CN111610207A - 一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重金属染物土壤勘察技术领域，尤其涉及一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，包括以下步骤：步骤一，采取重金属污染土柱状样品；步骤二，采用经验法进行野外污染土层位划分，分为污染层、过渡层和正常层，并记录层位划分数据及样品特性描述；步骤三，在层位划分界限上下一定范围内采取样品，并记录取样位置及样品特性描述；步骤四，对所采取的样品，便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定；步骤五，进行对比分析。本发明提供一种实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
Description
技术领域
本发明属于重金属染物土壤勘察技术领域，尤其涉及一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
背景技术
现有技术和缺陷：
重金属污染土壤是指因人类活动等造成土壤中的一种或多种重金属元素含量超标，超出土壤污染风险筛选值和管制值，在土壤中一般不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，还有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。重金属对土壤环境的污染与水环境的污染相比，其治理难度更大.污染危害更大。
重金属污染土壤的污染层位划分，目前多采用现场野外鉴别及室内污染物含量测定的方式进行。现场野外鉴别依据所采取的柱状样品的颜色、气味、包含物及状态等进行划定，划分为污染层、过渡层和正常层；室内污染物含量测试是通过原子吸收分光光度法或原子荧光法等进行重金属元素含量检测。然而，现河湖重金属污染土壤多为河湖上部底泥，其状态多为流塑～软塑状态，含水量大，易触变等，因野外采取的柱状样品，其颜色、状态等多无明显突变，则野外划分的污染土层位较粗糙；因河湖表层样品的含水量大，在室内污染物含量测定时，其风干等样品制备的时间长，测定多采用大型光谱分析设备等，故而室内检测时间较长、成本较高。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有通过室内实验的方法获得重金属污染物含量，检测时间较长、成本较高。
现有河湖重金属污染土壤层位野外划分较粗糙。
解决上述技术问题的难度和意义：
因此，基于这些问题，提供一种通过X射线光谱分析设备的应用，实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种通过X射线光谱分析设备的应用，实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，所述基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法包括以下步骤：
步骤一，采用高精度底泥取样器，采取重金属污染土柱状样品；
步骤二，依据所采取的柱状样品的颜色、气味、包含物和状态，采用经验法进行野外污染土层位划分，分为污染层、过渡层和正常层，并记录层位划分数据及样品特性描述；
步骤三，在层位划分界限上下一定范围内采取样品，为分层界限上下各20cm范围内；采样间距为1～5cm；并记录取样位置及样品特性描述；
步骤四，对所采取的样品，便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定；
步骤五，将通过便携式光谱分析仪所测定的数据与现有国家土壤质量标准等进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正。
本发明利用便携式光谱分析设备，将测定的污染物含量数据与国家现有标准进行比对分析，进而指导修正重金属污染土野外污染层位，以实现重金属污染土污染层位快速精细准确化分的目的。
本发明还可以采用以下技术方案：
在上述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法中，进一步的，所述步骤三中，采样间距为2cm。
在上述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法中，进一步的，所述步骤四中，所述的采用便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定包括：
步骤1，对采取的测定样品进行烘干，烘干温度为70℃，烘干时间12～16小时；
以消除样品内水分对测试结果的影响；
步骤2，对烘干样品进行研磨，随后将研磨好的样品粉末填充至测试专用盒内，且保证测试面平整、无气泡；
步骤3，采用市场成熟便携光谱分析仪对测试专用盒内的样品进行测试，单个样品一次性完成重金属砷、镉、铬、铜、铅、汞元素含量的测定。
在上述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法中，进一步的，所述步骤五中，所述的将通过便携式光谱分析仪所测定的数据与现有国家土壤质量标准等进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正包含以下步骤包括：
步骤1，依据工程需要，如为保护农用地土壤环境，管控农用地土壤污染风险，保障农产品质量安全、农作物正常生长和土壤生态环境，选用《GB 15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》；如工程用地为保护人体健康的建设用地，选用《GB36600-2018土壤环境质量建筑用地土壤污染风险管控标准(试行)》；
步骤2，进行单个样品分析，将测定的重金属砷、镉、铬、铜、铅、汞等元素含量分别与土壤环境质量标准中的筛选值和管制值进行对比，并记录各个元素对比结果；
步骤3，依据对比结果，同一样品如有一个或多个元素大于管制值，将该样品划入污染层；如有一个或多个元素大于筛选值，且所有元素均不大于管制值的则将该样品划入污染层，其他情况将样品划为正常层；
步骤4，依据步骤三中的深度记录及上一步的样品对比结果，按上一步的划分原则对野外污染土分层进行修正，以实现重金属污染土污染层位快速精细准确化分的目的。
一种X射线光谱分析设备的应用，所述X射线光谱分析设备的应用采用了上述任一项所述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明通过X射线光谱分析设备的应用，实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小(时间及成本说明如下：传统污染物检测样品需要自然风干，时间多为7～14天，且需要大型设备及一定数量化学药剂进行处理，而本发明通过低温烘干，且采用便携式X射线光谱分析设备，不需要耗材，故时间和成本都降下来了)。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1是本发明实施提供的一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法流程图；
图2是本发明实施提供的便携光谱分析仪进行逐个进行污染物含量测定方法流程图；
图3是本发明实施提供的河湖重金属污染土层位精细划分方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本发明属于重金属染物土壤勘察技术领域，公开了一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法；在指定勘察点位采用底泥取样器，采取柱状样品；依据所采取的柱状样品的颜色、气味、包含物和状态等，进行野外污染土层位划分，分为污染层、过渡层和正常层；在层位划分界限上下一定范围内采取样品，采样间距一般为2cm；对所采取的样品，采用便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定；将测定的数据与现有国家土壤质量标准等进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正。
现有河湖重金属污染土壤层位野外划分较粗糙，且现有通过室内实验的方法获得重金属污染物含量，检测时间较长、成本较高。
为解决上述问题，下面结合附图对本发明作详细描述。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法包括以下步骤：
S101，某河道内，采用高精度底泥取样器，如荷兰Eijkelkamp手动土壤采样器，采取自水底0.0～1.5m重金属污染土柱状样品；
S102，依据所采取的柱状样品的颜色、气味、包含物和状态等，进行野外污染土层位划分，分为污染层、过渡层和正常层，并记录如下：。
表1层位划分一览表
S103，在污染层和过渡层界限处(0.5m)及过渡层和正常层界限处(0.8m)上下各20cm范围内采取样品，取样间距2cm，记录相应深度和样品特性描述，详见表格2。
S201，对采取的样品进行烘干，烘干温度为70℃，烘干时间12～16小时，以消除样品内水分对测试结果的影响。
S202，对烘干样品进行研磨，随后将研磨好的样品粉末填充至测试专用盒内，且保证测试面平整、无气泡。
S203，采用市场成熟便携光谱分析仪对测试专用盒内的样品进行测试，单个样品一次性完成重金属砷、镉、铬、铜、铅、汞等元素含量的测定，本次实验结果以镉和砷元素为例。
S104，对所采取的样品，Niton XL3t950型便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定，结果详见表2。
表2样品采取记录及快速检测结果
S105，将通过便携式光谱分析仪所测定的数据与GB 15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正。标准为：同一样品如有一个或多个元素大于管制值，将该样品划入污染层；如有一个或多个元素大于筛选值，且所有元素均不大于管制值的则将该样品划入污染层，其他情况将样品划为正常层。
分析结果如下：
S304，依据步骤三中的深度记录及上一步的样品对比结果，对野外污染土分层进行修正，以实现重金属污染土污染层位快速精细准确化分的目的。
本发明的另一目的在于通过X射线光谱分析设备的应用，实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小。
时间及成本说明如下：传统污染物检测样品需要自然风干，时间多为7～14天，且需要大型设备及一定数量化学药剂进行处理，而本发明通过低温烘干，且采用便携式X射线光谱分析设备，不需要耗材，故时间和成本都降下来了。
综上所述，本发明可提供一种通过X射线光谱分析设备的应用，实现重金属污染土污染物含量的快速确定，将检测时间缩短至48小时以内，且检测成本大大减小的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，其特征在于：所述基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法包括以下步骤：
步骤一，采用高精度底泥取样器，采取重金属污染土柱状样品；
步骤二，依据所采取的柱状样品的颜色、气味、包含物和状态，采用经验法进行野外污染土层位划分，分为污染层、过渡层和正常层，并记录层位划分数据及样品特性描述；
步骤三，在层位划分界限上下一定范围内采取样品，为分层界限上下各20cm范围内；采样间距为1～5cm；并记录取样位置及样品特性描述；
步骤四，对所采取的样品，便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定；
步骤五，将通过便携式光谱分析仪所测定的数据与现有国家土壤质量标准等进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正。
2.根据权利要求1所述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，其特征在于：所述步骤三中，采样间距为2cm。
3.根据权利要求1所述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，其特征在于：所述步骤四中，所述的采用便携式光谱分析仪进行污染土重金属含量测定包括：
步骤1，对采取的测定样品进行烘干，烘干温度为70℃，烘干时间12～16小时；
步骤2，对烘干样品进行研磨，随后将研磨好的样品粉末填充至测试专用盒内，且保证测试面平整、无气泡；
步骤3，采用市场成熟便携光谱分析仪对测试专用盒内的样品进行测试，单个样品一次性完成重金属砷、镉、铬、铜、铅、汞元素含量的测定。
4.根据权利要求1所述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法，其特征在于：所述步骤五中，所述的将通过便携式光谱分析仪所测定的数据与现有国家土壤质量标准等进行对比分析，对野外污染土划分层位进行修正包含以下步骤包括：
步骤1，依据工程需要，如为保护农用地土壤环境，管控农用地土壤污染风险，保障农产品质量安全、农作物正常生长和土壤生态环境，选用《GB 15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》；如工程用地为保护人体健康的建设用地，选用《GB 36600-2018土壤环境质量建筑用地土壤污染风险管控标准(试行)》；
步骤2，进行单个样品分析，将测定的重金属砷、镉、铬、铜、铅、汞等元素含量分别与土壤环境质量标准中的筛选值和管制值进行对比，并记录各个元素对比结果；
步骤3，依据对比结果，同一样品如有一个或多个元素大于管制值，将该样品划入污染层；如有一个或多个元素大于筛选值，且所有元素均不大于管制值的则将该样品划入污染层，其他情况将样品划为正常层；
步骤4，依据步骤三中的深度记录及上一步的样品对比结果，按上一步的划分原则对野外污染土分层进行修正，以实现重金属污染土污染层位快速精细准确化分的目的。
5.一种X射线光谱分析设备的应用，其特征在于：所述X射线光谱分析设备的应用采用了权利要求1-5任一项所述的基于便携式光谱分析的重金属污染土层位划分方法。
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