本發(fā)明涉及重金屬檢測，具體涉及一種流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，流域沉積物中的重金屬污染問題日益嚴重。重金屬污染對水域生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的危害，不僅影響水質(zhì)安全，還對人類健康產(chǎn)生了潛在威脅。

2、申請?zhí)枮閏n202111563128.5的專利公開了一種在水生態(tài)系統(tǒng)中沉積物重金屬的風險評價方法，包括以下步驟：s1：將水生態(tài)系統(tǒng)劃分成若干檢測區(qū)域，并將檢測區(qū)域進行編號，采集不同檢測區(qū)域內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)中的底泥、植物樣本以及動物樣本作為環(huán)境樣品；s2：所述s1中所采集的環(huán)境樣品進行分開烘干，按照編號進行儲存；s3：將每個檢測區(qū)域內(nèi)的烘干后的環(huán)境樣品利用研磨設(shè)備進行研磨，得到粉末狀的環(huán)境樣品，然后粉末狀的環(huán)境樣品利用篩網(wǎng)進行過篩處理；s4：將多個過篩后的環(huán)境樣品分別取出1-2g，分開盛放，加入等量的消解液，浸泡2-4h；該發(fā)明的方法將水生態(tài)系統(tǒng)積物中的重金屬含量進行檢測，便于對重金屬環(huán)境生態(tài)毒性風險程度進行全面準確判斷，可為水生態(tài)系統(tǒng)管理服務(wù)，但仍然存在以下不足之處：該方法存在操作復(fù)雜、耗時長、成本高的缺點，且只憑借采集的重金屬含量數(shù)據(jù)進行風險評價，數(shù)據(jù)采集不全面，導(dǎo)致無法實現(xiàn)對重金屬污染及微生物生態(tài)影響進行精確監(jiān)測并分級別預(yù)警，導(dǎo)致重金屬生態(tài)風險分析精確度不高，無法滿足實時、高效、準確的監(jiān)測需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的沉積物重金屬的風險評價方法存在操作復(fù)雜、耗時長、成本高的缺點，且只憑借采集的重金屬含量數(shù)據(jù)進行風險評價，數(shù)據(jù)采集不全面，導(dǎo)致無法實現(xiàn)對重金屬污染及微生物生態(tài)影響進行精確監(jiān)測并分級別預(yù)警，導(dǎo)致重金屬生態(tài)風險分析精確度不高，無法滿足實時、高效、準確的監(jiān)測需求的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)分析模塊，用于根據(jù)重金屬檢測參數(shù)獲得重金屬檢測指數(shù)zj，并將重金屬檢測指數(shù)zj發(fā)送至風險判定模塊；還用于根據(jù)生態(tài)影響參數(shù)獲得生態(tài)影響指數(shù)st，并將生態(tài)影響指數(shù)st發(fā)送至風險判定模塊；

5、所述數(shù)據(jù)分析模塊獲得重金屬檢測指數(shù)zj的具體過程如下：

6、將樣品均值yj、樣品最值yz、樣品差值yc以及樣品中值ym進行歸一化處理，并將樣品均值yj、樣品最值yz、樣品差值yc以及樣品中值ym的數(shù)值按照預(yù)設(shè)的重金屬檢測模型進行量化運算，得到重金屬檢測指數(shù)zj，并將重金屬檢測指數(shù)zj發(fā)送至風險判定模塊；

7、其中，重金屬檢測模型如下所示：

8、

9、式中：

10、ε為預(yù)設(shè)的誤差調(diào)節(jié)因子，取ε=1.108；

11、e、π均為數(shù)學(xué)常數(shù)；

12、z1、z2、z3以及z4分別為設(shè)定的樣品均值yj、樣品最值yz、樣品差值yc以及樣品中值ym對應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重因子，z1、z2、z3以及z4滿足z1＞z2＞z3＞z4＞1.668，取z1=3.09，z2=2.63，z3=2.13，z4=1.82；

13、所述數(shù)據(jù)分析模塊獲得生態(tài)影響指數(shù)st的具體過程如下：

14、將生物均值sj、生物最值sz、生物差值sc以及生物中值sm進行歸一化處理，并將生物均值sj、生物最值sz、生物差值sc以及生物中值sm的數(shù)值按照預(yù)設(shè)的生態(tài)影響模型進行量化運算，得到生態(tài)影響指數(shù)st，并將生態(tài)影響指數(shù)st發(fā)送至風險判定模塊；

15、其中，生態(tài)影響模型如下所示：

16、

17、式中：

18、ζ為預(yù)設(shè)的誤差調(diào)節(jié)因子，取ζ=0.898；

19、π、e均為數(shù)學(xué)常數(shù)；

20、s1、s2、s3以及s4分別為設(shè)定的生物均值sj、生物最值sz、生物差值sc以及生物中值sm對應(yīng)的預(yù)設(shè)權(quán)重因子，s1、s2、s3以及s4滿足s1＞s2＞s3＞s4＞0.328，取s1=1.26，s2=0.88，s3=0.58，s4=0.39；

21、風險判定模塊，用于根據(jù)重金屬檢測指數(shù)zj和生態(tài)影響指數(shù)st生成生態(tài)風險指令，并將生態(tài)風險指令發(fā)送至風險警報模塊；其中，生態(tài)風險指令包括重度風險指令、中度風險指令、輕度風險指令以及生態(tài)正常指令；

22、風險警報模塊，用于接收到生態(tài)風險指令后分類進行風險警報。

23、作為本發(fā)明進一步的方案：所述風險判定模塊生成生態(tài)風險指令的具體過程如下：

24、用戶自行設(shè)定重金屬檢測閾值zjy和生態(tài)影響閾值sty；

25、將重金屬檢測指數(shù)zj與重金屬檢測閾值zjy進行比較，將生態(tài)影響指數(shù)st與生態(tài)影響閾值sty進行比較，比較結(jié)果如下所示：

26、如果重金屬檢測指數(shù)zj≥重金屬檢測閾值zjy且生態(tài)影響指數(shù)st≤生態(tài)影響閾值sty，則生成重度風險指令，并將重度風險指令發(fā)送至風險警報模塊；

27、如果重金屬檢測指數(shù)zj≥重金屬檢測閾值zjy且生態(tài)影響指數(shù)st＞生態(tài)影響閾值sty，則生成中度風險指令，并將中度風險指令發(fā)送至風險警報模塊；

28、如果重金屬檢測指數(shù)zj＜重金屬檢測閾值zjy且生態(tài)影響指數(shù)st≤生態(tài)影響閾值sty，則生成輕度風險指令，并將輕度風險指令發(fā)送至風險警報模塊；

29、如果重金屬檢測指數(shù)zj＜重金屬檢測閾值zjy且生態(tài)影響指數(shù)st＞生態(tài)影響閾值sty，則生成生態(tài)正常指令，并將生態(tài)正常指令發(fā)送至風險警報模塊。

30、作為本發(fā)明進一步的方案：所述風險警報模塊分類進行風險警報的具體過程如下：

31、接收到重度風險指令后響起重度風險鈴聲，并控制風險指示燈顯示為紅色；

32、接收到中度風險指令后響起中度風險鈴聲，并控制風險指示燈顯示為橙色；

33、接收到輕度風險指令后響起輕度風險鈴聲，并控制風險指示燈顯示為黃色；

34、接收到生態(tài)正常指令后控制風險指示燈顯示為綠色。

35、作為本發(fā)明進一步的方案：所述的流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)還包括：

36、重金屬檢測模塊，用于對檢測樣品i的重金屬污染情況進行檢測，從檢測樣品i中獲取檢測金屬j，并獲取檢測金屬j的金種值jz、超標值cb，并根據(jù)金種值jz、超標值cb獲得樣品信息ypi，利用樣品信息ypi獲得重金屬檢測參數(shù)，并將重金屬檢測參數(shù)發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊；其中，重金屬檢測參數(shù)包括樣品均值yj、樣品最值yz、樣品差值yc以及樣品中值ym。

37、作為本發(fā)明進一步的方案：所述重金屬檢測模塊獲得樣品信息ypi的具體過程如下：

38、將同一時間從生態(tài)風險監(jiān)控的流域收集的沉積物等質(zhì)量隨機劃分成若干個檢測樣品i，i=1、……、u，u為正整數(shù)，i為其中任意一個檢測樣品的編號，u為檢測樣品的總數(shù)量；

39、獲取檢測樣品i中所有的重金屬，并將其依次標記為檢測金屬j，j=1、……、v，v為正整數(shù)，j為其中任意一種檢測金屬的編號，v為檢測金屬的總種類；

40、獲取檢測金屬j的種類，并將其標記為種類值zl，獲取檢測金屬j的含量，并將其標記為含量值hlj，獲取檢測金屬j的預(yù)設(shè)標準數(shù)值上限，并將其標記為標準含量值blj，獲取含量值hlj大于標準含量值blj的檢測金屬j的種類，并將其標記為超種值cz，將種類值zl、超種值cz進行量化處理，令種類值zl、超種值cz的數(shù)值分別乘以其對應(yīng)的預(yù)設(shè)比例系數(shù)，獲得兩者的和，并將其標記為金種值jz；其中，種類值zl、超種值cz對應(yīng)的預(yù)設(shè)比例系數(shù)分別為α1、α2，且α1、α2滿足α1+α2=1，0＜α1＜α2＜1，取α1=0.29，α2=0.71；

41、獲取每種檢測金屬j的含量值hlj、標準含量值blj，并將其代入公式中計算，依據(jù)公式得到超標值cb；

42、獲得金種值jz、超標值cb兩者的乘積，并將其標記為樣品信息ypi。

43、作為本發(fā)明進一步的方案：所述重金屬檢測模塊獲得重金屬檢測參數(shù)的具體過程如下：

44、獲取所有的樣品信息ypi的平均值，并將其標記為樣品均值yj；

45、將所有的樣品信息ypi按照從大到小的順序進行排序，形成樣品信息排序單；

46、從樣品信息排序單中獲取最大值，并將其標記為樣品最值yz；

47、從樣品信息排序單中獲取最大值、最小值，獲取最大值、最小值兩者之間的差值，并將其標記為樣品差值yc；

48、從樣品信息排序單中獲取中位數(shù)，并將其標記為樣品中值ym；

49、將樣品均值yj、樣品最值yz、樣品差值yc以及樣品中值ym發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊。

50、作為本發(fā)明進一步的方案：所述的流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)還包括：

51、生態(tài)影響模塊，用于對檢測樣品i的重金屬生態(tài)影響情況進行檢測，從檢測樣品i中獲取細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh，并根據(jù)細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh獲得生物信息swi，利用生物信息swi獲得生態(tài)影響參數(shù)，并將生態(tài)影響參數(shù)發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊；其中，生態(tài)影響參數(shù)包括生物均值sj、生物最值sz、生物差值sc以及生物中值sm。

52、作為本發(fā)明進一步的方案：所述生態(tài)影響模塊獲得生物信息swi的具體過程如下：

53、獲取檢測樣品i中所有的細菌含量、真菌含量以及古菌含量，并將其分別標記為細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh，將細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh進行量化處理，令細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh分別乘以其對應(yīng)的預(yù)設(shè)比例系數(shù)，獲得三者的和，并將其標記為生物信息swi；其中，細菌值xh、真菌值zh以及古菌值gh對應(yīng)的預(yù)設(shè)比例系數(shù)分別為β1、β2以及β3，且β1、β2以及β3滿足β1+β2+β3=1，0＜β3＜β2＜β1＜1，取β1=0.46，β2=0.30，β3=0.24。

54、作為本發(fā)明進一步的方案：所述生態(tài)影響模塊獲得生態(tài)影響參數(shù)的具體過程如下：

55、獲取所有的生物信息swi的平均值，并將其標記為生物均值sj；

56、將所有的生物信息swi按照從大到小的順序進行排序，形成生物信息排序單；

57、從生物信息排序單中獲取最大值，并將其標記為生物最值sz；

58、從生物信息排序單中獲取最大值、最小值，獲取最大值、最小值兩者之間的差值，并將其標記為生物差值sc；

59、從生物信息排序單中獲取中位數(shù)，并將其標記為生物中值sm；

60、將生物均值sj、生物最值sz、生物差值sc以及生物中值sm發(fā)送至數(shù)據(jù)分析模塊。

61、本發(fā)明的有益效果：

62、本發(fā)明的一種流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)，首先對重金屬進行數(shù)據(jù)采集和分析，獲取重金屬檢測參數(shù)，根據(jù)重金屬檢測參數(shù)獲得的重金屬檢測指數(shù)能夠綜合衡量重金屬污染程度，且重金屬檢測指數(shù)越大表示重金屬污染程度越高，之后對微生物進行數(shù)據(jù)采集和分析，獲取生態(tài)影響參數(shù)，根據(jù)生態(tài)影響參數(shù)獲得的生態(tài)影響指數(shù)能夠綜合衡量重金屬對生態(tài)影響程度，且重金屬檢測指數(shù)越大表示重金屬對生態(tài)影響程度越高，最后根據(jù)重金屬檢測指數(shù)和生態(tài)影響指數(shù)生成生態(tài)風險指令，并根據(jù)生態(tài)風險指令分類進行風險警報；

63、本發(fā)明的一種流域沉積物中重金屬生態(tài)風險分析系統(tǒng)，綜合考慮了重金屬元素的多方面因素，實現(xiàn)對重金屬污染及微生物生態(tài)影響的實時判定，實現(xiàn)了對流域沉積物中重金屬生態(tài)風險的全面評估，提高了評估的準確性，降低了人工操作的復(fù)雜性，提高了分析效率，并且可以根據(jù)實際需求進行定制和擴展，滿足不同流域和不同污染情況的監(jiān)測需求。