[发明专利]基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，包括：根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号穿透待测土壤；测量待测土壤中的实际纵波波速；将实际纵波波速代入质量含水率与纵波波速的拟合关系模型中，得到待测土壤的质量含水率拟合值；选择与质量含水率拟合值差异最小的实测质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，并将实际纵波波速代入其中，得到待测土壤的重金属浓度区间。本发明对重金属浓度的测量准确性在满足基本要求的前提下，实现了成本低、效率高、稳定性好、不会产生二次污染等特点。

技术领域

本发明涉及重金属浓度检测技术领域，尤其涉及一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法。

背景技术

我国矿产资源丰富，矿山重金属开采、冶炼过程中会排放大量不同类型的重金属，这些重金属经风化淋滤作用沿地表向下迁移。土壤颗粒表面的专性吸附点位对重金属离子具有较强的吸附能力，使重金属易在土壤表面积累而转化成为具有稳定物理化学性质的残留态，并富集于地表深度0-20m的空间范围。部分游离态的重金属离子迁移至植物内进而抑制其生长发育，减少农作物产量，同时影响微生物活性，并通过食物链进入人体，通过与体内酶及蛋白质发生化学反应使之失活，危害人体代谢进程及生理机能，当重金属累积在人体某些器官中超过阈值时，例如镉元素含量过高会引发高血压等一系列心脑血管疾病，铅元素一旦进入人体易形成血铅症，直接对人脑细胞造成损害，会发展成为急性或慢性中毒等一系列病症。现有土壤重金属检测方法包括电化学、光学和生物学三种检测方法，但因其检测方法复杂，操作繁琐，导致检测时间较长，容易产生二次污染，因此急需探索一种成本低，效率高，操作可视化的重金属检测方法，用于对目标污染场地的污染浓度范围进行有效的检测和确定，进而为后续的污染源解析和污染区修复提供理论和数据的支撑。

发明内容

本发明提供了一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，以解决现有的土壤重金属浓度检测方法繁琐，检测周期长的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，包括：

根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号穿透待测土壤；

测量待测土壤中的实际纵波波速；

将实际纵波波速代入质量含水率与纵波波速的拟合关系模型中，得到待测土壤的质量含水率拟合值；

选择与质量含水率拟合值差异最小的实测质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，并将实际纵波波速代入其中，得到待测土壤的重金属浓度区间；

其中，质量含水率与纵波波速的拟合关系模型以及重金属浓度与纵波波速的关系模型均基于对待测土壤取样并进行实验测得。

进一步地，所述质量含水率与纵波波速的拟合关系模型通过如下方法得到：

获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，按照预设的不同质量含水率梯度，制备重金属浓度已知的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际质量含水率；

根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号分别穿透各土壤试样，并测量各土壤试样中的纵波波速；

对测量所得的各土壤试样中的纵波波速及实际质量含水率进行相关关系拟合，建立质量含水率与纵波波速的拟合关系模型。

进一步地，所述重金属浓度与纵波波速的关系模型通过如下方法得到：

获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，在预设的不同质量含水率梯度基础上，根据土壤背景重金属污染浓度区间，制备不同质量含水率条件下各不同重金属浓度的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际重金属浓度；