一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统技术方案

本发明专利技术公开一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统，涉及环境污染物检测领域；该方法包括：获取土壤浸提液；采用光解方法对土壤浸提液进行处理，得到光解溶液；光解溶液包括：可溶性有机物络合的重金属离子；重金属离子包括：铅离子和镉离子；采用溶出伏安法对光解溶液中的重金属离子进行电化学分析，得到溶出伏安曲线；采用峰信号获取算法根据溶出伏安曲线确定峰信号信息；将峰信号信息输入至离子浓度计算模型中，得到重金属离子的浓度；离子浓度计算模型是采用机器学习的方法构建的；本发明专利技术能够实现土壤弱酸可溶态重金属的快速准确检测

【技术实现步骤摘要】
一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统


[0001]本专利技术涉及环境污染物检测领域，特别是涉及一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统
。

技术介绍

[0002]土壤重金属污染已成为目前较为突出的环境问题之一
。
土壤重金属污染信息的快速
、
准确获取是土壤重金属污染监控和治理的基本要求
。
[0003]目前电化学检测设备的信号提取和数据分析性能还有待提高
。
当溶出伏安电位发生飘移时，这种算法就无法准确识别重金属的电流峰
。
还缺少高效的可溶性有机物干扰抑制方法和高效的多重金属离子交互干扰抑制方法
。
[0004]此外，目前适用于弱酸可溶态重金属提取和溶出伏安检测的土壤样本前处理方法繁琐
、
费时
、
费力
、
且需要多种设备，无法满足土壤重金属的原位
、
快速
、
自动化检测
。
因此，开发一套土壤重金属一体式自动化检测设备，实现土壤弱酸可溶态铅和镉的快速
、
准确检测，对土壤重金属污染治理和防控具有重要意义
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统，可实现土壤弱酸可溶态重金属的快速准确检测
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法，所述方法包括：获取土壤浸提液；所述土壤浸提液是通过将土壤样本和浸提液按照设定固液比混合后，采用超声处理得到土壤混合液，再采用抽滤方法抽取并过滤所述土壤混合液，得到的土壤浸提上清液
。
[0007]采用光解方法对所述土壤浸提液进行处理，得到光解溶液；所述光解溶液包括：可溶性有机物络合的重金属离子；所述重金属离子包括：铅离子和镉离子
。
[0008]采用溶出伏安法对所述光解溶液中的重金属离子进行电化学分析，得到溶出伏安曲线
。
[0009]采用峰信号获取算法根据所述溶出伏安曲线确定峰信号信息；所述峰信号信息包括：峰高和峰宽
。
[0010]将所述峰信号信息输入至离子浓度计算模型中，得到所述重金属离子的浓度；所述离子浓度计算模型是采用机器学习的方法构建的
。
[0011]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统，通过获取土壤浸提液；土壤浸提液是通过将土壤样本和浸提液按照设定固液比混合后，采用超声处理得到土壤混合液，再采用抽滤方法抽取并过滤土壤混合液，得到的土壤浸提上清液；采用光解方法对土壤浸提液进行处理，得到光解溶液；光解溶液包括：可溶性有机物络合的重金属离子；重金属离子包括：铅离子和镉离子；采用溶出伏安法对光解溶液中的重金属离子进行电化学分析得到溶出伏安曲线；采
用峰信号获取算法根据溶出伏安曲线确定峰信号信息；将峰信号信息输入至离子浓度计算模型中，得到重金属离子的浓度；又由于离子浓度计算模型是采用机器学习的方法构建的，由此，可实现土壤弱酸可溶态重金属的快速准确检测
。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0013]图1为土壤弱酸可溶态重金属检测方法的流程图
。
[0014]图2为左侧极小值点的示意图
。
[0015]图3为右侧极小值点的示意图
。
[0016]图4为左侧极小值点和右侧极小值点对应的峰值背景电流示意图
。
[0017]图5为峰高峰宽的示意图
。
[0018]图6为峰高峰宽不准确获取的示意图
。
[0019]图7为峰高峰宽准确获取的示意图
。
[0020]图8为实际应用中的溶出伏安测量的检测装置示意图
。
[0021]图9为溶出伏安测量的电化学过程示意图
。
[0022]图
10
为溶出伏安曲线的示意图
。
[0023]图
11
为初始的溶出伏安曲线示意图
。
[0024]图
12
为经过平滑处理的溶出曲线示意图
。
[0025]图
13
为标准参比电极和磨损参比电极采集的溶出伏安电流曲线示意图
。
[0026]图
14
为铜离子不存在时重金属剥离电流峰值背景电流示意图
。
[0027]图
15
为铜离子存在时重金属剥离电流峰值的背景电流示意图
。
[0028]图
16
为溶出电流峰
‑
峰距离统计箱形图
。
[0029]图
17
为恒电位仪的溶出伏安响应示意图
。
[0030]图
18
为恒电位仪对不同浓度下
Cd
2+
的溶出伏安响应示意图
。
[0031]图
19
为恒电位仪对不同浓度下
Pb
2+
的溶出伏安响应示意图
。
[0032]图
20
为使用校准模型检测的
Cd
2+
浓度结果示意图
。
[0033]图
21
为使用校准模型检测的
Pb
2+
浓度结果示意图
。
[0034]图
22
为使用
H
‑
W
‑
SVR
模型采用建模集对
Cd
2+
浓度检测的结果示意图
。
[0035]图
23
为使用
H
‑
W
‑
SVR
模型采用验证集对
Cd
2+
浓度检测的结果示意图
。
[0036]图
24
为使用
H
‑
W
‑
SVR
模型采用建模集对
Pb
2+
浓度检测的结果示意图
。
[0037]图
25
为使用
H
‑
W
‑
SVR
模型采用验证集对
Pb
2+
浓度检测的结果示意图
。
具体实施方式
[0038]本专利技术的目的是提供一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法与系统，可实现土壤弱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种土壤弱酸可溶态重金属检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取土壤浸提液；所述土壤浸提液是通过将土壤样本和浸提液按照设定固液比混合后，采用超声处理得到土壤混合液，再采用抽滤方法抽取并过滤所述土壤混合液，得到的上清液；采用光解方法对所述土壤浸提液进行处理，得到光解溶液；所述光解溶液包括：可溶性有机物络合的重金属离子；所述重金属离子包括：铅离子和镉离子；采用溶出伏安法对所述光解溶液中的重金属离子进行电化学分析，得到溶出伏安曲线；采用峰信号获取算法根据所述溶出伏安曲线确定峰信号信息；所述峰信号信息包括：峰高和峰宽；将所述峰信号信息输入至离子浓度计算模型中，得到所述重金属离子的浓度；所述离子浓度计算模型是采用机器学习的方法构建的
。2.
根据权利要求1所述的土壤弱酸可溶态重金属检测方法，其特征在于，采用峰信号获取算法根据所述溶出伏安曲线确定峰信号信息，具体包括：将所述溶出伏安曲线进行平滑处理，得到溶出曲线；基于峰
‑
峰距离确定所述溶出曲线上各个电流峰对应的峰类别；所述峰
‑
峰距离是根据溶出电位漂移确定的恒定值；根据所述溶出曲线确定峰顶点；基于所述峰顶点确定候选点集；所述候选点集为与所述峰顶点在设定范围内相邻的电流峰的顶点的集合；所述候选点集包括：左侧候选点集和右侧候选点集；根据所述候选点集确定候选点连接线集合；所述候选点连接线集合包括多条连接线；所述连接线是由所述左侧候选点集中的任一电流点与所述右侧候选点集中的任一电流点连接的线段；对任一所述连接线，确定所述峰顶点的垂线与所述连接线的连接点；所述垂线为在所述溶出曲线上，所述峰顶点与横坐标的垂直连线；对任一所述连接点，计算所述峰顶点与所述连接点的距离，得到初始峰高；对所有的所述初始峰高进行数值比较，得到初始峰高的最大值，并将初始峰高的最大值确定为峰高；根据所述峰高对应的连接线计算线段长度，得到峰宽
。3.
根据权利要求2所述的土壤弱酸可溶态重金属检测方法，其特征在于，根据所述溶出曲线确定峰顶点，具体包括：根据所述溶出曲线确定对应的函数表达式；对所述函数表达式进行一阶求导，得到求导函数表达式；根据所述求导函数表达式确定特征点集；所述特征点集包括
n
个特征点；所述特征点为极值点或零点；所述极值点包括：极大值点和极小值点；确定点集；所述点集包括：极大值点集
、
极小值点集和零点集；所述极大值点集为极大值点的集合；所述极小值点集为极小值点的集合；所述零点集为零点的集合；根据所述求导函数表达式和第
i
个特征点判断峰类型以及根据所述峰类型确定对应的
峰点；所述峰点包括：顶点或者起点；其中，；其中，对第
i
个特征点，若第
i
个特征点在所述零点集内，且第
i
‑1个特征点在所述极大值点集内，第
i+1
个特征点在所述极小值点集内，则第
i
个特征点处的峰类型为完整峰，且第
i
个特征点为所述完整峰的顶点；对第
i
个特征点，若第
i
个特征点在所述极大值点集内，且第
i+1
个特征点在所述极小值点集内，第
i
个特征点的数值的绝对值小于第
i+1
个特征点的数值的绝对值，则第
i
个特征点处的峰类型为右肩峰，且第
i
个特征点为所述右肩峰的起点；根据所述右肩峰和右肩峰的起点，确定右肩峰的终点；根据右肩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，刘宁，叶文帅，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：