本發(fā)明涉及一種淺層地下水中污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于環(huán)境科學(xué)、地下水污染和土壤學(xué)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，化肥農(nóng)藥的大量使用已成為土壤環(huán)境污染的最主要因素。其中農(nóng)藥殘留對(duì)水環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。研究發(fā)現(xiàn)，水溶性農(nóng)藥的用量占農(nóng)藥總用量的50％以上，施入稻田后多溶于稻田水中，易通過(guò)地表徑流、土壤滲漏而污染水環(huán)境。沈根祥等通過(guò)研究水溶性農(nóng)藥的稻田流失特性及其影響因素，得出殺蟲單和樂果兩種農(nóng)藥的稻田總流失量分別占總用量的14.3％和13.3％。地下水水溫較低，微生物含量少且活性弱，沒有陽(yáng)光直接照射，農(nóng)田施用的農(nóng)藥滲透進(jìn)入土壤地下層后，其降解速度比地表水更慢。地下水一旦受農(nóng)藥污染，不僅難治理，恢復(fù)所需時(shí)間長(zhǎng)，甚至無(wú)法恢復(fù)，因而農(nóng)藥對(duì)地下水的污染問題備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視，為國(guó)際環(huán)境研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。歐美等國(guó)家廣泛進(jìn)行農(nóng)藥對(duì)地下水的污染與殘留狀況的調(diào)查，美國(guó)早在上世紀(jì)80年代進(jìn)行農(nóng)藥對(duì)地下水污染的全國(guó)性普查工作，發(fā)現(xiàn)地下水的農(nóng)藥污染問題相當(dāng)普遍，不僅有幾十種農(nóng)藥被檢出，且個(gè)別農(nóng)藥的殘留濃度超標(biāo)100多倍。目前許多國(guó)家已將農(nóng)藥在地下水中的殘留列入水質(zhì)的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目，農(nóng)藥登記時(shí)必須提供有關(guān)地下水污染可能性方面的資料等。在我國(guó)，農(nóng)藥對(duì)地下水污染問題尚未有系統(tǒng)研究與檢測(cè)，但是，農(nóng)藥對(duì)地下水的污染時(shí)有發(fā)生，如湖北天門縣(1996)曾因棉區(qū)使用農(nóng)藥滲漏導(dǎo)致飲用水受污染，對(duì)硫磷農(nóng)藥濃度達(dá)1.125mg/L(超標(biāo)375倍)，DDT含量達(dá)1.125mg/L(超標(biāo)1.25倍)。進(jìn)行地下水污染物監(jiān)測(cè)、控制研究，對(duì)保護(hù)地下水資源免受農(nóng)藥污染具有十分重要的意義。

淺層地下水，是指地表以下60米內(nèi)的含水層。由于其埋層淺，未經(jīng)深層巖石過(guò)濾，水體極易被工廠排放的污水和農(nóng)田殘留的農(nóng)藥污染。飲用受污染的地下水，嚴(yán)重影響了人們身體健康。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤中農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品轉(zhuǎn)化的各種物理、化學(xué)和生物化學(xué)的作用機(jī)理進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，并得到了許多有益的規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，人們已建立起各種污染物遷移模型來(lái)模擬農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品及其殘留物在土壤和地下水中的歸趨和遷移。但此類研究，僅限于室內(nèi)模擬或者計(jì)算機(jī)模擬，并不能真實(shí)反映實(shí)際的復(fù)雜多變的田間情形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別適用于監(jiān)測(cè)地下水水質(zhì)觀測(cè)，指標(biāo)包括pH、溶解氧、氧化還原電位、COD、氨氮、總氮、總磷及有機(jī)污染物(農(nóng)藥等)，在農(nóng)業(yè)施用后，對(duì)地下水的影響，特別是實(shí)現(xiàn)原位監(jiān)測(cè)，不同深度淺層地下水監(jiān)測(cè)的條件下，降低了采樣的難度，使采樣過(guò)程簡(jiǎn)單快捷。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出了一種淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)井和采樣系統(tǒng)，其中：

所述監(jiān)測(cè)井為一不銹鋼組合柱體，包括從下到上依次連接的收集柱、中間柱和防護(hù)柱，；其中，收集柱下部為一圓錐體，上部為圓柱體，在圓柱體底部10-20cm段的管壁上有一組細(xì)長(zhǎng)的滲水窄縫，地下水只能從底部窄縫滲入井內(nèi)，且5在圓柱體下端10cm范圍內(nèi)設(shè)置有一組細(xì)長(zhǎng)的滲水砂芯濾膜，從而地下水只能從底部窄縫滲入井內(nèi)，收集于錐形體中，而土壤顆粒等雜質(zhì)不能通過(guò)。

所述采樣系統(tǒng)包括出水管、采樣瓶和動(dòng)力泵，其中，所述出水管為一雙通導(dǎo)水管，其一端深入監(jiān)測(cè)井內(nèi)，另一端連接采樣瓶，通過(guò)泵吸將監(jiān)測(cè)井中的地下水導(dǎo)入采樣瓶；

優(yōu)選地，所述收集柱的圓柱體的上端設(shè)置有螺紋口，與所述中間柱螺紋連接。

所述監(jiān)測(cè)井的中間柱由若干個(gè)0.5m柱長(zhǎng)的不銹鋼柱連接而成，每個(gè)不銹鋼柱上、下兩端帶有螺紋，用于柱體連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)深度不同的淺層地下水。

相鄰的不銹鋼柱之間連接后采用生料帶及防水膠密封防漏。

所述防護(hù)柱為一帶有螺紋口蓋子的圓柱體。

優(yōu)選地，所述出水管深入監(jiān)測(cè)井的圓錐體底部中間位置采樣，采樣由動(dòng)力泵抽取。

優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)井的內(nèi)徑10cm，壁厚5mm。

優(yōu)選地，出水管為一聚四氟乙烯的雙通導(dǎo)水管，所述采樣瓶為一棕色玻璃容器，上設(shè)進(jìn)水口，用于收集來(lái)自監(jiān)測(cè)井的地下水。

所述出水管深入監(jiān)測(cè)井的圓錐體底部中間位置采樣，采樣由動(dòng)力泵抽取。

收集柱與中間柱之間、中間柱與防護(hù)柱之間均采用生料帶及防水膠密封防漏。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可適用于研究農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品施用后，對(duì)地下水的污染規(guī)律，更好的反映實(shí)際田間情況，特建立本有機(jī)、無(wú)機(jī)化合物對(duì)淺層地下水污染監(jiān)控系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)、示蹤、模擬等方法，識(shí)別污染，查明農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品污染特征、污染途徑，為地下水污染評(píng)價(jià)、污染防治提供基礎(chǔ)參數(shù)和數(shù)據(jù)，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)，滿足環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)科研人員的需求。

本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)井部的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：監(jiān)測(cè)井形狀類似鐵釘“T”形，為一不銹鋼組合柱體，由收集柱(下端)、防護(hù)柱(頂部)和中間柱(中部)組成，監(jiān)測(cè)井的各部分連合接口處和中間柱的各接口處均為螺紋接口，在連接組合時(shí)用生料帶和防水膠進(jìn)行密封固定，保證柱體密不漏水。中間柱的組合柱形式可滿足不同深度地下水的監(jiān)測(cè)，如在監(jiān)測(cè)淺層地下水上層水層(如0.1m處)時(shí)，可以不連接中間柱。如可在系統(tǒng)中分布5個(gè)監(jiān)測(cè)井，監(jiān)測(cè)深度分別為0.1m，0.5m，1m，1.5m，2m可以監(jiān)測(cè)不同位置地下水的水質(zhì)和環(huán)境變化情況，以及污染物在淺層地下水的遷移狀況。監(jiān)測(cè)井的收集柱部分呈圓錐柱體，下端的圓錐體方便監(jiān)測(cè)井的埋入和地下水的收集。

本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的防護(hù)帽設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：在將監(jiān)測(cè)井埋入土壤中后，再安裝防護(hù)柱上的防護(hù)帽，將防護(hù)帽旋緊，防護(hù)帽要處于地面上約30cm，既方便采樣，又不會(huì)造成障礙。防護(hù)帽旋開，抽出出水管即可采樣，防護(hù)帽防止雨水或其他污染物進(jìn)入。

本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的砂芯濾膜設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：監(jiān)測(cè)井收集柱底部裝置滲水砂芯濾膜，濾膜約為5cm，外部地下水只能從砂芯濾膜滲透過(guò)濾后進(jìn)入監(jiān)測(cè)井內(nèi)，將土壤顆粒等雜質(zhì)去除，減小干擾，錐形體中收集的地下水便于采集與后期的分析測(cè)定。

本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣瓶設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：采樣瓶使用棕色玻璃瓶，防止有機(jī)污染物的光降解及瓶體吸附損失。

本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益效果是：

1)本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)井為一圓錐體底的柱狀物，一方面便于監(jiān)測(cè)井埋插不同深度的土壤層，采集到不同深度的淺層地下水，實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層地下水污染情況更精確、更全面的監(jiān)測(cè)。另一方面，錐體形底可以聚集地下水，方便樣品采集。

2)本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣系統(tǒng)僅需外部壓力機(jī)械泵的輔助即可采集樣品，采用簡(jiǎn)單便捷的泵吸方法，能更加方便、可行的運(yùn)行整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3)本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出水管在采樣時(shí)再置于監(jiān)測(cè)井中，平時(shí)不用配置，以防出水管日曬老化、污染等，同時(shí)不同時(shí)間段采集樣品方便、快捷，實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層地下水中污染物的跟蹤監(jiān)測(cè)，以及污染情況的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。

4)本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的砂芯濾膜可以將地下水在自然狀態(tài)下，緩慢流入監(jiān)測(cè)井，真實(shí)模擬地下水的流通，不擾動(dòng)監(jiān)測(cè)井周圍土壤；同時(shí)可以有效地去除滲入地下水的土壤顆粒物、細(xì)小植物碎屑，減小干擾，且便于出水管對(duì)樣品的抽吸。

5)本發(fā)明淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)不同深度地下水污染情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層地下水中污染物縱向分布特征的研究。

附圖說(shuō)明

圖1為淺層地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面圖；

圖2為淺層地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面圖，其中，1-收集柱，2-砂芯濾膜；3-中間柱；4-出水管；5-防護(hù)帽；6-采樣瓶；7-抽水泵；

圖3為監(jiān)測(cè)井分段平面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本實(shí)施例采集淺層地下水0.1m、0.5m、1.0m、1.5m、2.0m處的地下水樣品。

如附圖1所示，本實(shí)施例以5個(gè)監(jiān)測(cè)井為一組監(jiān)控系統(tǒng)，每個(gè)監(jiān)測(cè)井監(jiān)測(cè)不同深度地下水污染狀況及特征。

如附圖2所示，本實(shí)施例包括1-收集柱錐形底；2-砂芯濾膜；3-中間柱；4-出水管；5-防護(hù)帽；6一采樣瓶；7一抽水泵。收集柱、中間柱和防護(hù)柱從下到上依次連接。收集柱下部為一圓錐體1，上部為圓柱體，圓柱體上端是螺紋口，與監(jiān)測(cè)井的中間柱相銜接。在圓柱體底部10-20cm段的管壁上有一組細(xì)長(zhǎng)的滲水窄縫，地下水只能從底部窄縫滲入井內(nèi)，且在圓柱體下端10cm范圍內(nèi)設(shè)置有一組細(xì)長(zhǎng)的滲水砂芯濾膜，如本實(shí)施例中，在收集柱上部的圓柱體由下往上0-5cm處有一組細(xì)長(zhǎng)的滲水砂芯濾膜2，地下水只能從砂芯滲入井內(nèi)，收集于錐形體中，而土壤顆粒、植物雜屑等雜質(zhì)不能通過(guò)。中間柱3是由0.5m柱長(zhǎng)的不銹鋼柱連接而成，可用于監(jiān)測(cè)深度不同的淺層地下水。不銹鋼柱上、下兩端帶有螺紋，用于柱體連接。出水管4為一聚四氟乙烯的雙通導(dǎo)水管，一端深入監(jiān)測(cè)井，深入監(jiān)測(cè)井錐形底部中間位置采樣，采樣時(shí)接入采樣瓶6，通過(guò)機(jī)械泵7吸將監(jiān)測(cè)井中的地下水導(dǎo)入采樣瓶。監(jiān)測(cè)井的防護(hù)柱為一帶有螺紋口蓋子的圓柱，包括防護(hù)帽5和柱體，防護(hù)帽5在收集地下水時(shí)可以防止雨水或其他污染物進(jìn)入，采集樣品時(shí)可以將防護(hù)帽旋擰開，抽出出水管進(jìn)行采樣。采樣瓶為一棕色玻璃容器，上設(shè)進(jìn)水口，用于收集來(lái)自監(jiān)測(cè)井的地下水。

如附圖3所示，本實(shí)施例的監(jiān)測(cè)井由收集柱、中間柱和防護(hù)柱三部分組成。監(jiān)測(cè)井由不銹鋼材質(zhì)制成，井體內(nèi)徑為10cm，井壁厚為5mm。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，研究人員可按以下具體操作步驟時(shí)行實(shí)驗(yàn)：

1.選擇大田試驗(yàn)地一塊，總占地面積約為1800m2，分9個(gè)模擬小區(qū)，每個(gè)小區(qū)占地面積為100m²。每個(gè)模擬小區(qū)布置5個(gè)監(jiān)測(cè)井。

2.根據(jù)淺層地下水監(jiān)測(cè)深度的選擇，組合不同高度的監(jiān)測(cè)井，一般為0.1m、0.5m、1m、1.5m、2m。

3.監(jiān)測(cè)井由收集柱、中間柱和防護(hù)柱三部分組成，中間柱0.5m一段，可以幾段組合。首先取出收集柱，將出水管通過(guò)砂芯濾膜中間留有的管孔插入收集柱底部錐形體的中間，管頭伸至錐形體底部約1/3處，根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)井深度，中間柱分別為0、1、2、3、4段進(jìn)行組合連接，連接完成后與收集柱螺口旋接，然后將出水管拉至中間柱的上端，固定于柱壁。出水管的長(zhǎng)度應(yīng)該可以伸出中間柱約1m，方便后期采集樣品時(shí)，接入采樣瓶。最后將中間柱上口或收集柱上口與防護(hù)柱相接，組成完整的不同深度的監(jiān)測(cè)井。

4.各連接處均用生料帶或防水膠密封固定。

5.將裝置好的5個(gè)監(jiān)測(cè)井鉆入試驗(yàn)地，直至防護(hù)帽于地面上約30cm處止，既不會(huì)造成操作人員的工作障礙，又可以方便采樣。防護(hù)帽旋開，抽出出水管，采用吸氣球虹吸，出液后將出水管直接接入準(zhǔn)備好的采樣瓶中。

6.樣品采集可以根據(jù)試驗(yàn)要求，在不同時(shí)間段進(jìn)行采樣，也可以采集不同深度的淺層地下水樣品。在進(jìn)行不同時(shí)間段采樣時(shí)，采集完樣品后要將防護(hù)帽再次旋上，防止雨水和雜物的進(jìn)入。

7.采集完樣品的采樣瓶要及時(shí)放入車載冰箱中保存。

本發(fā)明的系統(tǒng)適用于監(jiān)測(cè)地下水水質(zhì)觀測(cè)指標(biāo)及污染物在農(nóng)業(yè)施用后，對(duì)地下水的影響，特別是實(shí)現(xiàn)原位監(jiān)測(cè)，更好的反映實(shí)際田間情況，以及不同深度淺層地下水污染物監(jiān)測(cè)。根據(jù)試驗(yàn)要求，監(jiān)測(cè)井可調(diào)整深度，方便監(jiān)測(cè)井埋插不同深度的土壤層，采集到不同深度的淺層地下水，實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層地下水污染情況更精確、更全面的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的采樣系統(tǒng)通過(guò)泵吸即可采集樣品，直接采用簡(jiǎn)單便捷的泵吸方法，降低了采樣的難度，能更加方便、可行的運(yùn)行整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)、示蹤、模擬等方法，識(shí)別污染，查明污染物的污染特征、污染途徑，為地下水污染評(píng)價(jià)、污染防治提供基礎(chǔ)參數(shù)和數(shù)據(jù)，滿足環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)科研人員的需求。