CN117960769B - 一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体公开了矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，通过将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，通过对每个修复子单元在周期内施肥前后修复面度差的获取，对修复子单元的污染程度进行识别，再基于对所有修复子单元的修复面度差进行识别，完成对盐碱地土壤重金属污染区域污染程度的评估，完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域需要修复时长、修复难易程度及修复人员数量的评估，对所有重污染修复子单元进行划分处理，得到重污染修复子单元的目标区域和非目标区域，完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内修复子单元的可控化管理，避免矿物质肥量的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的基本资源，盐碱地是盐类集积的一个种类，是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长的土地，盐碱地可以分为轻盐碱地、中度盐碱地和重盐碱地，其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配，从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来，一些被盐碱地同时被重金属污染，由于工业“三废”的大量排放使得农田遭受了不同程度的重金属污染不但直接影响到农产品的安全也日益威胁到动物和人类的健康和生存。
专利申请号202310705382.7公开了一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，是将矿物质肥施入盐碱地土壤农田，通过犁、耙与土壤混匀；其中，矿物质肥包括废盐酸、氮肥、磷肥、钾肥、中药渣、黏土矿物；废盐酸包括盐酸法制备金红石工艺中洗涤工序后所得的废盐酸；氮肥包括硝酸铵、硝酸钠、尿素；所述磷肥包括磷酸二铵；所述中药渣包括忍冬、钩藤、蟾酥；所述黏土矿物包括高岭土、蒙脱土、伊利石、膨润土、滑石、云母、蛭石、绿泥石、海泡石中的一种或两种以上混合物。
现有技术中公开了对盐碱地土壤重金属污染修复所用的肥料，但是缺少对修复过程中修复难易程度的评估，同时对所有区域内的修复过程中不能有效识别，具有较大的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，通过将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，通过对每个修复子单元在周期内施肥前后修复面度差的获取，对修复子单元的污染程度进行识别，再基于对所有修复子单元的修复面度差进行识别，完成对盐碱地土壤重金属污染区域污染程度的评估，基于不同污染程度的评估，完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域需要修复时长、修复难易程度及修复人员数量的评估。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，包括以下步骤：
步骤一：将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，对修复子单元在施矿物质肥周期内植物面度值进行识别，得到修复子单元在施矿物质肥周期内的修复面度差；
步骤二：对所有修复子单元的修复面度差进行处理得到重污染修复子单元，基于重污染修复子单元处理，得到重污染修复子单元的修复难度基数；
其中，通过对重污染修复子单元处理得到重污染占比Zw、修复偏差比Xp及污染偏离值Wp；
通过公式计算得到重污染修复子单元的修复难度
基数WY，其中，e为数学常数，a1、a2、a3均为预设比例因子，且a1、a2、a3均大于零；
步骤三：根据重污染修复子单元的修复难度基数完成对盐碱地土壤重金属污染区域修复难易程度的评估；
步骤四：对所有重污染修复子单元进行划分处理，得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
基于目标区域和非目标区域实际面度肥比进行处理，从而得到目标区域和非目标区域在周期内的矿物质肥量。
作为本发明进一步的方案：修复面度差的获取过程为：
获取修复子单元在施肥周期前的植物面度和修复子单元在施肥周期后的植物面度值；
将修复子单元在施肥周期后的植物面度值与修复子单元在施肥周期前的植物面度值进行差值计算，得到修复子单元的修复面度差。
作为本发明进一步的方案：修复子单元内的植物面度值通过对修复子单元内植物覆盖面积和植物平均长势高度处理得到。
作为本发明进一步的方案：重污染修复子单元的获取过程为：
将修复子单元的修复面度差小于修复子单元的修复面度差阈值的修复子单元记为重污染修复子单元。
作为本发明进一步的方案：重污染占比的获取过程为：
获取重污染修复子单元的个数，将重污染修复子单元的个数与修复子单元所有的个数进行比值计算得到重污染占比。
作为本发明进一步的方案：修复偏差比的获取过程为：
获取所有重污染修复子单元的修复面度差，再将所有重污染修复子单元的修复面度差求和取均值，得到重污染修复子单元的修复面度均差；
将重污染修复子单元的修复面度均差与修复子单元的修复面度差阈值进行差值计算，得到重污染修复子单元的修复面度偏差；
将重污染修复子单元的修复面度偏差与修复子单元的修复面度差阈值进行比值计算得到修复偏差比。
作为本发明进一步的方案：污染偏离值的获取过程为：
对所有重污染修复子单元的修复面度差进行整合处理，得到重污染修复子单元的修复面度差组；
获取修复面度差组的方差值a和偏离幅值b；
再通过公式计算得到重污染修复子单元的修复
面度差组的污染偏离值Wp。
作为本发明进一步的方案：将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内所有重污染修复子单元的中心点按顺时针的方向进行连线；
得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域。
作为本发明进一步的方案：基于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
获取非目标区域内获取修复面度差最大值所对应的修复面度差；
将修复面度差最大值所对应的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到目标面度肥比；
再对非目标区域内每个修复子单元的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到实际面度肥比；
将目标面度肥比与实际面度肥比进行比值计算，即得到每个非目标区域内下一周期内矿物质肥量。
作为本发明进一步的方案：基于重污染修复子单元的目标区域；
将目标区域内修复子单元的修复面度差按小到大的顺序进行标记；
按修复面度差小到大的顺序对目标区域内进行处理；
获取重污染修复子单元的目标区域内修复面度差最小的修复子单元，记为第一修复子单元，获取第一修复子单元的修复面度肥比，将目标面度肥比与第一修复子单元的修复面度肥比进行比值计算，即得到第一修复子单元内下一周期在第一修复矿物质肥量。
本发明的有益效果：
本发明通过将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，通过对每个修复子单元在周期内施肥前后修复面度差的获取，对修复子单元的污染程度进行识别，再基于对所有修复子单元的修复面度差进行识别，完成对盐碱地土壤重金属污染区域污染程度的评估，基于不同污染程度的评估，完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域需要修复时长、修复难易程度及修复人员数量的评估；
将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内所有重污染修复子单元的中心点按顺时针的方向进行连线，得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域，通过对目标区域与非目标区域内每个修复子单元的实际面度肥比进行获取，再基于待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内最大修复面度差所对应目标面度肥比，将目标面度肥比与实际面度肥比进行处理，从而得到后续周期内的矿物质肥量，从而完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内修复子单元的可控化管理，避免矿物质肥量的浪费。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法的流程图；
图2是本发明一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法中获取修复偏差比的流程图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，本发明为一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，包括以下步骤：
步骤一：将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，对修复子单元在施矿物质肥周期内植物面度值进行识别，得到修复子单元在施矿物质肥周期内的修复面度差；
步骤二：对所有修复子单元的修复面度差进行处理得到重污染修复子单元，基于重污染修复子单元处理，得到重污染修复子单元的修复难度基数；
步骤三：根据重污染修复子单元的修复难度基数完成对盐碱地土壤重金属污染区域修复难易程度的评估；
步骤四：对所有重污染修复子单元进行划分处理，得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
基于目标区域和非目标区域实际面度肥比进行处理，从而得到目标区域和非目标区域在周期内的矿物质肥量。
将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元；
对每个修复子单元在同一周期内均施加相同剂量的矿物质肥；
对修复子单元在施矿物质肥周期内植物面度值进行识别，得到修复子单元在施矿物质肥周期内的修复面度差；
其中，修复面度差的获取过程为：
获取修复子单元在施肥周期前的植物面度和修复子单元在施肥周期后的植物面度值；
将修复子单元在施肥周期后的植物面度值与修复子单元在施肥周期前的植物面度值进行差值计算，得到修复子单元的修复面度差；
其中，修复子单元内的植物面度值的获取过程为：
获取修复子单元内植物覆盖面积和植物平均长势高度；
其中，植物覆盖面积能够通过直接测量法或遥感技术法测量得到；
植物平均长势高度的获取过程为：
将修复子单元按照网格方式划分为n个高度待测区域，获取每个高度待测区域中心位置植物的高度值；
将所有高度待测区域的高度值求和取均值，即得到修复子单元内的植物平均长势高度；
将植物平均长势高度与植物覆盖面积进行处理，得到植物面度值；
修复子单元在施肥周期后的植物面度与修复子单元在施肥周期前的植物面度的获取方式完全一致；
在一些实施例中，将修复子单元内植物覆盖面积记为Xm，将修复子单元植物平均长势高度记为Xd；
即通过公式计算得到修复子单元的植物面度值，其
中，a1、a2为权重系数，a1+a2=1，优选的，a1取值为0.63，a2取值为0.37；a1、a2的取值反应出
植物覆盖面积和植物平均长势高度占比对修复子单元的植物面度影响比例大小的关系。
对所有修复子单元的修复面度差进行识别，将所有修复子单元的修复面度差分别与修复子单元的修复面度差阈值进行比较；
将修复子单元的修复面度差小于修复子单元的修复面度差阈值的修复子单元记为重污染修复子单元；
获取重污染修复子单元的个数，将重污染修复子单元的个数与修复子单元所有的个数进行比值计算，得到重污染占比，并标记为Zw；
获取所有重污染修复子单元的修复面度差，再将所有重污染修复子单元的修复面度差求和取均值，得到重污染修复子单元的修复面度均差；
将重污染修复子单元的修复面度均差与修复子单元的修复面度差阈值进行差值计算，得到重污染修复子单元的修复面度偏差；
将重污染修复子单元的修复面度偏差与修复子单元的修复面度差阈值进行比值计算，得到修复偏差比，表标记为Xp；
对所有重污染修复子单元的修复面度差进行整合处理，得到重污染修复子单元的修复面度差组；
按照方差计算公式计算得到重污染修复子单元的修复面度差组的方差值a；
获取重污染修复子单元的修复面度差组中的最大值；
获取重污染修复子单元的修复面度差组中的最小值；
将重污染修复子单元的修复面度差组中的最大值与重污染修复子单元的修复面度差组中的最小值进行差值计算，得到重污染组内偏差；
将重污染组内偏差与重污染修复子单元的修复面度差组中的最小值进行比值计算，得到重污染修复子单元的修复面度差组的偏离幅值b；
再通过公式计算得到重污染修复子单元的修复面度差
组的污染偏离值Wp，其中，k1、k2均为预设系数因子，且k1、k2均大于零；
将重污染占比Zw、修复偏差比Xp及污染偏离值Wp进行处理取其数值，代入到公式计算得到重污染修复子单元的修复难度基数WY，其中，e为数
学常数，a1、a2、a3均为预设比例因子，且a1、a2、a3均大于零；
预设重污染修复子单元的修复难度基数阈值的极限值为Wp1和Wp2，其中，Wp1<Wp2；
其中，重污染修复子单元的修复难度基数阈值Wp1和Wp2是一个经验值，根据经验得到；
当Wp<Wp1时，则表示重污染修复子单元的修复难度低，得到修复难度低区域信号；
当Wp1≤Wp<Wp2时，则表示重污染修复子单元的修复难度适中，得到修复难度适中区域信号；
当Wp≥Wp2时，则表示重污染修复子单元的修复难度高，得到修复难度适高区域信号；
通过对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内重污染修复子单元修复程度的识别，从而对不同修复难度程度的重污染修复子单元委派不同数量的修复人员和不同修复时间，实现对重污染修复子单元修复过程的可视化管理。
将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内所有重污染修复子单元的中心点按顺时针的方向进行连线；
得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
基于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
获取非目标区域内获取修复面度差最大值所对应的修复面度差；
将修复面度差最大值所对应的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到目标面度肥比；
再对非目标区域内每个修复子单元的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到实际面度肥比；
将目标面度肥比与实际面度肥比进行比值计算，即得到每个非目标区域内下一周期内矿物质肥量，从而完成对非目标区域外每个修复子单元用于盐碱地土壤重金属污染区域修复的非目标区域矿物质肥量。
基于重污染修复子单元的目标区域；
将目标区域内修复子单元的修复面度差按小到大的顺序进行标记；
按修复面度差小到大的顺序对目标区域内进行处理，具体的：
获取重污染修复子单元的目标区域内修复面度差最小的修复子单元，记为第一修复子单元；
以第一修复子单元为中心，在重污染修复子单元的目标区域内，获取与第一修复子单元相邻的修复子单元；
分别获取第一修复子单元与第一修复子单元相邻的修复子单元的实际面度肥比，再将实际面度肥比进行均值计算，得到第一修复子单元的修复面度肥比；
再将目标面度肥比与第一修复子单元的修复面度肥比进行比值计算，即得到第一修复子单元内下一周期在第一修复矿物质肥量；
即第一修复子单元与第一修复子单元相邻的修复子单元在下一周期均采用第一修复矿物质肥量；
再对目标区域内修复子单元内剩余修复面度差最小的修复子单元，记为第二修复子单元，再以第二修复子单元为中心，以第一修复子单元的处理方式，对第二修复子单元进行处理，得到第二修复子单元在下一周期内第二修复矿物质肥量；
按照上述第一修复子单元与第二修复子单元的方式，将重污染修复子单元的目标区域内所有修复子单元进行处理，直至重污染修复子单元的目标区域内无未处理的修复子单元。
本发明的核心点：通过将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，通过对每个修复子单元在周期内施肥前后修复面度差的获取，对修复子单元的污染程度进行识别，再基于对所有修复子单元的修复面度差进行识别，完成对盐碱地土壤重金属污染区域污染程度的评估，基于不同污染程度的评估，完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域需要修复时长、修复难易程度及修复人员数量的评估；
其次，将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内所有重污染修复子单元的中心点按顺时针的方向进行连线，得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域，通过对目标区域与非目标区域内每个修复子单元的实际面度肥比进行获取，再基于待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内最大修复面度差所对应目标面度肥比，将目标面度肥比与实际面度肥比进行处理，从而得到后续周期内的矿物质肥量，从而完成对待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内修复子单元的可控化管理，避免矿物质肥量的浪费。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，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 (10)
1.一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一：将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域按照网格的方式划分为若干个相同面积的修复子单元，对修复子单元在施矿物质肥周期内植物面度值进行识别，得到修复子单元在施矿物质肥周期内的修复面度差；
步骤二：对所有修复子单元的修复面度差进行处理得到重污染修复子单元，基于重污染修复子单元处理，得到重污染修复子单元的修复难度基数；
其中，通过对重污染修复子单元处理得到重污染占比Zw、修复偏差比Xp及污染偏离值Wp；
通过公式计算得到重污染修复子单元的修复难度基数WY，其中，e为数学常数，a1、a2、a3均为预设比例因子，且a1、a2、a3均大于零；
步骤三：根据重污染修复子单元的修复难度基数完成对盐碱地土壤重金属污染区域修复难易程度的评估；
步骤四：对所有重污染修复子单元进行划分处理，得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
基于目标区域和非目标区域实际面度肥比进行处理，从而得到目标区域和非目标区域在周期内的矿物质肥量。
2.根据权利要求1所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，修复面度差的获取过程为：
获取修复子单元在施肥周期前的植物面度和修复子单元在施肥周期后的植物面度值；
将修复子单元在施肥周期后的植物面度值与修复子单元在施肥周期前的植物面度值进行差值计算，得到修复子单元的修复面度差。
3.根据权利要求2所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，修复子单元内的植物面度值通过对修复子单元内植物覆盖面积和植物平均长势高度处理得到。
4.根据权利要求1所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，重污染修复子单元的获取过程为：
将修复子单元的修复面度差小于修复子单元的修复面度差阈值的修复子单元记为重污染修复子单元。
5.根据权利要求4所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，重污染占比的获取过程为：
获取重污染修复子单元的个数，将重污染修复子单元的个数与修复子单元所有的个数进行比值计算得到重污染占比。
6.根据权利要求4所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，修复偏差比的获取过程为：
获取所有重污染修复子单元的修复面度差，再将所有重污染修复子单元的修复面度差求和取均值，得到重污染修复子单元的修复面度均差；
将重污染修复子单元的修复面度均差与修复子单元的修复面度差阈值进行差值计算，得到重污染修复子单元的修复面度偏差；
将重污染修复子单元的修复面度偏差与修复子单元的修复面度差阈值进行比值计算得到修复偏差比。
7.根据权利要求4所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，污染偏离值的获取过程为：
对所有重污染修复子单元的修复面度差进行整合处理，得到重污染修复子单元的修复面度差组；
获取修复面度差组的方差值a和偏离幅值b;
再通过公式计算得到重污染修复子单元的修复面度差组的污染偏离值Wp。
8.根据权利要求1所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，将待修复的盐碱地土壤重金属污染区域内所有重污染修复子单元的中心点按顺时针的方向进行连线；
得到重污染修复子单元的目标区域和位于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域。
9.根据权利要求1所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，基于重污染修复子单元的目标区域外的非目标区域；
获取非目标区域内获取修复面度差最大值所对应的修复面度差；
将修复面度差最大值所对应的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到目标面度肥比；
再对非目标区域内每个修复子单元的修复面度差与所对应的施矿物质肥进行比值计算，得到实际面度肥比；
将目标面度肥比与实际面度肥比进行比值计算，即得到每个非目标区域内下一周期内矿物质肥量。
10.根据权利要求9所述的一种矿物质肥对盐碱地土壤重金属污染的修复方法,其特征在于，基于重污染修复子单元的目标区域；
将目标区域内修复子单元的修复面度差按小到大的顺序进行标记；
按修复面度差小到大的顺序对目标区域内进行处理；
获取重污染修复子单元的目标区域内修复面度差最小的修复子单元，记为第一修复子单元，获取第一修复子单元的修复面度肥比，将目标面度肥比与第一修复子单元的修复面度肥比进行比值计算，即得到第一修复子单元内下一周期在第一修复矿物质肥量。
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