土壤重金属污染快速定量检测方法技术

本发明专利技术涉及地球物理勘探技术领域，公开了一种土壤重金属污染快速定量检测技术，利用被重金属污染的土壤层与未被污染土壤层二者间磁导率等参数的差异，通过在地面进行方波脉冲激发地下重金属污染土壤层，检测污染土壤层产生的电磁感应二次场，并根据这一随时间衰减变化的感应二次场曲线特征，计算提取出被重金属污染土壤程度信息，本发明专利技术的土壤重金属污染快速定量检测方法具有检测灵敏度高、成本低、周期短、无损检测、检测范围大、能够进行大区域整体检测的有益效果。

Rapid quantitative detection method for heavy metal pollution in soil

The present invention relates to the technical field of geophysical exploration, discloses a rapid quantitative detection technology of soil heavy metal pollution, heavy metal pollution by soil layer and has not been contaminated soil layer parameters such as permeability difference between the two, by the square wave pulse excitation of underground heavy metal pollution in soil on the ground floor, contaminated soil layer produced by electromagnetic detection the two induction field, and according to the change of attenuation induced two field curves, calculated to extract heavy metal contaminated soil level information, soil heavy metal pollution rapid quantitative detection method of the invention has the advantages of high sensitivity, low cost, short cycle, nondestructive testing, large detection range and can be large the whole region detection.

【技术实现步骤摘要】
土壤重金属污染快速定量检测方法
本专利技术涉及电磁检测
，尤其涉及一种土壤重金属污染快速定量检测方法。
技术介绍
目前对土壤重金属污染检测方法，多采用开挖土壤层获取样本的直接化验分析和测定土壤电阻率等间接检测方法。虽然这些方法检测精度较高，但成本高、周期长、工作量大，检测范围有限难以进行大区域整体检测。例如：中国专利申请公告号CN106645319A，申请公布日2017年5月10日，专利技术创造名称为一种基于集成微传感器的土壤重金属检测方法及系统，包括包括集成微传感器和重金属检测仪，其不足之处在于，该装置的首先对土壤样本进行浸提处理，并将过滤后的土壤浸提液注入传感器样本池，然后采用差分脉冲溶出伏安技术对土壤中的铅、镉重金属进行定量和定性检测，配合重金属快速检测仪使用，实现土壤中铅、镉的快速实时检测，该方法成本高、周期长，检测范围有限难以进行大区域整体检测。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的成本高、周期长，检测范围有限难以进行大区域整体检测的不足，提供了一种成本低、周期短、检测范围大、无损检测、能够进行大区域整体检测土壤重金属污染快速定量检测方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：土壤重金属污染快速定量检测方法，包括地面放置发射线圈T和接收线圈R，包括以下步骤：S1:将交变电流I1＝I0eiωt通入发射线圈T中,则在周围产生一次交变磁场H1＝H0eiωt。S2:假定埋于地下重金属污染源为一实心圆柱，则在其中形成的感应电动势()：其中M为发射线圈与重金属污染源的互感系数。S3:假定埋于地下重金属污染源为由电阻(R)和电感(L)组成的闭合回路，那么在该等效回路生的感应电流I2为：感应电流I2在周围空间产生的感应二次场H2：式中G为几何因子，令变换则得再把上式改写成：令S＝iω，则可把上式改写成拉普拉斯变换式：S4:设发射时间为t的单个方波脉冲函数：则有B0(t)＝1-U(t-t0)，式中U(t-t0)为单位阶跃函数；则有B0(t)的拉氏变换为：S5:根据拉氏变换的褶积性质则有：式中L-1为拉氏逆变换符号，即上式表示当一次场方波电流断开时(t＝t0)在金属导体(t0＝1毫秒)周围空间形成随时间衰减的二次场。作为优选，包括以下分析步骤：S1：当土壤内无重金属污染时，电阻率较大，磁化率也相对很小，A值趋于很大，衰变二次场H2(t)趋于零，无法观察到二次场。S2：当土壤内存在局部的重金属污染时，电阻率减小,磁化率增大。假设重金属污染源为边长为r的污染方块，其磁化率μ和边长r关系为μ＝K1r3，从而有感抗L＝K2K1r3,电阻式中K1、K2为比例常数，ρ为重金属污染源的电阻率，这样有：当t＝t0时，即可求出反映重金属污染程度的参数ρ(污染程度)和r4(范围)因此，本专利技术的土壤重金属污染快速定量检测方法具有以下优点：检测灵敏度高，成本低，周期短，检测范围大，能够进行大区域整体检测。附图说明图1为本专利技术的工作原理图。图2为RL回路的时间特性图。其中：发射线圈T、接收线圈R、一次交变磁场H1、感应二次场H2。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。如图1、2所示，土壤重金属污染快速定量检测方法，其中：土壤重金属污染快速定量检测方法，包括地面放置发射线圈T和接收线圈R，包括以下步骤：S1:将交变电流I1＝I0eiωt通入发射线圈T中,则在周围产生一次交变磁场H1＝H0eiωt。S2:假定埋于地下重金属污染源为一圆柱形，则在其中形成的感应电动势()：其中M为发射线圈与重金属污染源的互感系数。S3:假定埋于地下重金属污染源为由电阻(R)和电感(L)组成的闭合回路，那么在该等效回路生的感应电流I2为：感应电流I2在周围空间产生的感应二次场H2：式中G为几何因子，令变换则得再把上式改写成：令S＝iω，则可把上式改写成拉普拉斯变换式：S4:设发射时间为t的单个方波脉冲函数：则有B0(t)＝1-U(t-t0)，式中U(t-t0)为单位阶跃函数；则有B0(t)的拉氏变换为：S5:根据拉氏变换的褶积性质则有：式中L-1为拉氏逆变换符号，即上式表示当一次场方波电流断开时(t＝t0)在金属导体(t0＝1毫秒)周围空间形成随时间衰减的二次场(图2)。通过分析图2的RL回路的时间特性图，可得该二次场有如下几个特点：(1)土壤被重金属污染越严重，电阻率ρ越小，磁化率越大。A值就越小，二次场衰减就越慢。(2)当土壤内无重金属污染时，电阻率较大，磁化率也相对很小，A值趋于很大，衰变二次场H2(t)趋于零，无法观察到二次场。(3)通过公式，可求出反映重金属污染程度的参数ρ(污染程度)和r4(范围)。以下分析步骤：S1：当土壤内无重金属污染时，电阻率极小，磁导率也相对很大，A值趋向于零，衰变二次场H2(t)趋于零，无法观察到二次场。S2：当土壤内存在局部的重金属污染时，假设重金属污染源为边长为r的污染方块，其磁化率μ和边长r关系为μ＝K1r3，从而有感抗L＝K2K1r3,电阻式中K1、K2为比例常数，ρ为重金属污染源的电阻率，这样有：当t＝t0时，即可求出反映重金属污染程度的参数ρ和r4。由于反映腐蚀规模量r与其响应量H2成4次方的关系,因此测腐灵敏度很高，由于观测的是纯二次场，发射和接收线圈不在同时可共用一个线圈，同时可做到无损检测。本专利技术的土壤重金属污染快速定量检测方法具有检测灵敏度高、成本低、周期短、无损检测、检测范围大、能够进行大区域整体检测的有益效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
土壤重金属污染快速定量检测方法，包括地表放置发射线圈T和接收线圈R，其特征是，包括以下步骤：S1:将交变电流I1＝I0e

【技术特征摘要】
1.土壤重金属污染快速定量检测方法，包括地表放置发射线圈T和接收线圈R，其特征是，包括以下步骤：S1:将交变电流I1＝I0eiωt通入发射线圈T中,则在周围产生一次交变磁场H1＝H0eiωt。S2:假定埋于地下重金属污染源为一实心圆柱，则在其中形成的感应电动势()：其中M为发射线圈与重金属污染源的互感系数。S3:假定埋于地下重金属污染源为由电阻(R)和电感(L)组成的闭合回路，那么在该等效回路生的感应电流I2为：感应电流I2在周围空间产生的感应二次场H2：式中G为几何因子，令变换则得再把上式改写成：令S＝iω，则可把上式改写成拉普拉斯变换式：S4:设发射时间为t的单个方波脉冲函数：则有B0(t)＝1-U(t-t0)，式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王任一，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33