CN103076292A - 基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明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和方法，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。本发明的系统包括稀土水样采集装置、地物波谱仪、ICP-MS等离子体质谱仪及计算机；稀土水样采集装置用于采集不同浓度的稀土水样，地物波谱仪用于对采集的稀土水样分别进行地面反射光谱测量，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，ICP-MS等离子体质谱仪用于对采集的稀土水样分别进行稀土元素浓度测试；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。

Description

基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统和方法

技术领域

本发明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和方法。 

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，故本发明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。 

发明内容

本发明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和方法，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。 

本发明的技术方案是： 

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ASDFieldSpec3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。 

一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）首先进行样品采集，采集若干不同浓度的稀土溶液水样； 

2）然后基于采集的不同浓度稀土溶液水样运用地物波谱仪分别进行地面反射光谱测量；基于测量得到的不同浓度稀土溶液水样的反射光谱，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，计算不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度； 

3）再运用ICPMS等离子质谱仪对采集的不同浓度稀土溶液水样进行稀土浓度化学分析及稀土元素浓度测试；根据测试结果分别计算不同浓度稀土溶液水样的稀土总浓度； 

4）最后对不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度进行线性回归分析，建立特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度之间的相关关系，得出稀土浓度定量评估模型。 

所述步骤1）中，采集的不同浓度的稀土溶液水样为稀土矿区母液池中的溶液和稀土矿周边被稀土矿污染的河流中的水体，包括10个以上不同浓度的稀土溶液水样。 

所述步骤1）中，选用适当容积的水样收集容器，并将采集的水样运用适当孔径的滤膜 抽滤，采水样之前，需用水样冲洗容器若干次，采集的水样在0-4度冷藏。 

所述步骤2）中，测试在暗室中进行，光谱测试时，每次所用水样的溶液体积均相同；将波谱仪所配光源及探头固定到合适的位置，并保证每次测量时都将盛放水样的测量烧杯放置在同一位置，针对每个样品进行多次测量，对于测量得到的数据求平均值，得到每个样品的反射光谱。 

所述步骤2）中，在计算各特征吸收谷的相对吸收深度之前，对各水样的反射光谱进行去连续统处理，选取10nm作为去连续统处理的波长间隔，去除背景的影响。 

所述步骤2）中，根据分析得到的各水样的特征吸收谷分布特征，对于波长处于574nm,790nm,736nm,520nm,861nm,443nm的6个特征吸收谷，分别计算各个水样的6个特征吸收谷处的相对吸收深度。 

所述步骤3）中，溶解态REE浓度分析过程如下：先用HDEHP和H2MEHP混合萃取剂将REE从水溶液中萃取出来,然后再用超纯HCl将REE从萃取剂中反萃出来并转化为硝酸盐。 

所述步骤3）中，用于等离子质谱分析的各元素的同位素是⁸⁹Y、¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴¹Pr、 ¹⁴⁶Nd、¹⁴⁷Sm、¹⁵¹Eu、¹⁵⁷Gd、¹⁵⁹Tb、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁷Er、¹⁶⁹Tm、¹⁷³Yb、¹⁷⁵Lu。ICP-MS检测限为⁸⁹Y0.022μg/l,¹³⁹La0.018μg/l,¹⁴⁰Ce0.028μg/l,¹⁴¹Pr0.005μg/l,¹⁴⁶Nd0.076μg/l, ¹⁴⁷Sm0.009μg/l,¹⁵¹Eu0.002μg/l,¹⁵⁷Gd0.021μg/l,¹⁵⁹Tb0.002μg/l,¹⁶³Dy0.009μg/l,¹⁶⁵Ho0.003μg/l,¹⁶⁷Er0.005μg/l,¹⁶⁹T m0.002μg/l,¹⁷³Yb0.003μg/l和¹⁷⁵Lu0.0005μg/l。 

所述步骤4）中，运用最小二乘法分别对水样的6个特征吸收谷处的相对吸收深度与稀土总浓度进行线性模拟，根据最小二乘原理，得到线性模拟方程为Y=bX+a,并求得相关系数R；其中，Y表示稀土总浓度，X为特征吸收谷的相对吸收深度，b和a通过测得的各个水样的稀土总浓度值和某一特征吸收谷的相对吸收深度值求得： 

$\left\{\begin{array}{c}b=\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{xy}}-\stackrel{\‾}{x}\·\stackrel{\‾}{y}}{\stackrel{\‾}{x^2}-{\stackrel{\‾}{x}}^2}\\ a=\stackrel{\‾}{y}-b\stackrel{\‾}{x}\end{array}\right.,$

本发明的技术效果： 

本发明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和方法，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。本发明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为本发明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为本发明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为本发明运用地物波谱仪进行水样反射光谱测试的示意图。 

图4为ICP-MS等离子体质谱仪测试的10个水样的15种稀土元素浓度及计算得到的稀土总浓度。 

图5为稀土氧化物、纯净水、水样D1的反射光谱对比图（350-2500nm）。 

图6为稀土氧化物、水样D1的反射光谱对比图（350-1000nm）。 

图7为测量得到的水样D1-D10的反射光谱图（350-900nm）。 

图8为水样D1-D10的6个特征吸收谷放大图。 

图9为水样D1-D10在6个特征吸收谷的相对吸收深度。 

图10为水样D1-D10的6个特征吸收谷相对吸收深度与稀土总浓度的线性模型。 

附图标记列示如下：1-波谱仪探头，2-光源，3-水样。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。 

如图1所示，为本发明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。一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估系统，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；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，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，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；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。 

其中地物波谱仪为美国ASDFieldSpec3系列便携式地物波谱仪。FieldSpec3系列便携 式地物波谱仪是美国ASD公司专门针对地质、矿产和土壤测量应用开发的野外反射光谱测量产品。该仪器具有高光谱分辨率，高信噪比，高可靠性，高重复性的特点，可实时测量并观察反射、透射、辐射度（选项）光谱曲线，该仪器的探测波长范围为350～2500nm，具体技术参数如下表所示。 

如图2所示，为本发明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。一种基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，包括以下步骤： 

1）首先进行样品采集，采集若干不同浓度的稀土溶液水样； 

2）然后基于采集的不同浓度稀土溶液水样运用地物波谱仪分别进行地面反射光谱测量；基于测量得到的不同浓度稀土溶液水样的反射光谱，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，计算不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度； 

3）再运用ICPMS等离子质谱仪对采集的不同浓度稀土溶液水样进行稀土浓度化学分析及稀土元素浓度测试；根据测试结果分别计算不同浓度稀土溶液水样的稀土总浓度； 

4）最后对不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度进行线性回归分析，建立特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度之间的相关关系，得出稀土浓度定量评估模型。 

关于步骤1）的样品采集： 

样品采集分布在赣南离子吸附型稀土矿3个主要矿区及矿区周边，水样主要位于矿区母液池及矿区周边污染的河流中，本发明实施例采集10个不同浓度的稀土溶液水样。水样的采集选用100ml的聚乙烯塑料瓶，对采集的水样运用0.45μm滤膜抽滤，采水样之前，需用水样冲洗采样瓶2、3次。采集的水样在0-4度冷藏，以便之后的光谱测试和化学分析。 

关于步骤2）的反射光谱测试： 

如图3所示为本发明运用地物波谱仪进行水样反射光谱测试的示意图。测试在暗室中进 行，光谱测试时，要使10个样品处在相同的外界环境条件下，首先准备若干50ml容量的测量烧杯，光谱测量时每次所倒不同水样的溶液体积均为40ml；地物波谱仪配有专用光源及探头，用三脚架将波谱仪所配光源固定在能照射到所测溶液的合适位置上，并使得探头垂直对准所测溶液；在烧杯下放置一张白纸，白纸上描出烧杯的位置，保证每次测量都将烧杯放置在同一位置，针对每个样品测量5个数据，对于测量的5个数据求平均得到每个样品的光谱。 

关于步骤3）的稀土浓度化学测试： 

稀土元素浓度测试采用的ICP-MS等离子体质谱仪为X-series等离子体质谱仪。溶解态REE浓度分析过程如下:先用HDEHP和H2MEHP混合萃取剂将REE从水溶液中萃取出来,然后再用超纯HCl将REE从萃取剂中反萃出来并转化为硝酸盐,再用ICP-MS测定。用于等离子质谱分析的各元素的同位素是⁸⁹Y、¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴1Pr、¹⁴⁶Nd、¹⁴⁷Sm、¹⁵¹Eu、¹⁵⁷Gd、¹⁵⁹Tb、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁷Er、¹⁶⁹T m、¹⁷³Yb、¹⁷⁵Lu。ICP-MS检测限为⁸⁹Y0.022μg/l,¹³⁹La0.018μg/l,¹⁴⁰Ce0.028μg/l,¹⁴¹Pr0.005μg/l,¹⁴⁶Nd0.076μg/l,¹⁴⁷Sm0.009μg/l,¹⁵¹Eu0.002μg/l, ¹⁵⁷Gd0.021μg/l,¹⁵⁹Tb0.002μg/l,¹⁶³Dy0.009μg/l,¹⁶⁵Ho0.003μg/l,¹⁶⁷Er0.005μg/l,¹⁶⁹Tm0.002μg/l,¹⁷³Yb0.003μg/l和¹⁷⁵Lu0.0005μg/l。重稀土元素以及Y的等离子质谱分析精度为2%～3%,轻稀土元素则为5%左右。10个水样的15种稀土元素浓度测试结果如图4所示，根据测试结果计算得到了10个水样的稀土总浓度。 

关于步骤2）的光谱特征分析及各特征吸收谷的相对吸收深度的计算： 

稀土水样主要是水体及稀土元素的混合，为了与水体及稀土元素进行对比分析，本发明对纯净水及稀土氧化物进行了反射光谱测试，如图5所示，为稀土氧化物、纯净水、水样D1的反射光谱对比图（350-2500nm），选取稀土浓度最高的D1样品的反射光谱与纯净水及稀土氧化物的反射光谱进行对比，结果表明采集的稀土水样整体上具有纯净水体的光谱特征，在可见光具有较高反射率，但是在短波红外之后反射率急剧下降。再将水样D1的光谱与稀土氧化物的光谱进行对比分析，如图6所示，为稀土氧化物、水样D1的反射光谱对比图（350-1000nm），通过与稀土氧化物的光谱特征对比分析，表明稀土水样同时呈现出稀土氧化物的光谱特征，在可见光-近红外具有更加明显的6个特征吸收谷，根据吸收强度的大小，6个特征吸收谷分别位于574nm,790nm,736nm,520nm,861nm,443nm处。并且发现随着稀土浓度的降低，吸收谷吸收特征变得越来越不明显，特别是从D6开始的后5个水样，6个特征吸收谷特征变得不易识别，如图7所示，为测量得到的水样D1-D10的反射光谱图（350-900nm），从上到下依次为D1，D2，….D10。 

在计算特征吸收谷相对吸收深度之前，需要对D1-D10的水样的光谱进行去连续统处理，主要目的是去除背景的影响，去除连续统之后的光谱反射率成为相对反射率。这一步骤主要 利用ENVI遥感图像处理软件中continuum removed功能实现。为了统一标准，我们选取10nm作为去连续统处理的波长间隔，然后对于6个稀土元素特征吸收谷（574nm,790nm,736nm,520nm,861nm,443nm），分别计算10个水样的相对吸收深度，相对吸收深度=1-相对反射率，如图8所示，为水样D1-D10的6个的特征吸收谷放大图，从下到上依次为D1，D2，….D10。从图8可以得出，特征吸收谷861nm处D1-D10的相对反射率分别为0.96452，0.97818，0.98861，0.99037，0.99176，0.99809，0.99872，0.99955，0.99979，0.99998，则相对吸收深度分别为0.03548，0.02182，0.01139，0.00963，0.00824，0.00191，0.00128，0.00045，0.00021，0.00002。类似的，可以得出其他几个特征吸收谷的相对吸收深度，具体计算结果如图9所示。 

关于步骤4），运用最小二乘法对6个特征吸收谷处的相对吸收深度及稀土总浓度进行线性模拟。对于两个变量——特征吸收谷相对吸收深度及稀土总浓度分别设为x与y，针对6个特征吸收谷，可以通过D1-D10的成对数据（x1,y1.x2,y2...x10,y10），根据最小二乘原理，求得直线方程Y=bX+a,并可以求得相关系数R: 

$\left\{\begin{array}{c}b=\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{xy}}-\stackrel{\‾}{x}\·\stackrel{\‾}{y}}{\stackrel{\‾}{x^2}-{\stackrel{\‾}{x}}^2}\\ a=\stackrel{\‾}{y}-b\stackrel{\‾}{x}\end{array}\right.$

结果表明两者具有很好的线性相关性，相关系数的平方高达96-97%，如图10所示，为水样D1-D10的6个特征吸收谷相对吸收深度与稀土总浓度的线性模型。对于6个特征吸收谷（574nm,790nm,736nm,520nm,861nm,443nm），最小二乘线性模拟的方程分别为y=15.703x-0.0057，y=10.835x+0.0088，y=29.295x-0.2549，y=20.677x+0.0128，y=26.062x+0.0293，y=40.092x-0.016。模型的相对误差分别为0.0511g/L,0.0526g/L,0.0588g/L,0.0470g/L,0.0538g/L,0.0545g/L。 

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。 

Claims (10)

1.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。 

2.根据权利要求1所述的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，所述地物波谱仪为为美国ASDFieldSpec3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。 

3.根据权利要求1所述的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，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。 

4.基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）进行样品采集，采集若干不同浓度的稀土溶液水样； 

2）基于采集的不同浓度稀土溶液水样运用地物波谱仪分别进行地面反射光谱测量；基于测量得到的不同浓度稀土溶液水样的反射光谱，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，计算不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度； 

3）运用ICPMS等离子质谱仪对采集的不同浓度稀土溶液水样进行稀土浓度化学分析及稀土元素浓度测试；根据测试结果分别计算不同浓度稀土溶液水样的稀土总浓度；

4）对不同浓度稀土溶液水样的各特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度进行线性回归分析，建立特征吸收谷的相对吸收深度与稀土总浓度之间的相关关系，得出稀土浓度定量评估模型。 

5.根据权利要求4述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤1）中，采集的不同浓度的稀土溶液水样为稀土矿区母液池中的溶液和稀土矿周边被稀土矿污染的河流中的水体，包括10个以上不同浓度的稀土溶液水样；采集水样时，选用适当容积的水样收集容器，并将采集的水样运用适当孔径的滤膜抽滤；采水样之前，需用水样冲洗容器若干次，采集的水样在0-4度冷藏。 

6.根据权利要求5所述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤2）中，测试在暗室中进行，光谱测试时，每次所用水样的溶液体积均相同； 将波谱仪所配光源及探头固定到合适的位置，并保证每次测量时都将盛放水样的测量烧杯放置在同一位置，针对每个样品进行多次测量测量，对于测量得到的数据求平均值，得到每个样品的反射光谱。 

7.根据权利要求5所述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤2）中，在计算各特征吸收谷的相对吸收深度之前，对各水样的反射光谱进行去连续统处理，选取10nm作为去连续统处理的波长间隔，去除背景的影响。 

8.根据权利要求7所述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤2）中，根据分析得到的各水样的特征吸收谷分布特征，对于波长处于574nm,790nm，736nm，520nm，861nm，443nm的6个特征吸收谷，分别计算各个水样的6个特征吸收谷处的相对吸收深度。 

9.根据权利要求5所述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤3）中，溶解态REE浓度分析过程如下：先用HDEHP和H2MEHP混合萃取剂将REE从水溶液中萃取出来，然后再用超纯HCl将REE从萃取剂中反萃出来并转化为硝酸盐；用于等离子质谱分析的各元素的同位素是⁸⁹Y、¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴¹Pr、¹⁴⁶Nd、¹⁴⁷Sm、¹⁵¹Eu、¹⁵⁷Gd、 ¹⁵⁹T b、¹⁶³Dy、¹⁶⁵Ho、¹⁶⁷Er、¹⁶⁹T m、¹⁷³Yb、¹⁷⁵Lu；ICP-MS检测限为⁸⁹Y0.022μg/l,¹³⁹La0.018μg/l,¹⁴⁰Ce0.028μg/l,¹⁴¹Pr0.005μg/l,¹⁴⁶Nd0.076μg/l,¹⁴⁷Sm0.009μg/l,¹⁵¹Eu0.002μg/l,¹⁵⁷Gd0.021μg/l,¹⁵⁹Tb0.002μg/l,¹⁶³Dy0.009μg/l,¹⁶⁵Ho0.003μg/l,¹⁶⁷Er0.005μg/1，¹⁶⁹T m0.002μg/1，¹⁷³Yb0.003μg/l和¹⁷⁵Lu0.0005μg/l。 

10.根据权利要求5所述的基于地面反射光谱的水体中稀土浓度定量评估方法，其特征在于，所述步骤4）中，运用最小二乘法分别对水样的6个特征吸收谷处的相对吸收深度与稀土总浓度进行线性模拟，根据最小二乘原理，得到线性模拟方程为Y=bX+a，并求得相关系数R；其中，Y表示稀土总浓度，X为特征吸收谷的相对吸收深度，b和a通过测得的各个水样的稀土总浓度值和某一特征吸收谷的相对吸收深度值求得： 

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