[發(fā)明專利]CSSI聯(lián)合實時監(jiān)測定量解析侵蝕泥沙重金屬入河負荷的方法

在審

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• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114460270A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 李勇;黃智剛;戴諒
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01V15/00;G01N30/06;G01N30/88
• 代理公司: 南寧市科典知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 45135
• 代理人: 謝正星

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)面源污染技術(shù)領域，具體涉及一種CSSI聯(lián)合實時監(jiān)測定量解析侵蝕泥沙重金屬入河負荷的方法，包括以下步驟：(1)劃分CSSI源區(qū)，采集源—匯樣品；(2)CSSI樣品分析；(3)徑流監(jiān)測和測定懸浮泥沙重金屬含量；(4)計算不同泥沙來源貢獻比和重金屬入河負荷。本發(fā)明提出的流域農(nóng)業(yè)面源污染的CSSI聯(lián)合流域監(jiān)測侵蝕泥沙重金屬入河解析方法，可以定量辨識流域泥沙重金屬污染的土地利用來源及其輸入水系的負荷通量，根據(jù)不同土地利用類型的土壤侵蝕產(chǎn)沙速率和土地利用面積，可以定量辨識和劃分流域內(nèi)土壤侵蝕及其污染的關鍵控制區(qū)域，本發(fā)明簡單、快速、準確，在流域農(nóng)業(yè)面源污染防控技術(shù)領域具有較好的應用前景。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)面源污染技術(shù)領域，具體涉及CSSI聯(lián)合實時監(jiān)測定量解析侵蝕泥沙重金屬入河負荷的方法。

背景技術(shù)

面源污染，不同于點源污染，其特點在于：污染物排放具有分散性和隱蔽性，不易監(jiān)測。其排放地點存在隨機性和不確定性和空間異質(zhì)性，無法進行統(tǒng)一排放處理，而是直接隨農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲透使大量污染物進入受納水體。由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動引發(fā)的農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)引起國內(nèi)外學者的廣泛關注。降雨驅(qū)動的地表徑流侵蝕泥沙經(jīng)河道由溝口輸入河流，是導致農(nóng)業(yè)面源污染最主要的原因。一方面土壤侵蝕致使農(nóng)田質(zhì)量不斷退化，農(nóng)作物產(chǎn)量降低。另一方面，重金屬進入水體后，因其不可降解性不能被水體自身凈化而成為二次污染源，再次污染地下水，并在水生動植物中累積，不可降解(何亞卓，2021)。但目前大部分的研究都集中于對重金屬來源和生態(tài)風險評價(Budur et al，2018；朱靜等，2021)，對重金屬入河污染的定量解析的研究鮮有報道。本發(fā)明關鍵的技術(shù)在于(能夠)對入河泥沙來源進行準確示蹤，目前應用最廣泛的技術(shù)是單指紋因子識別、復合指紋識別技術(shù)，其中CSSI技術(shù)是目前應用的主要技術(shù)。

單因子指紋識別技術(shù)研究泥沙來源始于20世紀70年代，比較常用的單因子指紋識別技術(shù)主要有:放射性核素識別技術(shù)(Fallout radio nuclides，F(xiàn)RN)、土壤礦物識別技術(shù)、土壤礦物磁性識別技術(shù)、土壤顆粒組成識別技術(shù)等。FRN示蹤技術(shù)可以確定不同土地利用類型土壤侵蝕速率的時空變異，但不能按照土地利用類型區(qū)分流域水系中泥沙污染的來源。土壤礦物識別技術(shù)一般應用在泥沙源地為不同類別土壤的流域,在小流域內(nèi)研究泥沙來源時應用較少。土壤礦物磁性也是一種比較常用的指紋識別因子。不同土壤顆粒的磁性不一樣,土壤磁性隨母質(zhì)、成土特點和發(fā)育程度的不同差異甚大。在泥沙運移的過程中土壤磁性比較穩(wěn)定,可用于確定河流泥沙來源。但不適合在農(nóng)業(yè)小流域應用，小流域內(nèi)成土母質(zhì)基本相同，無法準確識別。

為定量解析流域泥沙污染的土地利用來源及其輸入水系的負荷通量，有學者提出FRN-CSSI聯(lián)合示蹤方法(于寒青,2012)，可以定量流域泥沙污染物的土地利用來源及其輸入水系的負荷通量法，但其技術(shù)原理還存在一些不合理之處：FRN包括137Cs、210Pb和7Be，分別用于過去50年、100年和數(shù)月的平均土壤侵蝕速率。特定單體化合物穩(wěn)定同位素(compound-specific stable isotopes，CSSI)測定是次降雨事件不同土地利用類型侵蝕泥沙入河污染的貢獻的百分比,所以，137Cs和210Pb測定的長時間平均土壤侵蝕速率與CSSI確定的短期降雨入河泥沙時間不匹配。盡管7Be可以測定次降雨事件侵蝕速率，但只局限于面蝕，不包括溝蝕過程。因此，F(xiàn)RN與CSSI聯(lián)用技術(shù)原理存在問題。

由于我國相關研究起步較晚，至今沒有建立全面、準確、系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)面源污染數(shù)據(jù)庫。鑒于上述背景技術(shù)和我國研究現(xiàn)狀，尋找一種簡單、快速、準確的土壤重金屬進入河湖水體負荷計算方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種CSSI聯(lián)合實時監(jiān)測定量解析侵蝕泥沙重金屬入河負荷的方法，既可以準確辯識地表水體中泥沙重金屬土地利用來源的貢獻比例，又能建立降雨下侵蝕泥沙重金屬入河動態(tài)變化，能夠為下游水體綜合治理提供評價依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

CSSI聯(lián)合實時監(jiān)測定量解析侵蝕泥沙重金屬入河負荷的方法，包括以下步驟：