重金屬在線檢測(cè)預(yù)警儀(HM-DMS)
Heavy Metal-Detection and Monitoring System

重金屬原義是指比重大于5的金屬，包括金、銀、銅、鐵、鉛等，重金屬在人體中累積達(dá)到一定程度，會(huì)造成慢性中毒，能對(duì)人體的肝、腎等器官造成嚴(yán)重的損害，在國(guó)家的飲用水標(biāo)準(zhǔn)中，各類重金屬均有高低不等的限值。

盡管在實(shí)驗(yàn)室，重金屬的檢測(cè)方法較多，也能夠得到滿意的檢出，但由于缺乏必要的現(xiàn)場(chǎng)原位連續(xù)檢測(cè)、預(yù)警設(shè)備與相應(yīng)的應(yīng)急處理手段，重金屬的在線檢測(cè)與預(yù)警工作卻一直是困擾各級(jí)環(huán)保、檢測(cè)及自來水部門的一個(gè)難題。為了解決這一難題，*安恒（北京）水處理工程有限公司聯(lián)合*生態(tài)環(huán)境研究中心、中國(guó)水利水電*、北京*中科水務(wù)科技有限公司的相關(guān)專家，通過近半年的通力合作和技術(shù)攻堅(jiān)，自主研發(fā)出兼具重金屬在線檢測(cè)與水源預(yù)警功能的高靈敏重金屬在線檢測(cè)預(yù)警儀（HM-DMS）。

儀器原理

重金屬在線檢測(cè)預(yù)警儀采用陽極溶出伏安法原理，檢測(cè)樣本中的重金屬離子。設(shè)備通過上位機(jī)軟件即可實(shí)現(xiàn)重金屬的在線檢測(cè)與預(yù)警功能，比傳統(tǒng)方法更為快捷。
陽極溶出伏安法是一種靈敏度很高、用于痕量組分的電化學(xué)分析法。本設(shè)備用汞膜電極代替一般極譜法中的滴汞電極，同樣可以得到適用于定量測(cè)定的極譜波。在圖1a 中，汞電極是陰極，電極上起的是還原反應(yīng)：
Cd2++2e+Hg─→Cd(Hg)
電解一段時(shí)間以后，汞中的Cd已達(dá)到一定濃度，讓汞膜電極的電位從反方向移動(dòng)，就得到圖1b中 Cd的氧化波。這時(shí)電極反應(yīng)為：
Cd(Hg)─→Cd2++2e +Hg
金屬鎘從電極中“溶出”重新氧化為Cd2+回到溶液中。
該技術(shù)是成熟的標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)技術(shù)（參考美國(guó)國(guó)家*標(biāo)準(zhǔn)：US EPA Method 7063 (As) and 7472 (Hg) [SW846]與德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：DIN 38 406, part 16, Zn, Cd, Pb, Cu, Tl, Ni, Co）。目前經(jīng)證明可用陽極（或陰極）溶出伏安法測(cè)定的元素有40種左右(圖2 )。

主要特點(diǎn)

• 應(yīng)用范圍廣泛
  本設(shè)備可應(yīng)用于自來水監(jiān)測(cè)部門、環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的重金屬在線檢測(cè)及預(yù)警工作。另外通過選擇儀器配件，該儀器可以將顆粒態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)分項(xiàng)檢出得以*重金屬的在線預(yù)警功能，同時(shí)也可以高效的用于底泥污染、生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境污染修復(fù)等不同要求時(shí)的在線監(jiān)測(cè)分析，為相關(guān)部門提供決策支持。
• 現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便
  重金屬在線檢測(cè)預(yù)警儀的采用以龍芯為核心的控制系統(tǒng)，配備LCD數(shù)字化圖形顯示。系統(tǒng)采用可觸摸式液晶屏進(jìn)行控制，便于用戶現(xiàn)場(chǎng)操作。
• 數(shù)據(jù)傳輸便捷
  系統(tǒng)提供有線、無線、wifi等多種通訊方式（無線方式需另配），能夠適應(yīng)各種環(huán)境下的數(shù)據(jù)通訊。

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  圖3. HM-DMS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)示意圖

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• 運(yùn)行安全穩(wěn)定
  系統(tǒng)對(duì)時(shí)間、各設(shè)定參數(shù)進(jìn)行修改，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)采集的日志，便于全面管理數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制其具有密碼保護(hù)功能，可防止誤操作。設(shè)備控制主機(jī)內(nèi)置獨(dú)立電源，在斷電及非正常關(guān)機(jī)后可保持至少30min內(nèi)設(shè)定參數(shù)、方法不丟失。
• 系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單
  儀檢測(cè)時(shí)需要耗材，包括電鍍液、電解液、標(biāo)準(zhǔn)液等。加滿一次能滿足1000次實(shí)驗(yàn)的要求。如果每小時(shí)進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，大約30天進(jìn)行一次維護(hù)，免去經(jīng)常維護(hù)的麻煩。

技術(shù)指標(biāo)

• 檢測(cè)范圍：
  Tl：0.05ppb - 50ppb Zn：10 ppb - 10ppm
  Cd：0.1ppb - 10ppm Pb：1ppb - 10ppm
  Cu：1ppb - 10ppm
• 檢測(cè)精度：±10% at 1ppb
• 測(cè)定周期：40min/周期，周期內(nèi)進(jìn)行水樣測(cè)定，濃度計(jì)算及預(yù)警判定工作
• 校準(zhǔn)：采用人工標(biāo)樣校準(zhǔn)法，校準(zhǔn)周期為30天（即進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)時(shí)進(jìn)行人工校準(zhǔn)既可）

安裝條件

• 站房安裝至少需要2×2×2米的空間
• 當(dāng)使用有限網(wǎng)路通訊方式時(shí)，應(yīng)具備遠(yuǎn)程控制和傳輸?shù)臈l件。使用無線傳輸時(shí)需另配
• 電源:交流220V，100A，檢測(cè)儀和空調(diào)分項(xiàng)使用
• 上下水：被檢測(cè)水源和設(shè)備排水的下水道，應(yīng)盡量接近設(shè)備。
• 水源：被檢測(cè)水源要求濁度小于10NTU，超過時(shí)需自行進(jìn)行前處理或選購(gòu)配套前處理設(shè)備。
• 工作環(huán)境：溫度0-40℃，濕度20-80%

操作及運(yùn)行

• 根據(jù)說明書，安裝設(shè)備所需各種試劑瓶、純水及廢液桶。（標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶?jī)?nèi)位重金屬標(biāo)準(zhǔn)樣，劇毒！）
• 按照說明書接好儀器的水、電路，保證水路流動(dòng)方向正確，連接儀器數(shù)據(jù)傳輸裝置。開啟電源前認(rèn)真檢查設(shè)備的電路、水路。
• 開啟在線設(shè)備的信號(hào)傳輸裝置。
• 按照說明書進(jìn)行儀器設(shè)置，進(jìn)行檢測(cè)并按時(shí)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)及試劑更換。
  

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