[发明专利]一种基于神经网络的现场快速检测土壤重金属含量的方法

说明书

本发明提供了一种与现有技术原理完全不同的现场快速检测土壤重金属含量的方法，具体做法为：现场采集土壤试样；将土壤试样压实、烘干，置于一对平行金属板之间，对其施加一频率不断变化的交变电信号，实时检测并记录所述交变电信号通过上述一对平行金属板及土壤试样的电参数，作归一化处理，通过基于神经网络的机器学习，获得测量曲线的特征，得到所采集的土壤试样的重金属含量。

技术领域

本发明涉及一种基于神经网络的现场快速检测土壤重金属含量的方法。

背景技术

土壤重金属污染是一种十分普遍的现象，土壤重金属污染是指由于自然的原因或人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景值、并造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。土壤重金属来源广泛，主要包括有大气降尘、污水灌溉、工业固体废弃物的不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。凡以重金属和含有重金属的材料为生产原料的行业，在生产过程中均可能排放重金属，如果处置不当，就会造成环境污染。

工业企业的场地是城市污染土地当中最重要的类型之一。2001年至今，全国有超过10万家企业关停运转，产生了大量遗弃的、高风险的、污染的场地。这些老工业基地包括金属冶炼、电镀、机械加工、钢铁厂、化工厂、农药厂等大量排放危险废弃物的企业。有色重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的污染源。通过“三废”向环境中排放重金属的工矿企业，如：采矿、选矿、冶金、电镀、电工、染料、纺织、炼油等。特别是与IT产品相关的电池行业和印刷电路板制造相关的电镀行业，重金属污染问题更应该高度重视。印刷电路板主要涉及铜、镍、镍化合物和铬等污染，电池和电源则多涉及铅污染，由于大量印刷电路板生产企业不能稳定达标排放，已经给当地河流、土壤和近海造成了污染。

土壤中的重金属污染严重危害人体健康。铅、镉、汞、砷等重金属，由于工业活动的发展，引起在人类周围环境中的富集，通过大气、水、食品等进入人体，在人体某些器官内积累，造成慢性中毒，危害人体健康。

在预防、监测、治理土壤重金属污染过程中，检测土壤重金属含量是一个非常重要的环节。重金属的定量检测分析技术通常有：紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)。除上述方法外，还有光谱法检测、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)分析，也有的采用X荧光光谱(XRF)分析。

在上述这些检测方法中，所采用的仪器设备都较为精密、昂贵，体积较大，且需在实验室安装调试后固定使用，无法外出随身携带使用，在检测土壤重金属含量时，都需要现场采样后，送交实验室进行后期复杂的预处理和异位检测分析，既耗时又不方便，不能用于现场快速检测。

在需要快速检测、分析土壤重金属污染情况时，急需一种能够用于现场检测的、方便携带的、低成本的检测仪器与检测方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种全新的、完全不同于现有技术的土壤重金属含量的检测仪器与测量方法。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种现场快速检测土壤重金属含量的方法，其步骤如下：

1、现场采集土壤试样；

2、将所采集得到的土壤试样打碎，再施加压力进行压实，制成薄圆片状或薄方片状；

3、将压实的土壤试样放置于一对平行金属板之间压紧；

4、对压实的土壤试样在压紧的状态下进行加热烘干至恒重；

5、扫频测试：在恒定温度下，利用一交变信号源在上述一对平行金属板上施加一频率不断变化的交变电信号v_t作用在烘干的土壤试样上，所述交变信号源的输出交变电信号v_t的频率f随时间t而变化，其信号幅度则保持不变；