[發(fā)明專(zhuān)利]應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810036139.6
• 申請(qǐng)日: 2008-04-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101256184A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李進(jìn)玲;何明;陳銘;毛曉慧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 上海交達(dá)專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，在被監(jiān)測(cè)范圍中設(shè)立若干個(gè)采樣點(diǎn)，采用隨機(jī)抽樣法從每個(gè)采樣點(diǎn)采集表層土壤樣本；

第二步，經(jīng)過(guò)連續(xù)提取過(guò)程，將土壤樣本中的重金屬分成五種形態(tài)提取出來(lái)，這五種形態(tài)別是：可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)，分別記錄每種形態(tài)各種金屬的含量；

第三步，將第二步中得到的數(shù)據(jù)組織成三維數(shù)據(jù)，即：采樣點(diǎn)、重金屬的種類(lèi)、重金屬的五種形態(tài)各為一維，將組織好的三維數(shù)據(jù)利用塔克三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行處理，將原始數(shù)據(jù)分解成為三個(gè)模式和一個(gè)核心矩陣；

第四步，第三步中得到的核心矩陣中的數(shù)據(jù)反映出三個(gè)模式即采樣點(diǎn)、重金屬種類(lèi)、及重金屬形態(tài)間的相互關(guān)系，每個(gè)元素所反映的關(guān)系對(duì)原始數(shù)據(jù)集中所包含的信息都有貢獻(xiàn)度，根據(jù)相關(guān)度的大小分析出各種重金屬元素在各個(gè)采樣點(diǎn)和各種形態(tài)中的分布情況，從而判斷出這種分布的可能變化趨勢(shì)，并且得出對(duì)環(huán)境的危害程度。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，所述的第一步中，在可能被污染的區(qū)域及其周邊區(qū)域都設(shè)立采樣點(diǎn)。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，所述的第二步中，所述的連續(xù)提取過(guò)程包括以下六步：

①在3克土壤樣本中加入24毫升1摩爾的氯化鎂溶液，調(diào)至pH值為7，在室溫下持續(xù)搖動(dòng)1小時(shí)，過(guò)濾出水溶液，其中的重金屬元素即為原土壤樣本中的可交換態(tài)重金屬元素；

②往過(guò)程①的殘留物中加入24毫升pH值為5的醋酸鈉和醋酸混合溶液，持續(xù)搖動(dòng)5小時(shí)，過(guò)濾出水溶液，其中的重金屬元素即為原土壤樣本中的碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬元素；

③將0.04摩爾的NH₂OH·HCl和醋酸按體積比3∶1配成溶液，加入到過(guò)程②的殘留物中，在96℃條件下放置6小時(shí)，每隔半小時(shí)搖動(dòng)一次，最后過(guò)濾出水溶液，其中的重金屬元素即為原土壤樣本中的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的重金屬元素；

④用9毫升0.02摩爾的硝酸溶液和15毫升30％的過(guò)氧化氫溶液配制成溶液，用HNO₃調(diào)至pH值為2后加入過(guò)程③的殘留物中，將混合物加熱到85℃并保持2小時(shí)，其間間歇搖動(dòng)一下，然后加入9毫升30％的H₂O₂溶液，再加熱到85℃并保持3小時(shí)，冷卻后，加入15毫升3.2摩爾的醋酸銨和20％的HNO₃的混合溶液，往混合物中加入蒸餾水，調(diào)節(jié)體積至60毫升并搖動(dòng)30分鐘，將混合物過(guò)濾出水溶液，其中的重金屬元素即為原土壤樣本中有機(jī)物結(jié)合態(tài)形態(tài)的重金屬元素；

⑤往過(guò)程④的殘留物中加入2摩爾HNO₃溶液并在100℃條件下放置2小時(shí)，殘留物中的金屬元素即為原土壤樣本中殘留態(tài)的重金屬元素；

⑥記錄下各土壤樣本在上述⑤中得到的五種形態(tài)的各種重金屬元素的含量。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，所述的第三步中，在應(yīng)用塔克三維數(shù)據(jù)模型前，先對(duì)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，保持各采樣點(diǎn)間和重金屬形態(tài)間的差異性。

5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，所述的預(yù)處理是用美國(guó)SPSS公司開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換來(lái)完成。

6、根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，所述的塔克三維數(shù)據(jù)模型，指定各維度的成分?jǐn)?shù)，將多維數(shù)據(jù)集分解成相應(yīng)的模式和一個(gè)核心矩陣，核心矩陣的數(shù)據(jù)代表著不同采樣點(diǎn)、不同重金屬種類(lèi)、不同重金屬形態(tài)間的相互作用，核心矩陣中某數(shù)據(jù)的權(quán)重越大，則說(shuō)明它說(shuō)代表的這種相互作用關(guān)系在數(shù)據(jù)集中就越重要，從每個(gè)模式中取出任意兩個(gè)向量的組合，分別作為X軸和Y軸作圖，得到對(duì)這種相互作用關(guān)系貢獻(xiàn)最大的采樣點(diǎn)、重金屬及其形態(tài)，從而對(duì)土壤中重金屬元素的分布、變化趨勢(shì)及對(duì)環(huán)境的影響做出評(píng)估。

7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用多變量監(jiān)測(cè)土壤中重金屬元素的方法，其特征是，每個(gè)模式是一組向量的組合，其向量個(gè)數(shù)與該模式的成分?jǐn)?shù)相等。