CN110987841A - 一种废弃土质重金属检测方法 - Google Patents

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罗贤文
徐丰伟
余旋
方瑾
钱佳丽
洪小慧
周佳豪
高媱
季法金
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Abstract

本发明公开了一种废弃土质重金属检测方法，其中，包括如下步骤：1)选取待检测土壤区域样本；2)将待检测土壤区域进行平面矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；3)对步骤2中的待检测土壤区域进行纵向矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；4)分别对步骤2和步骤3中的土壤进行取样，过滤出其中的重金属；5)对步骤4中的重金属进行梯度分离，将重金属进行分离；6)将重金属的数值进行总结，得出待检测土壤区域的含重金属值。本申请中，对待检测土壤区域采用多点测量并通过平均值的算法，能有效的、准确的计算出所测区域的土壤含重金属值。

Description

一种废弃土质重金属检测方法
技术领域
本发明涉及土壤检测取样设备技术领域，具体为一种一种废弃土质重金属检测方法。
背景技术
环境检测和治理是一项技术性很强的行业，目前土壤取样是指采集土壤样品的方法，包括取样的布设和取样技术；目前采用的取样装置，如采剖面土样，应在剖面观察取样后进行，或者进行深层土样的采集。
但现有的此类装置依然存在一定的问题，具体问题有以下几点：
一般的土壤取样装置仅能用于表层土壤的取样检测，尤其在土壤较为紧实的区域，由于缺乏便捷的破土功能，使得深层土壤的取样检测大大受限。
且即是土壤取样设备进入土壤深层中，也很难进行不同深度土壤的取样工作。
也存在取样操作复杂、费时费力、取样效率低的缺点，因此亟需研发一种新型的土壤取样设备。
目前对废渣土壤中含铅量的计算方法，如专利号2013101116759中，采用ICP发测量土壤中铅元素含量方法，其方法比较繁琐，也缺乏如果在土壤中取样的方法过程，技术人员无法从该申请中准确得知取样计算方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种环境土壤取样装置，具备自动高效深入土层、滚动支撑及弹性限位等优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种废弃土质重金属检测方法，其中，包括如下步骤：
1)选取待检测土壤区域样本；
2)将待检测土壤区域进行平面矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
3)对步骤2中的待检测土壤区域进行纵向矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
4)分别对步骤2和步骤3中的土壤进行取样，过滤出其中的重金属；
5)对步骤4中的重金属进行梯度分离，将重金属进行分离；
6)将重金属的数值进行总结，得出待检测土壤区域的含重金属值。
在一些事实方式中，所述平面矩阵划分的每个矩阵点之间的距离为2-4m；所述纵向矩阵划分的每个矩阵点的距离为20-40cm，纵向矩阵点之间的距离与每个取样口(5)之间的距离相当。
在一些事实方式中，步骤4中的取样方法为，
样品处理：将土壤过2-4mm筛孔，去杂质，加入碱溶液，放置功率为450-550W的条件下微波处理5-10min，得碱解溶液；接着加入提取液，得混合液，加入柠檬酸溶液调节混合液的pH值为2-4，然后在功率为850-950W的条件下微波处理30-60min，过滤，得供试品溶液；碱溶液是质量浓度为2-4％的氢氧化钾溶液，提取液由以下组分组成：壳寡糖2-4份、氯化钾4-6份、柠檬酸3-5份和水20-30份；
样品检测：采用火焰原子吸收法进行测定，所述测定波长为280-290nm，通带宽度为0.5-0.6nm，灯电流为3-4mA，所述火焰为空气-乙炔火焰。
在一些事实方式中，所述步骤5中，梯度分离的方法为，离心沉淀分离或超导高梯度磁分离。
本申请中，对待检测土壤区域采用多点测量并通过平均值的算法，能有效的、准确的计算出所测区域的土壤含重金属值。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种环境土壤取样装置，具备以下有益效果：
1、该环境土壤检测装置，克服了普通取样设备取样难的缺点，通过在钻杆上开设取样口，可以很方便的取样到不同深度的土壤样品，减少了工作难度；
2、钻杆通过设计杆体和导杆，从而将整体的钻杆分成内外杆，导杆用于进行传动，杆体用于破入土壤中，这样当杆体有所损坏，也可以只更换杆体即可，节约了成本。
附图说明
图1为待检测土壤区域进行平面矩阵划分的示意图；
图2为待检测土壤区域进行纵向矩阵划分的示意图。
图3为本发明的一种实施方式的一种环境土壤取样装置的结构示意图；
图4为本发明的一种实施方式的一种环境土壤取样装置的取样钻杆的主视结构示意图；
图5为本发明的一种实施方式的一种环境土壤取样装置的取样钻杆的侧视结构示意图；
图6为本发明的一种实施方式的一种环境土壤取样装置的取样钻杆的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种废弃土质重金属检测方法，其中，包括如下步骤：
1)选取待检测土壤区域样本；
2)将待检测土壤区域进行平面矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
3)对步骤2中的待检测土壤区域进行纵向矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
4)分别对步骤2和步骤3中的土壤进行取样，过滤出其中的重金属；
5)对步骤4中的重金属进行梯度分离，将重金属进行分离；
6)将重金属的数值进行总结，得出待检测土壤区域的含重金属值。
平面矩阵划分的每个矩阵点之间的距离为2-4m；纵向矩阵划分的每个矩阵点的距离为20-40cm，纵向矩阵点之间的距离与每个取样口(5)之间的距离相当。
如图1中所示，其中平面矩阵划分的每个矩阵点之间的距离为2-4m，本申请中每个矩阵点距离为3m；
则每个矩阵点的所测值为L1、L2、L3、……Ln，L平均值＝(L1+L2+L3+……Ln)/n；
如图2中所示，纵向矩阵划分的每个矩阵点的距离为20-40cm，本申请中每个矩阵矩阵点距离为30cm，其中，纵向矩阵点之间的距离与每个取样口5之间的距离相当。
则每个矩阵点的所测值为W1、W2、W3、……Wn，W平均值＝(W1+W2+W3+……Wn)/n。
步骤5中，Q＝(L平均值+W平均值)/2。
上述中，Q值为单一重金属在废渣土壤中的含量值，单一重金属则通过梯度分离法进行分离。
步骤4中的取样方法为，
样品处理：将土壤过2-4mm筛孔，去杂质，加入碱溶液，放置功率为450-550W的条件下微波处理5-10min，得碱解溶液；接着加入提取液，得混合液，加入柠檬酸溶液调节混合液的pH值为2-4，然后在功率为850-950W的条件下微波处理30-60min，过滤，得供试品溶液；碱溶液是质量浓度为2-4％的氢氧化钾溶液，提取液由以下组分组成：壳寡糖2-4份、氯化钾4-6份、柠檬酸3-5份和水20-30份；
样品检测：采用火焰原子吸收法进行测定，所述测定波长为280-290nm，通带宽度为0.5-0.6nm，灯电流为3-4mA，所述火焰为空气-乙炔火焰。
步骤5中，梯度分离的方法为，离心沉淀分离或超导高梯度磁分离。
离心沉淀分离是通过每个重金属的物化性质不同，并通过离心力来使得每个物质进行分离开来。
超导高梯度磁分离HGMS是内部填充磁性介质的金属容器，通常填充不锈钢钢毛，由于钢毛导磁率极高，当容器外加磁场，就会在钢毛附近产生磁力变化，形成磁场梯度。
磁性颗粒通过分离器时，受到磁场力、自身重力、流体粘滞力、浮力、流体惯性力、离心力以及分子间的引力等力的作用，当磁场力的分离作用大于其他几个合力的反作用时，磁性颗粒就会在磁力的作用下轨迹发生偏移，形成有效的颗粒捕集和聚集区域。
高磁场梯度的优点在于磁场梯度很大，即使外加磁场强度较小，磁性颗粒受到的磁场力仍很大，足以克服诸多作用力，获得良好的分离效果。
对于含重金属离子的废水，使用氢氧化亚铁共沉淀法、铁氧体法及“磁种一磁分离”化学沉淀法。
其中，氢氧化亚铁共沉淀法就是在废水中加人FeSO4·7H2O，溶解后迅速加人NaOH，Fe2+
在pH为lO时生成Fe(OH)2沉淀，最后与金属离子反应生成Fe3(OH)4，被还原的金属离子吸附在Fe3(OH)4上,而后进行磁分离。沈晓鲤等采用该法进行了电镀含镍废水处理的中间实验；并加人NaOH或Na2CO3调节pH值在9～9.5,使镍离子生产氢氧化物沉淀并与预先加入的磁种混凝生成矾花，借助于高磁分离加以去除，去除率平均可达95％。
铁氧体法是指在废水中加人铁盐，并在碱性条件下加热氧化，形成强磁性的铁氧体沉淀物。因铁氧体比重大，用自然沉淀法即可沉淀出大部分颗粒。而剩下的细小颗粒，用高磁过滤法分离效果很好，去除率达95％以上。铁氧体很稳定，不会造成二次污染。加磁种的化学沉淀法就是在污水中预先投入均匀悬浮态的磁种，而后调节pH值使金属离子生成沉淀物，吸附了磁种的沉淀物是带有磁性的，通过高梯度磁分离器即可除去。
本申请中，对待检测土壤区域采用多点测量并通过平均值的算法，能有效的、准确的计算出所测区域的土壤含重金属值。
请参阅图3，上述中提供一种取样装置，
包括固定板1、支撑架2、取样钻杆3和动力装置4，支撑架2通过销轴活动连接于固定板1下部，方便对支撑架2进行收纳，便于携带，且支撑架2与固定板1之间连接有弹簧；固定板1中部开设有中孔，中孔处安装有取样钻杆3，取样钻杆3端部安装有动力装置4，动力装置4采用伺服电机。
如图4-6中所示，取样钻杆3上间隔开设有若干取样口5，取样口5沿取样钻杆3轴向分布。
取样钻杆3包括杆体31和导杆32，导杆32安装于杆体31内部，杆体31与导杆32之间通过固定螺栓连接，因此，杆体31和导杆32之间可拆卸连接，当杆体31有损坏时，可以将杆体31单独拆卸下，进行更换；杆体31中空设置，导杆32的端部与动力装置4相连，动力装置4带动导杆32进行转动，同时带动杆体31进行转动。
在使用过程中，取样钻杆3钻入待检测土壤中时，通过调节挡板312，将取样钻杆3上的取样口5都关闭，待取样钻杆3即将进入所需取样地点时，打开挡板312，使得挡板312上的孔洞与取样口5上的洞口相对应，则再通过旋转或下探，取样口5中取得土壤样品。
动力装置4包括私服电机和减速器，私服电机的动力输出端连接减速器，减速器与导杆32之间通过齿轮相啮合连接。齿轮之间的动力传动能使得动力传动更稳定。
动力装置4安装于固定框架6上，固定框架6通过焊接或螺栓固定安装于固定板1上，固定框架6上设有手扶柄61，可通过手扶柄61来对取样装置进行扶稳，防止取样装置倾倒，手扶柄61上设有防滑部，增加手部摩擦力。
杆体31内侧壁上设有板槽311，板槽311沿取样口5方便安装，挡板312插装于板槽311中，挡板312端部设有转动齿轮，转动齿轮与电机相连，电机可带动挡板312进行上下往复运动。其中，电机可通过固定螺栓安装于固定板1上。
上述中，取样口5等份分布于杆体31上。若干取样口5由上而下分布于杆体31上，取样口5洞口朝下，便于对土壤进行取样，且取样口5与杆体31的中轴线之间呈锐角，锐角的角度为0-60°。
本申请中，取样口5与杆体31的中轴线的角度为45°。此角度下，取样更方便。
与现有技术相比，上述取样装置，具备以下有益效果：
1、该环境土壤检测装置，克服了普通取样设备取样难的缺点，通过在钻杆上开设取样口，可以很方便的取样到不同深度的土壤样品，减少了工作难度；
2、钻杆通过设计杆体和导杆，从而将整体的钻杆分成内外杆，导杆用于进行传动，杆体用于破入土壤中，这样当杆体有所损坏，也可以只更换杆体即可，节约了成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种废弃土质重金属检测方法，其中，包括如下步骤：
1)选取待检测土壤区域样本；
2)将待检测土壤区域进行平面矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
3)对步骤2中的待检测土壤区域进行纵向矩阵划分，每个矩阵点之间的距离相同；
4)分别对步骤2和步骤3中的土壤进行取样，过滤出其中的重金属；
5)对步骤4中的重金属进行梯度分离，将重金属进行分离；
6)将重金属的数值进行总结，得出待检测土壤区域的含重金属值。
2.根据权利要求1所述的一种环境土壤取样装置，其特征在于，所述平面矩阵划分的每个矩阵点之间的距离为2-4m；所述纵向矩阵划分的每个矩阵点的距离为20-40cm，纵向矩阵点之间的距离与每个取样口(5)之间的距离相当。
3.根据权利要求1所述的一种环境土壤取样装置，其特征在于，步骤4中的取样方法为，
样品处理：将土壤过2-4mm筛孔，去杂质，加入碱溶液，放置功率为450-550W的条件下微波处理5-10min，得碱解溶液；接着加入提取液，得混合液，加入柠檬酸溶液调节混合液的pH值为2-4，然后在功率为850-950W的条件下微波处理30-60min，过滤，得供试品溶液；碱溶液是质量浓度为2-4％的氢氧化钾溶液，提取液由以下组分组成：壳寡糖2-4份、氯化钾4-6份、柠檬酸3-5份和水20-30份；
样品检测：采用火焰原子吸收法进行测定，所述测定波长为280-290nm，通带宽度为0.5-0.6nm，灯电流为3-4mA，所述火焰为空气-乙炔火焰。
4.根据权利要求1所述的一种环境土壤取样装置，其特征在于，所述步骤5中，梯度分离的方法为，离心沉淀分离或超导高梯度磁分离。
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