖直进水腔室的底部设置有地下水抽提装置旋流叶片27，所述竖直进水腔室的侧壁开有曝气孔26，所述曝气孔26与气体管廊22内部连接，所述气体管廊22由竖直进水腔室的内壁与外壁形成，所述气体管廊22与封装集成模块中的气孔2801连接。
本实施例中，所述泵体25为圆筒形，优先采用聚四氟乙烯材质，泵体上下均开有螺纹，用于各个集成模块之间的连接。
本实施例中，所述泵体25顶端与集成封装模块28之间通过螺纹卡扣连接，为可拆卸封装式。所述泵体25下端与进水腔室24之间通过螺纹连接。所述泵体25上下接口位置均内置垫圈，防止进出水。
本实施例中，所述气囊23上下两端设置的止水装置为止水球阀19。
参考图2，本实施例中，所述检测传感器A为LIFs传感器，所述检测传感器A包括壳体17、圆台、泥沙颗粒过滤网8、检测传感器旋流叶片9、敏感膜材料11、激光二极管12、光学透镜组13、激发光路和检测***14、荧光探测器15及线缆16；所述壳体17下端与圆台相连，所述圆台底部设有泥沙颗粒过滤网8，可以对地下水中的残留泥沙、颗粒物等进行过滤，所述圆台中部设有可拆卸的检测传感器旋流叶片9；所述激发光路和检测***14位于壳体17内，壳体17与所述激发光路和检测***14之间为地下水流动的水路18，所述激发光路和检测***14为内外圆筒形套筒，所述激发二级管12固定在内圆筒形套筒上，所述光学透镜组13与荧光探测器15位于内圆筒形套筒内，所述敏感膜材料11安装在激发光路和检测***14底部，该敏感膜材料11能够与重金属结合，由激光二极管12激发产生特定波长的荧光，所述荧光探测器15位于光学透镜组13的终端，用于分子荧光的检测；
与所述激光二极管12连接的线缆穿过内外圆筒形套筒的间隙，并与和荧光探测器15连接的线缆16均通过所述地下水抽提装置B的内部线缆管廊21、线孔2803、外部线缆管廊201后与控制终端7相连接。和荧光探测器15连接的线缆16为一种光纤，主要用于进行信号的传输。检测器获取的荧光数据以及激发光均通过线缆与控制终端相连接。
参考图2，本实施例中，所述敏感膜材料11通过敏感膜材料卡扣10固定在激发光路和检测***14上。
参考图2，本实施例中，所述敏感膜材料11设置为多种敏感材料以扇形的形式分布在膜材料上，实现不同重金属的总量和形态的检测，所述敏感膜材料11下方能够与流动的地下水接触，上方为玻璃片，可以防止地下水进入检测***内。
本实施例中，所述敏感材料可以为多种能与金属离子、甲基汞、六价铬和三价砷等物质特异性结合产生分子荧光的敏感材料，例如基于小分子荧光探针修饰的高分子敏感荧光材料等。
参考图2，本实施例中，所述激光二极管12可根据通道数量以及需要激发的敏感材料和检测的重金属种类选择不同的激发波长的激光二极管。设置多个激光二极管即可实现多通道检测，通过激光二极管12的角度调整，使得激光二极管12准确激发相对应的敏感膜材料。示意图2中仅展示了两个，实际并不局限于2种。
本实施例中，所述激发光路和检测***14为集成传感器，所述激发光路和检测***14与壳体17之间采用螺纹连接，为可拆卸结构。
本实施例中，所述壳体17为圆筒形壳体。
本实施例中，所述壳体17底端设有内螺纹，圆台顶端设有与之匹配的外螺纹，圆台与壳体17通过螺纹连接，圆台与壳体17之间为可拆卸结构。
本实施例中，所述壳体17上端预留螺纹，可与地下水抽提装置B预留空位相匹配，通过螺纹装配至设备内。
本实施例中，所述泥沙颗粒过滤网8下方设置有止水阀门101。
本实施例中，所述检测传感器A可以通过螺纹嵌入地下水抽提装置B预留的卡槽内。所述检测传感器A和地下水抽提装置B共同构成了放置入地下水监测井中的探头。该探头通过集成管线2连接控制终端7。
本实施例中，所述集成管线2缠绕在绕线盘5上。
本实施例中，所述绕线盘5包括两片对立相向的绕线盘板，两个绕线盘板通过轴承连接，所述集成管线2缠绕在绕线盘5的轴承上，两个绕线盘板通过绕线盘提手3相连接。
本实施例中，所述绕线盘板两端还设有两个孔，所述水管202通过一孔伸出，所述气管203以及外部线缆管廊201通过另一孔与控制终端7相连接。
本实施例中，绕线盘板上还设置有绕线盘开关4。
本实施例中，所述集成管线2上设有刻度，可以监测探头下放距离。
本实施例中，所述水管202末端为出水口6可以与采样瓶等相连接，用于地下水样品的无扰动采集。所述气体管廊主要用于气体的输送，用于气囊的压缩与膨胀，以及用于洗井过程中的曝气，所述线缆主要包括光纤与电线用于荧光光谱信号的传输与能源的供给。所述气体管廊和线缆与控制分析终端相连接。
本实施例中，所述控制终端7内部设置有光谱仪、电源、空压机、工作站和人机智能交互界面结构。所述的光谱仪用于荧光信号的采集，所述的空压机用于产生与排出气腔气体和曝气气体，所述工作站用于整套***的运行、自动化控制和分析数据的处理。所述交互界面用于数据的显示与控制命令的输入。
本实施例中，可通过控制分析终端控制整套***，包括洗井、采样和检测等过程。通过抽提装置进行无扰动进行取水，在洗井过程中，进水口端曝气装置进行曝气配合旋流叶片可以有效的将水体与泥沙进行混合，排出井内泥沙，防止泥沙对地下水样品和检测产生干扰，在洗井结束，回水后利用本套装置进行无扰动采样。也可以通过检测传感器探头对地下水多通道并行原位检测，获取重金属重量包括形态的检测数据。
实施例2
本实施例提供实施例1检测装置的使用方法。
便携式地下水洗井、采样、重金属总量及形态多通道并行原位检测装置如实施例1描述，参考图1、图2、图3。
使用方法具体包括以下步骤：
(1)将上述部件在现场取出，打开检测传感器A的底端圆台状部分，打开卡扣，按照预留位置对准放入敏感膜材料，将圆台状部分封装好，如图2所示。
(2)将上述部件在现场组装完成后，将本装置探头部分垂直放入地下水监测井内。
(3)通过控制终端下达命令，控制微型电机关闭止水阀门，使得检测传感器A部分完全封闭。
(4)根据监测需要，可先进行洗井操作，通过控制分析终端，下达相应洗井命令，空压机进行气体的控制，通过气体管廊进行气体的输送与排出，当气体从气腔室内排出，气腔室形成负压环境，气囊膨胀，地下水进入通过倒“L”型进水腔室进入气囊，同时曝气孔运行对通过旋流叶片后旋转的地下水进行曝气，使得泥沙形成气浮，不会在井内沉积，而是随地下水一起进入气囊内部，此时，气囊下方的止水球阀被地下水顶开，上方止水球阀在重力作用下关闭，随后，在气腔室内充入气体，形成高压环境，在气腔室的压力作用下，气囊开始收缩，储存与气囊内的地下水在压力作用下，由于下方止水球阀的关闭，仅能顶开上方止水球阀，从而沿水管排出。此时，由于进水口处曝气装置和旋流叶片的结合，可以使得泥沙被充分的排出，提高洗井的质量，满足地下水采样的要求。
(5)在洗井结束后，待地下水回水后，可根据需要，进行分析与采样工作，其中采样工作步骤与步骤(4)相同，此方法可以进行无扰动、快速和连续采样，其中预添加了保护剂的采样瓶与采样口连接，用于样品的收集。
(6)在地下水采样前，也可以进行地下水中重金属总量及形态的原位检测，具体步骤为通过控制终端控制微型电机打开，检测传感器底部的止水阀门，上方的止水阀门向右关闭(形成进水腔室关闭状态)，通过上方的采样、进样装置，抽提地下水，地下水在气囊的作用下，进入检测传感器内，在泥沙颗粒过滤网的作用下被过滤，在旋流叶片的作用，地下水充分旋转，与LIFs传感器内的敏感膜材料充分均匀接触，随后通过出水口排出，敏感膜材料与地下水充分接触，富集捕捉地下水中的重金属成分，重金属成分与敏感膜材料特异性结合，随后控制不同波长的激光二极管依次对敏感膜材料通过玻璃进行激发，与重金属特异性结合后的敏感材料在对应波长的激光二极管的激发下，发出特征分子荧光。分子荧光经过光学透镜组后被探测器捕捉，通过光纤将数据传输入控制终端内，控制终端内的光谱仪和工作站对采集的数据进行处理和分析，通过波长进行定性识别，通过定量算法将荧光转化为含量，实现地下水中的重金属的总量和形态的多通道并行检测。
(7)单次分析结束后，可取出上述探头，拆开各部件进行清洗，其中敏感膜材料可打开卡扣，取下后更换新的膜材料，实现新的地下水监测井的检测和其他重金属成分的检测。
(8)完成洗井、采样和分析检测后，拆开各部件，收纳于专用收纳箱内，可实现便携性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，包括检测传感器（A）、地下水抽提装置（B）、集成线缆（2）、控制终端（7）；
所述地下水抽提装置（B）用于实现洗井、采样与分析，所述检测传感器（A）用于进行地下水重金属总量及形态检测；
所述检测传感器（A）嵌入地下水抽提装置（B）的预留空位内，
所述地下水抽提装置（B）上端连接有集成线缆（2），所述集成线缆（2）内含有外部线缆管廊（201）、水管（202）和气管（203），所述外部线缆管廊（201）内的线缆和气管（203）与控制终端（7）相连，所述水管（202）末端为出水口（6）；
所述检测传感器（A）为激光诱导分子荧光光谱法传感器，
所述检测传感器（A）包括壳体（17）、圆台、泥沙颗粒过滤网（8）、检测传感器旋流叶片（9）、敏感膜材料（11）、激光二极管（12）、光学透镜组（13）、激发光路和检测***（14）、荧光探测器（15）及线缆（16）；
所述壳体（17）下端与圆台相连，所述圆台底部设有泥沙颗粒过滤网（8），所述圆台中部设有可拆卸的检测传感器旋流叶片（9）；
所述激发光路和检测***（14）位于壳体（17）内，壳体（17）与所述激发光路和检测***（14）之间为地下水流动的水路（18），
所述激发光路和检测***（14）为内外圆筒形套筒，所述激光二极管（12）固定在内圆筒形套筒上，所述光学透镜组（13）与荧光探测器（15）位于内圆筒形套筒内，
所述敏感膜材料（11）安装在激发光路和检测***（14）底部，该敏感膜材料（11）能够与重金属结合，由激光二极管（12）激发产生特定波长的荧光，所述荧光探测器（15）位于光学透镜组（13）的终端，用于分子荧光的检测；
与所述激光二极管（12）连接的线缆穿过内外圆筒形套筒的间隙，并与和荧光探测器（15）连接的线缆（16）均通过所述地下水抽提装置（B）的内部线缆管廊（21）、线孔（2803）、外部线缆管廊（201）后与控制终端（7）相连接；
所述敏感膜材料（11）设置为多种敏感材料以扇形的形式分布在膜材料上，实现不同重金属的总量和形态的检测，所述敏感膜材料（11）下方与流动的地下水接触，上方为玻璃片；
所述检测传感器（A）和地下水抽提装置（B）共同构成放置入地下水监测井中的探头，该探头通过集成线缆（2）连接控制终端（7）；所述集成线缆（2）上设有刻度，用以监测探头下放距离；
所述地下水抽提装置（B）包括泵体（25）与进水腔室（24），所述进水腔室（24）与泵体（25）相连接部分为完整圆柱进水腔室，完整圆柱进水腔室下方设有半圆形止水阀门（102），所述半圆形止水阀门（102）通过微型电机控制开关，半圆形止水阀门（102）可以180度翻转；
使用时，控制微型电机关闭止水阀门，使得检测传感器（A）完全封闭，进行洗井操作；控制检测传感器底部的止水阀门打开，上方的止水阀门向右关闭，形成进水腔室的关闭状态，进行地下水中重金属总量及形态的原位检测。
2.根据权利要求1所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述地下水抽提装置（B）还包括集成封装模块（28），
所述泵体（25）顶端连接有集成封装模块（28），所述集成封装模块（28）内置线孔（2803）、水孔（2802）与气孔（2801），所述水孔（2802）与集成线缆（2）内的水管（202）连通，所述气孔（2801）与集成线缆（2）内的气管（203）连通，所述线孔（2803）与集成线缆（2）内的外部线缆管廊（201）连通，
所述泵体（25）下端连接有进水腔室（24），所述泵体（25）内设置有可拆卸的气囊（23）和气腔室（20），所述气腔室（20）包裹气囊（23），
所述气囊（23）下端与进水腔室（24）连通，所述气囊（23）上端与水孔（2802）连通，
所述气囊（23）上下两端均设置有止水装置，
所述气孔（2801）与气腔室（20）和气体管廊（22）相对准连接，线孔（2803）与内部线缆管廊（21）相对准连接。
3.根据权利要求2所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述进水腔室（24）为倒“L”型，所述进水腔室（24）预留可***的检测传感器（A）空位。
4.根据权利要求1所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述完整圆柱进水腔室下方平行并列设置了用于安装检测传感器的预留空间和用于洗井、采样的竖直进水腔室；所述竖直进水腔室为倾斜圆柱形，所述竖直进水腔室的底部设置有地下水抽提装置旋流叶片（27），所述竖直进水腔室的侧壁开有曝气孔（26），所述曝气孔（26）与气体管廊内部连接，所述气体管廊由竖直进水腔室的内壁与外壁形成，所述气体管廊与封装集成模块中的气孔连接。
5.根据权利要求1所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述敏感膜材料（11）通过敏感膜材料卡扣（10）固定在激发光路和检测***（14）上。
6.根据权利要求1所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述控制终端（7）内部设置有光谱仪、电源、空压机、工作站和人机智能交互界面结构。
7.根据权利要求1所述的一种便携式地下水洗井、采样、重金属检测一体化装置，其特征在于，所述集成线缆（2）缠绕在绕线盘（5）上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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