广东省地质调查研究院刘子宁获国家专利权
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龙图腾网获悉广东省地质调查研究院申请的专利一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121347568B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511387994.1,技术领域涉及:G01N23/223;该发明授权一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法是由刘子宁;李婷婷;南甜甜设计研发完成,并于2025-09-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法,属于土壤重金属溯源技术领域,其包括以下步骤:1地质背景分析:构建区域关联型地质本底基准;2土壤样品采集与化学分析:为溯源工作提供基础数据;3化学指纹特征提取:构建“形态‑同位素”双维度指纹,提升来源区分精度;4空间分布建模与溯源:多维数据协同分析,结合空间可视化实现精准溯源。本发明以地质背景为基础,明确自然源基准;以化学指纹数据为核心,建立特征体系数据库;优化受体模型参数,增强自然源和人为源的区分能力;以空间分布数据为载体,验证来源空间关联性,最终有效地提高了溯源精度。
本发明授权一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法在权利要求书中公布了:1.一种碳酸盐岩分布区土壤重金属溯源方法,其特征在于,包括以下步骤: 1地质背景分析:构建区域关联型地质本底基准; 1.1地质资料收集与筛选: 收集研究区域内高精度碳酸盐岩地质资料,包括区域地质图,明确不同类型碳酸盐岩的分布范围、露头面积及与其他岩性的接触带位置; 收集矿物组成数据,确定不同类型碳酸盐岩中方解石、白云石、黏土矿物的相对含量,明确重金属元素的主要赋存矿物载体; 进行风化程度评估,通过野外观察与室内实验,将研究区域碳酸盐岩划分为强风化、中风化、弱风化三个等级,为后续区分自然来源重金属提供依据; 1.2建立区域地质本底数据库: 应用X射线荧光光谱法和X射线衍射法,对不同类型、不同风化等级的碳酸盐岩母岩样品进行分析; 整合数据构建区域地质本底数据库,数据库包括岩性类型、风化等级、矿物组成、重金属背景值,为后续区分自然源与人为源提供定量依据; 2土壤样品采集与化学分析:为溯源工作提供基础数据; 2.1优化网格化采样方案: 针对碳酸盐岩地区地形地貌特点,根据研究区域面积,优化采样原则,确定采样网格尺度; 在研究区域内预设点位,采用五点混合法采集表层土壤样品,并详细记录坐标、编号、土地利用类型、可能污染源,混合后再用四分法将样品量缩分至1-2kg; 在每个网格设置一个质量控制样,包括空白样和平行样; 2.2多参数化学分析: 使用电感耦合等离子体质谱仪测定土壤样品中目标重金属的含量; 同步分析关键环境参数,建立环境变量数据集,用于分析环境变量对重金属迁移转化的影响; 3化学指纹特征提取:构建“形态-同位素”双维度指纹,提升来源区分精度; 3.1重金属形态分析: 针对碳酸盐岩地区土壤特性,基于传统BCR连续提取法,提取重金属在土壤中的赋存形态,最终基于各形态重金属含量占比,初步建立“重金属元素-赋存形态-可能来源”关联体系; 3.2同位素指纹特征数据库构建: 以Pb同位素为核心指纹指标,结合前期形态分析数据,构建重金属的化学指纹特征数据库; 4空间分布建模与溯源:多维数据协同分析,结合空间可视化实现精准溯源; 4.1受体模型应用: 采用正定矩阵因子分解模型开展土壤重金属来源定量解析,遵循“数据准备-模型运行-结果输出”标准流程,获取初步溯源信息; 具体为: 数据准备:收集所研究的碳酸盐岩区内土壤重金属全量分析数据,并进行标准化处理,并按照软件要求计算各浓度数据对应的不确定度,然后将“浓度矩阵”与“不确定度矩阵”按照程序导入软件; 模型运行:导入预处理后的重金属数据,首先设定因子数,然后进行迭代运算,正定矩阵因子分解模型通过加权最小二乘法不断优化各污染源因子的贡献率矩阵与因子谱矩阵,直至计算的残差平方和达到最小值,即模型收敛;最终选取能得到最小化残差且具有明确污染源意义的因子数作为最佳解; 结果输出:运行结束之后,输出两类核心溯源结果:因子谱特征和定量贡献率; 基于输出的两类核心溯源结果,可以初步对于重金属来源进行匹配分类,再引入客观空间特征验证修正正定矩阵因子分解模型输出的初步结果,提升溯源准确性; 4.2空间分布模型验证 利用地理信息系统建立土壤重金属空间分布模型,强化与碳酸盐岩地区地质背景、环境变量之间的关联,主要过程如下: 数据输入:将基础数据、地质本底数据、土地利用类型、地理要素、环境变量、录入地理信息系统软件,并根据不同数据类型采用对应适配的插值方法生成空间分布图; 空间异质性分析:将研究区域内各类型图件与重金属含量分布图进行叠加,识别“高值异常区”与各因素的空间关联,结合正定矩阵因子分解模型输出结果进行解析,明确重金属空间异质性的核心驱动因素,同时修正正定矩阵因子分解模型初步推断的误差。
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