水質自動観測機の開発と面源負荷時系列の解析に関する研究

水质自动监测设备研制及地表源负荷时间序列分析研究

• 批准号: 11760172
• 负责人: 多田 明夫
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11760172/
• 关键词: 水質; 連続観測; 自動観測機器; イオン選択性電極; 現場設置; 面源; オンサイト分析; イオン選択電極; フロースルー型電極; プランジャーポンプ

本研究で開発した現場据置型自動水質分析システムは以下の特徴を有するものである。1)フロースルー型ISE(イオン選択制電極)の利用による測定精度の向上と省試料化の実現。2)電位差計にDC駆動の生体電位計測電位差計を利用。3)DC(バッテリー)駆動による長期(2〜4週間)運転の実現。4)逆洗機構の組込によるサンプル取水部フィルターの長寿命(2〜3週間)化。5)自動2点校正回路の組込によるISE応答の変動への対応(定量精度の確保)、6)サンプル取水ループの直後にエアトラップ(空気抜き)を設置し、デッドボリュームを減少。7)流路・ISEに常時キャリアーを流すことによる分析回路の自動洗浄、8)耐菌性テフロンチューブによる流路の汚濁の防御。9)プランジャーポンプの採用による脈流の抑制と精度の向上。10)脱気装置の追加による送液の長期運転の向上。上記システムを奈良県南部の山林流域に2000年9月より現場設置し、装置の試運転と改善を行いながら、Na、K、Clの測定を行っている。最終的に上記構成に改めてからの測定は2000年2月よりであり、これ以降15分に1度の間隔で精度の良い計測が可能となった。通常試料採水が困難な冬季の降雨出水時でも連続的なデータ収集が実現できている。流量・降水量の水文資料と比較した結果、洪水時のヒステリシス等の検証も可能であった。電位応答波形から検量線の時間変動を考慮しつつ濃度を計算する変換プログラムも作成した。また、試料中に微量に含まれる気泡のため静電気が蓄積しノイズが増えるため、ISEと電位差計は作動接続が必須である。特に洪水時には気泡の混入量が増えるためISEの応答波形は乱れやすく、これには脱気装置の追加および堰に設置されたスクリーンの上流側移動により対処した。残された問題点として冬季の試料凍結があり、これにはチューブ周辺へのヒーターの追加を行う必要がある。

This study developed a field data based automatic water quality analysis system with the following characteristics: 1) The utilization of a white ISE(optional electrode) improves the measurement accuracy and saves the realization of sample preparation. 2)Potentiometers are used to measure potential differences between DC and biological potentiometers. 3)DC($>(2 ~ 4 weeks) 4)Backwashing mechanism of the assembly of the water intake part of the long life (2 ~ 3 weeks). 5)Automatic 2-point calibration loop set up: ISE response to the change of the response (quantitative accuracy to ensure), 6) the water intake after the water intake straight to the change of the response (air pressure) to set up, the change of the response is reduced. 7)Automatic washing of analytical loop in flow path ISE; 8) prevention of contamination of flow path in bacterial resistance; 9) Pulse suppression and precision improvement in the selection of pulse currents. 10)The long-term operation of liquid conveying system is improved by the addition of degassing device. In September 2000, the site installation, test operation and improvement of the installation were carried out. The measurement of Na, K and Cl was carried out. The final record composition was changed to February 2000, and the accuracy was reduced by 15 minutes and 1 degree. It is usually difficult to collect water from the test sample. When it rains in winter, it is difficult to collect water continuously. The hydrological data of discharge and precipitation are compared with the results, and the flood time is measured according to the results. The time variation of the potential response waveform is considered and the concentration is calculated. The sample contains trace amounts of gas bubbles and static electricity, and the potentiometers must be activated. In particular, the amount of bubbles mixed in the flood is increased, and the response waveform is increased. The problem is that the sample is frozen in winter, and it is necessary to add it.