[实用新型]基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及稀土元素光谱特征研究领域，特别是涉及一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统。 

背景技术

地面反射光谱测量技术是一种快速、廉价、无损的获取样品波谱特征的技术手段。光谱吸收特征一般和物质成分具有密切联系，前人研究表明，与电子转换和跃迁等过程相关的阳离子如Fe,Ti,Cr,稀土元素，在可见光-近红外波段具有特征吸收，而这些吸收特征的位置、形状、深度等参数是由元素的化学特性决定的。波谱吸收特征及化学特征之间的相关性研究已经在土壤学、矿物学及植被科学等领域得到了证实。其中描述光谱吸收特征的参数——光谱吸收深度可以作为一种定量评估样品化学组成的参数，已被应用在土壤学、矿物学及植被研究中。但是目前对稀土元素的光谱特征及与其化学特性之间的关系的相关研究开展的很少，文献可查的主要包括美国USGS波谱库中测量了Eu、Nd、Sm稀土氧化物的光谱；又如EntonBedini在光谱测量中发现了一含有稀土氧化物的碳酸岩类样品的波谱，因为含有Nd元素，在可见光-近红外波段0.58μm、0.74μm、0.80μm波段存在波谱吸收特征。 

离子吸附性稀土矿是1969年在我国江西首次发现的一种新型稀土矿，该矿具有分布广、储量丰富、放射性低、稀土配分齐全，富含中重稀土元素等优点，广泛分布在我国南方的江西、福建、湖南、广东、广西等省，其中江西省所占份额最大。离子吸附型稀土矿中稀土元素主要以离子状态吸附在粘土矿物中，一般采用化学浸取技术进行提取。离子吸附型稀土矿中稀土离子在遇到化学性质更活泼的阳离子（H+、NH4+等）能被其交换解吸，当离子吸附型稀土用盐类电解质溶液淋洗时，稀土离子就会被交换下来，类似于离子交换过程。稀土元素的提取主要是加入盐类等浸取剂在母液池中收集母液，因此不同母液池中存在不同浓度的稀土离子。由于某些矿区母液池溶液长期的地下渗透及不合理排放，稀土矿区周边的河流也具有一定浓度的稀土离子，故本实用新型采集不同稀土浓度的水样，通过波谱测量及化学分析，探讨稀土元素在水体中的波谱特征，并建立波谱特征与稀土元素浓度之间的关系，这一研究对于溶液中稀土浓度快速反演具有重要意义。 

实用新型内容

本实用新型公开了一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统，基于地面反 射光谱数据可以实现水体中稀土元素浓度的快速定量反演。所得成果可以用于稀土矿周边河流中稀土污染的定量-半定量快速评估，同时对其他介质中如风化壳或岩石中稀土浓度的定量-半定量研究起到了良好的启示作用，另外还可以对稀土矿物及元素的航空及航天高光谱遥感的矿物信息提取研究提供理论及技术支撑。 

本实用新型的技术方案是： 

一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统，其特征在于，包括稀土溶液水样采集装置、地物波谱仪、ICP-MS等离子体质谱仪及计算机；所述稀土溶液水样采集装置用于采集不同浓度的稀土溶液水样，所述地物波谱仪用于对采集的不同浓度的稀土溶液水样分别进行地面反射光谱测量，对于所测量的地面反射光谱分析确定对稀土浓度具有指示意义的特征吸收谷分布特征，所述ICP-MS等离子体质谱仪用于对采集的不同浓度的稀土溶液水样分别进行稀土元素浓度测试；所述计算机根据得到的特征吸收谷分布特征，计算得出特征吸收谷的相对吸收深度，并建立特征吸收谷的相对吸收深度与稀土元素浓度之间的相关关系，得出稀土浓度定量评估模型。 

所述地物波谱仪为美国ASD FieldSpec3系列便携式地物波谱仪。 

所述ICP-MS等离子体质谱仪为X-series等离子体质谱仪。 

所述稀土溶液水样采集装置包括若干具有适当容积的用于收集稀土溶液水样的容器。 

本实用新型的技术效果： 

本实用新型公开的一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统，证明了水体中稀土元素在可见光-近红外处具有6个特征吸收谷，这6个特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度具有良好的线性相关性，因此基于地面反射光谱数据可以实现水体中稀土元素浓度的快速定量反演。本实用新型可以用于稀土矿周边河流中稀土污染的定量-半定量快速评估，同时对其他介质中如风化壳或岩石中稀土浓度的定量-半定量研究起到了良好的启示作用，另外此研究成果可以对稀土矿物及元素的航空及航天高光谱遥感的矿物信息提取研究提供理论及技术支撑。 

附图说明

图1为本实用新型基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统的结构示意图。 

图2为本实用新型的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法流程示意图。 

图3为本实用新型运用地物波谱仪进行水样反射光谱测试的示意图。