便携式激光诱导击穿光谱仪测定土壤中重金属

土壤重金属污染对农作物生长和人体健康都有严重危害,现场快速检测对土壤重金属污染调查、应急监测具有重要意义。采用自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场快速检测仪对矿区周边土壤进行现场检测分析,以835个不同基质土壤的光谱数据建立定标数据库,通过支持向量机建立回归模型对土壤重金属元素含量进行定量反演。现场检测获取的全波段光谱波动在15%以内,Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等6种元素光谱强度相对标准偏差平均值为6.31%。将检测结果与实验室电感耦合等离子体质谱法分析对比,6种元素的皮尔逊相关系数r在0.8501~0.9829,检测结果80%以上处于±30%相对误差区间分布。对比结果表明自主研发的土壤重金属激光诱导击穿光谱现场检测仪可以满足现场快速检测需求。

基于航空摄影测量的填埋堆体动态重构精度及影响因素

填埋堆体表面形变监测是填埋场库容管理和堆体失稳等风险分析的核心,其时空高分辨率监测研究近年来引起广泛关注。基于航空摄影的地表测量技术具有采集速度快、时空分辨率高等优点,但在填埋场特殊环境下,面对高频填埋活动、显著的堆体变化以及防雨膜覆盖等干扰时,要同时满足高时空分辨率和耗时短的动态监测要求,无人机的最佳飞行参数设定亟待研究。为此,该研究模拟中等规模危险废物填埋场的规模和日填埋量,利用专业级无人机获取模拟区域图像,空三加密处理生成三维点云数据,利用Arcmap叠加分析多期监测数据,从点位坐标、重构尺度、重构体积、体积差分精度4个角度分析重构误差。结果表明:三维重构的坐标精度可以达到米级;重构尺度误差为2~3 cm,重构体积误差为0.16~0.17 m^(3),差分体积误差为0.16~0.17 m^(3);进一步研究发现,高度为25~55 m时,高度越高精度越低,相机倾角为[-53°,-60°]时,精度最高,旁向重叠率大于80%时,误差骤减且基本稳定。考虑到填埋场的填埋作业间隔、无人机续航能力等对飞行时间的约束,为获得最佳精度,建议无人机飞行高度为37 m、相机倾斜角度为[-53°,-60°]、旁向重叠率为80%。

颗粒物采样器自循环试验校准用装置

设计一种能用于检测颗粒物采样器自循环试验的装置,该装置包括密闭舱、烟雾发生器、自动进样器、混合装置和待测试颗粒物采样器。装置中的烟雾发生器通过自动进样器通入密闭舱,颗粒物在密闭舱体中通过混匀装置混合均匀,颗粒物采样器排放口通过排放管路的长短及位置有效检测颗粒物采样器是否有自循环现象发生,保证采样器采样数据的准确可靠。颗粒物采样器采集的滤膜通过称重法检测颗粒物浓度,密闭舱体中通过β射线颗粒物监测仪(参比仪器)监测密闭舱体中颗粒物浓度。

企业污染源自动监控数据管理云平台的建设与应用

为解决下属企业在线自动监控系统运行管理中存在的问题,太原煤炭气化(集团)有限责任公司(简称太原煤气化公司)利用物联网(Internet of Things,IoT)、Java 2平台企业版(Java 2 Platform Enterprise Edition,J2EE)、5G、地理信息系统(Geographic Information System,GIS)等技术,构建一套具备实时监控、分析、预警功能的智慧数据管理云平台。该平台满足了太原煤气化公司实时掌握下属各排污单位污染物排放浓度、污染防治设施运行情况的需求,降低了企业的运行成本和超标排放风险。

选频电磁辐射监测仪器电波暗室比对测量分析

为了提高监测仪器比对结果的可比性,选择场强稳定且不受外界电磁环境影响的场所开展比对是必要的。本文分析总结了在标准电波暗室里开展选频射频电磁辐射监测仪器比对测量的经验和做法,通过比对,暴露出日常工作难以发现的问题,提出监测仪器期间核查相关建议;在稳定的、标准的电磁场环境开展比对,为电磁环境监测仪器比对提供一种新做法。

基于多旋翼无人机倾斜摄影的近岸海域生态环境风险监测

由于现有的智能监测方法的环境质量综合指数较低,为此,研究基于低功耗多旋翼无人机倾斜摄影的近岸海域生态环境风险智能监测。低功耗多旋翼无人机能够灵活深入测区,获取地物全方位的倾斜影像。通过改变焦距,对曝光参数进行调整,自动匹配感光度,避免航片的动态模糊。对近岸海域生态环境采样,计算摄影物距,使无人机依次遍历所有路径点拍摄测区全局。建立模型,对近岸海域生态环境风险进行分析,将获得的生态环境特征数据输入模型中,对环境潜在风险进行识别,获得风险预测结果,从而完成监测。实验结果表明,2009—2023年环境质量综合指数均在90以上,提高了保护区的生态环境质量,使生态系统的健康状况得到改善。

探讨检定和校准在环境监测仪器中的应用

随着近年来生态环境监测工作的不断强化和发展,各种监测仪器的更新换代和涌现,环境监测机构仪器在投入使用前,该如何选择对使用器具进行正确的量值溯源方式,是环境监测仪器使用人员值得探讨的问题。本文以环境监测仪器为例探讨计量检定和校准的区别外,依据计量技术法规的不同,分类别归纳环境监测仪器可适用的量值溯源方式,为更好开展检定/校准后的确认工作提供方向和思路。

环境监测仪器设备管理中存在的问题分析

环境监测仪器设备管理是环境保护工作中至关重要的一环。然而,当前管理中存在多个问题,包括维护保养不科学、设备利用率低、设备更新不及时等。维护保养不科学导致仪器性能下降,而统一的维护方式未能满足不同仪器的需求。缺乏专业知识和意识使得维护工作被忽视。低设备利用率和未充分发挥数据价值影响了监测工作的准确性和效率。设备更新问题既包括设备更新不及时,也包括资源浪费和缺乏更新计划。解决这些问题的关键在于建立科学的维护保养机制,提高管理人员的专业知识和意识,推广现代监测方法,以及制定合理的设备更新计划。

激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性

为验证激光水同位素分析仪测定水中^(17)O-excess的长期稳定性,在过去4年中使用国际标准水样VSMOW2和SLAP2对3种国际标准水GISP、USGS45、USGS47及3种实验室标准水Lab1、Lab2和Lab3进行了标定,得到高精度的^(17)O-excess结果(<10per meg,1SD),并显示2019~2022年间国际标准水样和2019~2021年间实验室标准水样的标定结果均在误差范围内保持一致,2022年重新配制实验室标准水后检测到三氧同位素组成的变化,说明该测试方法具有长期稳定性,并且能够分辨水样的三氧同位素组成变化,为测定不同水样中三氧同位素组成提供了技术支撑。

基于光通量计量法的紫外辐射测定方法建立及其应用研究

近年来,我国大气一次污染颗粒物的浓度逐渐下降,二次生成的气溶胶已经成为了大气颗粒物的主要组成部分。新粒子生成作为二次生成气溶胶的重要来源,本世纪以来受到的关注也越来越高。而气态硫酸作为新粒子生成化学过程中一种极为重要的前体物,由于其浓度极低,检测所需的仪器灵敏度极高,因此如何准确定量气态硫酸是新粒子形成机制研究中最大的难点。现有的气态硫酸的定量方法主要是基于光化学法,利用紫外辐射光解水汽产生OH自由基后与过量的二氧化硫反应最终生成气态硫酸,气态硫酸的浓度由紫外光强与水汽浓度共同决定。其中紫外光强的直接测量存在着较大的不确定性,这主要是由于光强在气态硫酸标定装置的反应腔体中分布不均匀,此外,在实际大气条件下标定时还会受到背景气溶胶的散射、吸收作用的影响。因此,此研究建立并比较了两种分别基于臭氧和氧化亚氮光通量计量法的紫外辐射测定的间接测量方法。结果表明:基于臭氧的间接测量法的主要误差来自于氧气的吸收截面,理论误差>60%,实际实验室的重复实验误差约为12%;基于氧化亚氮的间接测量法的主要误差来自于二级反应速率kn的测量误差、反应产物检测仪器及流量控制装置的不确定性,理论误差<16%,实际实验室的重复实验误差<1%。将基于氧化亚氮的间接测量法应用于外场观测的气态硫酸检测时,在为期半个月每天一次的定标气态硫酸中,气态硫酸的测量误差约为24%,接近或优于国外观测结果,证明基于氧化亚氮的光通量计量法对于紫外辐射的测定方法具有较好的准确性和稳定度,可以有效应用于气态硫酸的定量测量。

生态环境监测机构现场监测仪器设备综合管理模式的研究与探讨

为了能够提高现场监测仪器设备的管理效果,确保获得更加准确的监测数据,本文提出一种新的现场监测仪器设备管理模式,新的管理模式基于实验室信息管理平台辅助以一物一码溯源、小程序交互的模式对现场的监测设备进行跟踪管理,将有助于提高仪器设备管理的规范化和可追溯性管理水平,提升生态环境监测机构的整体技术水平。希望可以为生态环境监测提供更好的支持。

环境监测仪器设备管理中存在问题与建议探讨

环境监测是保障生态环境安全的重要手段。当前,环境监测仪器设备管理存在诸多问题,如采购配置不规范、使用维护不到位、校准检定不完善、设备更新不及时等,这些问题直接影响着环境监测数据的准确性和监测质量。因此,必须优化设备的采购配置,强化日常管理使用,建立完善的质量控制和设备更新机制,以确保环境监测仪器设备的正常有效运行。只有加强环境监测仪器设备管理,持续提升监测质量,才能为科学决策提供准确可靠的环境信息支撑。

大气多参数激光雷达在化工园区的安全环保和碳监测中的应用

化工产业是国家经济发展的基础,但其在促进经济发展的同时也面临着高碳排放、环境污染和安全风险等挑战。为了保障化工园区的平稳运行,团队研制了一套全光纤体制的1.5μm大气多参数激光雷达系统,并应用于化工园区的污染强度、气体浓度、风场和降雨信息的监测和预警。该激光雷达系统集成了直接探测模块和相干探测模块,在直接探测模块中,基于扫描光源和超导纳米线单光子探测器进行气体浓度的监测。在相干探测模块中,基于对距离修正回波信号、载噪比和多普勒频移的分析获得颗粒物污染强度和风场分布;基于湍流动能耗散率和风廓线的速度梯度获得湍流和风切变信息;基于深度功率谱分析获得谱宽和偏度,用于区分风速和雨速,获得精准的降雨信息。大气多参数激光雷达分别在江苏省南京市江北新区和内蒙古自治区鄂尔多斯自治旗棋盘井镇进行外场实验,通过多次实验验证了该大气多参数激光雷达在化工园区进行环保、安全和精细化气象保障的能力。文中还进一步设计展望了该系统在化工园区探测多种危化气体浓度的潜力。

基于无人机的生态环境监测及数据分析

本文围绕生态环境数据监测这一基于无人机的领域,对其在实际应用中存在的问题进行了深入的探讨,并就改进对策提出了相应的建议。从技术创新、政策法规完善、人才培养等角度给出解决思路,通过对技术原理和应用案例的分析,揭示无人机监测在数据精度、续航能力、法规限制等方面的挑战,为生态环境监测中提高无人机应用效果、促进其可持续发展提供借鉴。

旋翼无人机载差分光学吸收二维探测系统的研究及应用

针对机载探测系统的小型化、多角度、多高度、快速同时获取大气多污染物的技术需求,研制了一套融合多传感实现不同高度和不同方位角的轻量化、低成本的小型差分光学吸收二维机载观测系统,并将其搭建于旋翼无人机平台上应用于大气环境污染物的观测.本文详细介绍了研制的旋翼无人机平台和机载差分光学吸收系统构成,开展了系统稳定性研究,机载设备偏航角、翻滚角以及俯仰角的角度偏差均值分别为0.07°,-0.13°,-0.12°,满足监测稳定性要求.将机载系统与商用地基差分光学吸收系统进行比对观测实验,比对结果显示二者监测数据相关系数均大于0.92.最后利用该机载系统开展外场飞行实验,机载差分系统分别飞行距离水平面至30,60,90 m高度进行观测,观测时仰角设置为0°,方位角从0°到360°每隔30°进行一次测量,获得了不同方位角以及不同高度下的NO_(2),SO_(2),HCHO浓度分布信息.研究结果表明该研发系统满足大气多污染物同时快速多角度多高度的探测技术需求.

多参数云传感器系统在水质监测中的应用

针对饮用水管道中水质传感器表面污垢导致无线传感网络检测数据不准确的问题,设计了一种内置微型污垢监测器的多参数传感器系统。通过测量管道中的薄层沉积物,估算污垢的厚度和类型,利用算法分析实现了预警、预测性维护和更高效的管理流程,并在供水网络中实施为期两个月的实验验证。实证结果表明,此方案鲁棒性高、成本低,具有实用性。

基于传感器阵列及神经网络算法的NH_(3)和NO_(2)混合气体体积分数识别

针对电阻型气体传感器具有的交叉敏感性,开发了基于WO_(3)传感器阵列及神经网络算法的NH_(3),NO_(2)混合气体体积分数预测技术。采用火焰合成法合成了La掺杂的WO_(3)敏感材料并制备了气体传感器,与商用MQ—137电阻型气体传感器组成阵列。通过提取特征值、神经网络训练,构建传感器阵列输出与气体体积分数的映射模型,并使用该模型由传感器阵列的响应结果对NH_(3),NO_(2)混合气体进行体积分数预测。实验结果表明:经训练后的神经网络能对NH_(3),NO_(2)混合气体中各组分体积分数进行有效预测,平均预测误差分别为3.64%和2.48%。本文所开发的传感器阵列及神经网络算法有效避免了电阻型传感器选择性差的局限,实现了对NH_(3)和NO_(2)混合气体的高效识别和体积分数测量。

微型气体监测仪比对用非甲烷总烃采样装置

设计出一种微型气体监测仪比对用非甲烷总烃采样装置,并描述其具体结构和使用方法。该采样装置包括承接组件、导向组件和过滤组件。承接组件包括装配筒、承接辊,主要是对装置结构起到承接作用,外接进风管的装配筒内部设有电加热网和随动叶轮,可以对抽取的环境废气进行加热,规避温湿度的影响。导向组件包括导向环、弧形导向边、链轮传动组、传动杆和辅助辊,不仅起到定向导向作用,而且凸部的传感器能够触发驱动装置和链轮传动组,通过齿轮带动放卷辊和收卷辊的定向运动。过滤组件包括保护壳、清洁辊、控制器、齿轮组、放卷辊、收卷辊和滤网布,滤网布对从弧形采样口进入的气体进行过滤,当对应弧形采样口处的滤网布堵塞满杂质时,进而触发启动驱动装置使得放卷辊放卷滤网布,收卷辊收卷滤网布,从而更换滤网布的使用位置,避免对应弧形采样口处的滤网布产生堵塞,影响采样样品气体的质量。该采样装置整体结构简单、易操作,能够显著提高样品气体的采样质量。

膜进样质谱仪法在测量水体中过饱和溶解氮气的应用研究

高坝泄洪会导致水中溶解气体过饱和,使鱼类患气泡病甚至死亡。为探究大坝泄洪条件下,真实水体中的过饱和溶解氮的生成及其随泄洪条件的时空变化规律,利用膜进样质谱仪开展向家坝水电站泄洪条件下溶解氮的测量。结果表明,野外条件下采样运输过程中溶解气体的释放损失,导致膜进样质谱仪测量得到的溶解氮含量比通过利用总溶解气体和溶解氧的现场实测值计算得到的溶解氮含量低;利用质谱仪测量得到的溶解氮测值与总溶解气体测值之间同增的趋势性较好,但溶解氮测值与溶解氧测值之间相关关系较差。总结下来,向家坝电站泄洪导致坝下溶解氮、溶解氧和总溶解气体均达到过饱和,溶解气体饱和度在横向上基本均匀分布;受上游溪洛渡泄洪影响,向家坝坝前仍保持一定程度的溶解气体过饱和,并在垂向上表现出不均匀分布;泄洪生成的溶解气体饱和度随泄洪流量的增大而增大。为保证测量精度,建议原位开展测量,避免采样后长距离运输造成溶解气体的损失;在测量条件不满足的情况下,建议测量总溶解气体和溶解氧后进行溶解氮值换算。

大气颗粒物中水溶性离子的在线捕集与提取装置

大气颗粒物对空气质量、人体健康和气候变化有重要影响.水溶性离子是其重要组成部分,监测其浓度变化对于大气污染治理至关重要.但在一些采样环境艰苦的背景区域,需要稳定环境、充足电力和水源保障的在线离子分析仪很难满足监测需求.为了在小体积、低能耗条件下实现大气颗粒物中水溶性离子的高时频在线捕集和前处理,自主研发了一种基于膜累积采样法的系统和装置.该装置实现了样品采集和前处理的自动化、连续化,操作简单,制备高效,并对环境条件要求低.通过该装置,可以获得水溶性离子组分浓度的高时频变化规律,对于认识污染进程中排放源贡献和形成机制具有重要作用.