一种利用微粒分析判别海水入侵的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微粒分析判别海水入侵的方法。首先采集待测地下水样品，将地下水中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上，制作透射电子显微镜样品；利用透射电子显微镜分析样品微粒的特征；最后根据微粒的特征来判别地下水是否遭受海水入侵，并产生地下水咸化的现象，并以此作为依据判别海水入侵程度。同时本发明专利技术地下水微粒分析结果可以结合地下水的同位素特征、溶解性总固体（TDS）以及含盐度等相关信息综合分析，提高地下水海水入侵判别的准确率。该方法简单易行，成本低廉，不仅可以准确地检测出海水入侵后所带入地下水中的大量海洋富集的元素化合物，同时可以获得丰富的元素化学信息，结果更准确、更高效。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微粒分析判别海水入侵的方法
本专利技术属于地质领域。更具体地，涉及一种利用微粒分析判别海水入侵的方法。
技术介绍
海水入侵是沿海地区海水入侵地下水含水层的现象。海水入侵是人为活动强烈干扰自然生态系统而诱发的缓慢发生而又长期危害的人为自然灾害，具有隐蔽、多变、难治理的特点，它会导致地下水含盐量升高，影响生活和农业用水，造成土壤盐碱化，影响日常生活以及工、农业生产等，同时海水入侵带来的部分微量元素富集会影响人类的身体健康。因此海水入侵不仅是一个自然科学问题，而且是一个与社会经济发展密切相关的问题，其直接危害是造成农业水土生态环境的恶化。目前，主要利用电导率法以及测定水中Cl-浓度等方法来判别海水入侵。电导率法主要是测定水样品的电导率的大小，海水由于其离子浓度较大而具有较高的电导率，通过与标准地下淡水对比，从而判断海水入侵现象。但是人为排废、非海洋成因的地下卤水的电导率测试结果同样会造成电导率值偏大，影响海水入侵的分析判别结果。测定水中Cl-浓度的方法同样存在着上述不足之处。因而要合理地判别海水入侵的原因以及海水入侵的程度还需结合实际的水文地质特征、地下水同位素特征和微量元素特征来综合分析，而这种方法是极为复杂且成本高昂的。寻找更准确、更高效、方便、成本低廉的判别海水入侵的方法，是一项越来越刻不容缓、且意义重大的研究课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有判别海水入侵技术的缺陷和不足，提供一种利用微粒分析判别海水入侵的方法。该方法通过分析采集到的地下水中的微粒的形状、大小、化学成分以及超微结构构造和微粒的聚合关系，对这些微粒的来源进行识别，并判别地下水是否受到海水入侵并产生地下水咸化的现象，该方法简便易行，同时，本专利技术为海水入侵问题的研究提供了新的方法，解决了目前判别地下水是否受到海水入侵的手段单一现状。该方法简单易行、成本低廉，且更准确、更高效。本专利技术的目的是提供一种利用微粒分析判别海水入侵的方法。本专利技术的另一目的是提供所述利用微粒分析判别海水入侵的方法的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供了一种利用微粒分析判别海水入侵的方法，包括如下步骤：S1.采集待测地下水样品；S2.将地下水样品中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上；S3.透射电子显微镜分析样品微粒的特征；S4.根据微粒的特征来判别地下水是否遭受海水入侵。其中，S1所述待测地下水样品的采集方法为：蠕动泵外接软胶管，软胶管放入深度为5～15米的目标水体中，以5～10mL/min的速度抽取水样，抽水15～20min后，以聚乙烯瓶为采样瓶进行水样采集，用一次性胶头滴管吸取采集地下水样品。步骤S2所述是利用滴液法将地下水样品中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上，步骤如下：S21.利用一次性胶头滴管把采集到的地下水样品中的上层清澈液体缓慢、均匀地滴在载网上所有网格内，确保载网上的都被滴入了待检测地下水；S22.将载网放置在玻璃皿中，在玻璃皿的上面再倒扣一个玻璃皿，防止灰尘进入到液滴里面，让载网在玻璃皿中静置沉淀15～45min（具体情况视温度而定，夏天时间稍短，冬天稍长）；使微粒沉降并被吸附至载网上，优选静置沉淀30min；S23.用滤纸在不触碰到载网的情况下将多余的液体吸干；所述载网是表面附有碳膜的载网。优选地，所述载网是镍网、钼网、钨网、铜网或非金属材料载网。当使用某种载网作为微粒的载体时，在获取微粒的能谱的的同时也能获得载网材质的能谱数据。优选地，所述步骤S21～S23重复操作三次以上。步骤S3所述透射电子显微镜分析样品微粒的特征的方法是利用透射电子显微镜的能谱仪分析微粒的成分，并进行选区衍射分析和高分辨分析；所述的透射电子显微镜分析包括使用普通透射电子显微镜和场发射透射电子显微镜分析，用透射电子显微镜观察地下水中所含微粒的形貌、大小和聚合关系，根据实际情况选做微粒的选区衍射分析、高分辨分析和用配置在透射电子显微镜的X-射线能谱仪检测微粒化学成分。所述微粒的特征为微粒的种类、大小、形貌、化学成分、超微结构构造或微粒之间的聚合关系。优选地，所述微粒的特征还包括微粒的数量。另外，本专利技术所述微粒为Cl、Na、Mg、K、SO42-、Ba、Sr、Br、B或V微粒中的一种或几种。优选地，所述微粒为Ba、Sr、Br、B或V微粒中的一种或几种。所述微粒的大小为50～500nm；所述微粒的出现形式为单晶质、多晶质、非晶质、单晶质形成聚合体产出的纳米级微粒或多晶质形成聚合体产出的纳米级微粒；所述微粒的形态为不规则形、多边形、球形、椭球形或它们的聚合态。优选地，步骤S4所述判别地下水是否遭受海水入侵的标准依据是：与背景区地下水微粒相比，地下水中Cl离子、Na+、Mg2+、SO42-离子、海洋来源的微量元素Sr、B、V、Ba或Br中的几种的含量变化情况，以及这些离子化合物微粒的微粒的形貌、大小、聚合关系、原子或离子的排列特点；这些微粒的含量升高越明显，则待测地下水遭受海水入侵的程度越高；在未遭受海水入侵的地下淡水样品中，均无法检出含有上述特征的微粒，其微粒组成以Ca、Fe、Si、O和P为主，微粒的形态特征主要为非晶态或结晶程度不高。所述背景区是指与待测地下水处于同一地区、远离入海口、未受到海水入侵的地区。本专利技术上述通过分析微粒的特征判别地下水是否受到海水入侵的方法，包括了地下水采集、将地下水中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上的方法、透射电子显微镜对样品的测试分析方法，以及可用于判别海（咸）水入侵的微粒种类，各种微粒的大小、形貌、化学成分、晶质、多晶、原子或离子的排列特点、所含微量元素的种类及含量等矿物学特征以及微粒的迁移和分布等行为的解释方法，并通过微粒的分布数量来判别海水入侵程度。利用透射电子显微镜分析这些微粒在空间、时间输运过程的反应变化情况，进而深入探索颗粒物的产生、反应、发展机理，以及这些相关信息的解释方法。在所检测到的微粒中，可以将含有微量元素的微粒进行重点分析，由于微量元素在水体中的含量极为稀少，且不同水体中所含的微量元素不同，即便是同种微量元素在不同的水体中的含量相差极大。因此不同微粒中所含微量元素的种类对于反映不同环境的地下水具有诊断作用，在地下水微粒中所检测出来的微量元素可视为水体良好的示踪剂，对于识别微粒的来源，微量元素具有极为重要的意义。海水中所含的主要微量元素主要有Ba、Sr、Br、B、V，而这些元素在淡水中的含量极少。由于具有物源方面的高度继承性，遭受海水入侵的地下水中所含有的微粒在形貌、大小、化学成分以及超微结构构造和微粒的聚合关系等超显微特征方面与海水中所含有的微粒之间具有相似性，因此这些微粒可以作为海水的地球化学示踪微粒，用来识别海水入侵。本专利技术所分析的微粒，其大小多分布在50～500nm范围，为纳米级或近纳米级微粒。微粒以单晶、多晶以及非晶质的形式出现，它们的形态多以不规则形、多边形、球形、椭球形以及它们的聚合态出现。对地下水受到海水入侵前后地下水系统的研究显示，发生海水入侵前，陆相成因的地下水一般为相对富集Ca2+离子的淡水，而在发生淡水、海水混合作用的地下水中Na+、Mg2+和SO42-离子的含量开始增高，而水中Cl离子的含量快速增长，同时一些海洋来源的微量元素如：Sr、B、V、Ba、Br本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微粒分析判别海水入侵的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.采集待测地下水样品；S2.将地下水样品中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上；S3.透射电子显微镜分析样品微粒的特征；S4.根据微粒的特征来判别地下水是否遭受海水入侵。

【技术特征摘要】
1.一种利用微粒分析判别海水入侵的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.采集待测地下水样品；S2.将地下水样品中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上；S3.透射电子显微镜分析样品微粒的特征；S4.根据微粒的特征来判别地下水是否遭受海水入侵；其中，S1所述采集待测地下水样品的方法为：蠕动泵外接软胶管，软胶管放入深度为5～15m的目标水体中，以5～10mL/min的速度抽取水样，抽水15～20min后，以聚乙烯瓶为采样瓶进行水样采集；步骤S2是利用滴液法将地下水样品中所含微粒转移到透射电子显微镜载网上，步骤如下：S21.把采集到的地下水样品中的上层清澈液体缓慢、均匀地滴在载网的所有网格内；S22.将载网放置在玻璃皿中，在玻璃皿的上再倒扣一个玻璃皿，静置沉淀15～45min；S23.用滤纸在不触碰到载网的情况下将多余的液体吸干；所述载网是表面附有碳膜的载网，所述载网是镍网、钼网、钨网、铜网；S3所述透射电子显微镜分析样品微粒的特征的方法是利用透射电子显微镜的能谱仪分析微粒的成...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹建劲，刘千红，易泽邦，彭益军，赖佩欣，宾岚，张剑，
申请(专利权)人：广州市地质调查院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44