基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法

1.本发明涉及重金属浓度检测技术领域，尤其涉及一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法。


背景技术：

2.我国矿产资源丰富，矿山重金属开采、冶炼过程中会排放大量不同类型的重金属，这些重金属经风化淋滤作用沿地表向下迁移。土壤颗粒表面的专性吸附点位对重金属离子具有较强的吸附能力，使重金属易在土壤表面积累而转化成为具有稳定物理化学性质的残留态，并富集于地表深度0-20m的空间范围。部分游离态的重金属离子迁移至植物内进而抑制其生长发育，减少农作物产量，同时影响微生物活性，并通过食物链进入人体，通过与体内酶及蛋白质发生化学反应使之失活，危害人体代谢进程及生理机能，当重金属累积在人体某些器官中超过阈值时，例如镉元素含量过高会引发高血压等一系列心脑血管疾病，铅元素一旦进入人体易形成血铅症，直接对人脑细胞造成损害，会发展成为急性或慢性中毒等一系列病症。现有土壤重金属检测方法包括电化学、光学和生物学三种检测方法，但因其检测方法复杂，操作繁琐，导致检测时间较长，容易产生二次污染，因此急需探索一种成本低，效率高，操作可视化的重金属检测方法，用于对目标污染场地的污染浓度范围进行有效的检测和确定，进而为后续的污染源解析和污染区修复提供理论和数据的支撑。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，以解决现有的土壤重金属浓度检测方法繁琐，检测周期长的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
5.一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，包括：
6.根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号穿透待测土壤；
7.测量待测土壤中的实际纵波波速；
8.将实际纵波波速代入质量含水率与纵波波速的拟合关系模型中，得到待测土壤的质量含水率拟合值；
9.选择与质量含水率拟合值差异最小的实测质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，并将实际纵波波速代入其中，得到待测土壤的重金属浓度区间；
10.其中，质量含水率与纵波波速的拟合关系模型以及重金属浓度与纵波波速的关系模型均基于对待测土壤取样并进行实验测得。
11.进一步地，所述质量含水率与纵波波速的拟合关系模型通过如下方法得到：
12.获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，按照预设的不同质量含水率梯度，制备重金属浓度已知的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际质量含水率；
13.根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号分别穿透各土壤试样，并测量各土壤试样中的纵波波速；
14.对测量所得的各土壤试样中的纵波波速及实际质量含水率进行相关关系拟合，建立质量含水率与纵波波速的拟合关系模型。
15.进一步地，所述重金属浓度与纵波波速的关系模型通过如下方法得到：
16.获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，在预设的不同质量含水率梯度基础上，根据土壤背景重金属污染浓度区间，制备不同质量含水率条件下各不同重金属浓度的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际重金属浓度；
17.根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号分别通入各土壤试样中，并测量各土壤试样中的纵波波速；
18.根据各土壤试样中的纵波波速及实际重金属浓度，建立不同质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型。
19.进一步地，所述预处理过程包括风化和筛分；不同质量含水率的土壤试样通过如下方法制备：
20.将不同目标质量含水率所需质量的水和预处理后的待测土壤样品充分混合，并置于密封袋中平衡7-14天以确保水分含量的均匀性；
21.将混合后的土壤样品置于立方体模具中，待自然成型后得到不同质量含水率的土壤试样。
22.进一步地，各质量含水率条件下的不同重金属浓度的土壤试样通过如下方法制备：
23.制备目标质量含水率及重金属浓度下所需质量的重金属盐溶液；
24.将制备的重金属盐溶液与预处理后的待测土壤样品充分混合，并置于密封袋中平衡7-14天；
25.将混合后的土壤样品置于立方体模具中，待自然成型后得到目标质量含水率及重金属浓度的土壤试样。
26.进一步地，所述单次脉冲纵波信号为低频发射信号，其频率范围为0-300hz，脉宽范围为0-150μs。
27.进一步地，土壤试样中的实际质量含水率通过如下方法测量：
28.将土壤试样进行粉碎研磨并过筛；
29.按照四分法准确称量土壤样品n克，n为预设值，将称量后的土壤样品置于预设温度范围的烘箱中按照预设时长连续烘干，取出土壤样品置于干燥皿中冷却至室温；
30.根据gb7172-1987《土壤水分测定法》计算土壤试样的实际质量含水率。
31.进一步地，土壤试样中的实际重金属浓度通过如下方法测量：
32.将土壤试样进行粉碎研磨并过筛；
33.按照四分法准确称量土壤样品n克，n为预设值，将称量后的土壤样品采用酸法进行土壤试样的消解，使土壤样品中的待测元素全部进入溶液中；
34.对溶液中的待测重金属元素用火焰原子吸收分光光度法进行检测确定其实际浓度，进而得到实际重金属浓度。
35.进一步地，所述质量含水率与纵波波速的拟合关系模型的公式可表示如下：
36.v
p
＝aω
1/
6+b
37.其中，v
p
表示纵波波速，ω表示质量含水率，a和b均为拟合系数，且a为负数。
38.进一步地，重金属浓度与纵波波速的关系模型通过待测土壤对重金属的吸附等温线特征进行验证。
39.有益效果
40.本发明提出了一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，通过预先构建质量含水率与纵波波速的拟合关系模型，以及不同质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，然后向待测土壤内通入脉冲纵波信号，并测量待测土壤中的实际纵波波速，因为质量含水率对纵波波速的影响远大于重金属浓度对纵波波速的影响，因此，先根据实际纵波波速及质量含水率与纵波波速的拟合关系模型得到质量含水率拟合值，然后再选择与质量含水率拟合值差异最小的实测质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，并将实际纵波波速代入其中，得到待测土壤的重金属浓度区间。此方案对重金属浓度的测量准确性在满足基本要求的前提下，实现了成本低、效率高、稳定性好、不会产生二次污染等特点。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本发明实施例提供的基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法流程图；
43.图2是本发明实施例提供的目标土壤试样纵波波速与质量含水率之间的部分关系模型；其中，(a)中cd吸附量为5.33mg/kg；(b)中cd吸附量为74.97mg/kg；(c)中cd吸附量为273.29mg/kg；(d)中cd吸附量为556.04mg/kg；
44.图3是本发明实施例提供的四种质量含水率条件下目标土壤试样纵波波速与重金属cd的吸附量之间的关系模型，(a)对应质量含水率ω＝4.71％，(b)对应质量含水率ω＝7.44％，(c)对应质量含水率ω＝10.32％，(d)对应质量含水率ω＝13.56％；
45.图4是本发明实施例提供的目标土壤试样的重金属cd吸附等温线；
46.图5是本发明实施例提供的镉污染土壤纵波波速随质量含水率和污染浓度变化三维图；
47.图6是本发明实施例提供的铅污染土壤纵波波速随质量含水率和污染浓度变化三维图。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
49.现有土壤重金属检测方法包括电化学、光学和生物学三种检测方法，但因其检测方法复杂，操作繁琐，导致检测时间较长，容易产生二次污染。因此本发明实施例提供了一
种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，以解决现有的土壤重金属浓度检测方法繁琐，检测周期长的问题。
50.地震波是声波能量耦合到地下土壤中的一种能量传播形式，其主要表现为纵波和横波。土壤是由固相(有机质和无机矿物颗粒等)，液相(孔隙水)和气相(孔隙气)组成的非饱和介质。当纵波波在土壤介质中传播中会引起土壤三相粒子的震动，然而横波在传播过程中不能穿透孔隙流体(孔隙气和孔隙水)，因此将纵波波速值作为土壤介质内部结构变化的测量指标。纵波波速值主要取决于慢纵波和快纵波。慢纵波存在于孔隙流体中的传播，传播过程中主要受到流体粘滞摩擦的影响而表现出较强的弥散性散射特征，因此当土壤孔隙流体中孔隙水的质量占比增加时，粘滞摩擦力对慢纵波的影响增大，进而慢纵波能量衰减较快，最终表现为整体纵波波速值的下降。因此土壤孔隙流体中孔隙水的分布和含量通过影响慢纵波波速的变化从而进一步影响整体纵波波速的变化。快纵波主要在土壤固体颗粒中传播，对于不同污染浓度的土壤，其固相组分主要受土壤颗粒与重金属离子结合所形成的络合物的影响，因此波速也呈现出不同的变化趋势。因此土壤颗粒中重金属结合形态的差异对快纵波产生一定程度的影响进而进一步反应在整体波速的变化上。而土壤对重金属结合的形态和数量主要受待测土壤吸附动力学的影响，根据对待测土壤对特定污染物质的吸附等温线的绘制可以进一步验证波速在不同污染浓度的变化规律。因此对于质量含水率和污染浓度未知的待测场地，通过已建立的目标土壤试样与质量含水率间拟合函数关系式来预测待测土壤的质量含水率，使用特定含水率条件下波速与重金属浓度间的变化趋势来估算土壤污染浓度，并通过目标土壤对重金属的吸附动力学特征来验证纵波波速法预测污染浓度的可行性。
51.在实施基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法前，需先得到质量含水率与纵波波速的拟合关系模型以及重金属浓度与纵波波速的关系模型。
52.质量含水率与纵波波速的拟合关系模型通过如下方法得到：
53.a1：获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，按照预设的不同质量含水率梯度，制备重金属浓度已知的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际质量含水率。
54.其中，所述预处理过程包括风化和筛分(可使用孔径为2mm的土壤筛)。
55.不同质量含水率的土壤试样通过如下方法制备：
56.将不同目标质量含水率所需质量的水和预处理后的待测土壤样品充分混合，并置于密封袋中平衡7-14天以确保水分含量的均匀性；
57.将混合后的土壤样品置于40
×
40
×
40mm的立方体模具中，待自然成型后得到不同质量含水率的土壤试样。
58.土壤试样中的实际质量含水率通过如下方法测量：
59.将土壤试样进行粉碎研磨并过筛(可使用孔径为1mm的土壤筛)；
60.按照四分法准确称量土壤样品5.000g，将称量后的土壤样品置于105
±
2℃的烘箱中连续烘干12h，取出土壤样品置于干燥皿中冷却至室温；
61.根据gb7172-1987《土壤水分测定法》计算土壤试样的实际质量含水率。
62.a2：根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号分别穿透各土壤试样，并测量各土壤试样中的纵波波速。所述单次脉冲纵波信号为低频发射信号，其频率范围为0-300hz，脉宽范围为0-150μs，频率及脉宽范围根据实际待测土壤的类型进行选择。
63.a3：对测量所得的各土壤试样中的纵波波速及实际质量含水率进行相关关系拟合，建立质量含水率与纵波波速的拟合关系模型。
64.土壤试样纵波波速与含水率间的关系基于土壤声波传输理论中的弹性波动方程式中，v
p
表示纵波波速，ψ表示与土壤类型相关的声学常数，对于同一类型的土壤样品其声学常数假设为固定值，ρ和f分别表示土壤总容重和孔隙度，假设所制备的土壤试样密度和孔隙度也为固定值，z表示一个与有效应力、密度和孔隙度相关的常量，由于其变化范围较小因此可忽略，pe为土壤的有效应力，其影响因素表现为pe＝p
t-χp
c-pa，其中，pc为与质量含水率相关的孔隙水压力，p
t
为总压力，pa为孔隙气压力且可忽略不计，χ为土壤中与饱和度相关的参数，其值变化范围不明显；因此纵波波速v
p
与质量含水率ω的1/6次方成负相关关系，质量含水率与纵波波速的拟合关系模型的公式可表示如下：
65.v
p
＝aω
1/6
+b
66.其中，v
p
表示纵波波速，ω表示质量含水率，a和b均为拟合系数，且a为负数。
67.所述重金属浓度与纵波波速的关系模型通过如下方法得到：
68.b1：获取待测土壤并进行预处理得到待测土壤样品，在预设的不同质量含水率梯度基础上，根据土壤背景重金属污染浓度区间(即土壤实际重金属污染浓度可能的范围区间)，制备不同质量含水率条件下各不同重金属浓度的土壤试样若干，并测量各土壤试样中实际重金属浓度。
69.各质量含水率条件下不同重金属浓度的土壤试样通过如下方法制备：
70.制备目标质量含水率及重金属浓度下所需质量的重金属盐溶液；
71.将制备的重金属盐溶液与预处理后的待测土壤样品充分混合，并置于密封袋中平衡7-14天；
72.将混合后的土壤样品置于40
×
40
×
40mm的立方体模具中，待自然成型后得到目标质量含水率及重金属浓度的土壤试样。
73.土壤试样中的实际重金属浓度通过如下方法测量：
74.将土壤试样进行粉碎研磨并过筛(可使用孔径为0.149mm的土壤筛)；
75.按照四分法准确称量土壤样品5.000g，将称量后的土壤样品采用酸法进行土壤试样的消解，使土壤样品中的待测元素全部进入溶液中；
76.对溶液中的待测重金属元素用火焰原子吸收分光光度法进行检测确定其实际浓度，进而得到实际重金属浓度。
77.b2：根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号分别通入各土壤试样中，并测量各土壤试样中的纵波波速。
78.b3：根据各土壤试样中的纵波波速及实际重金属浓度，建立不同质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型。重金属浓度与纵波波速的关系模型通过待测土壤对重金属的吸附等温线特征进行验证。
79.具体实施时，不同质量含水率的土壤试样和各质量含水率条件下的不同重金属浓度的土壤试样可同时进行制备：首先制备最低质量含水率条件下的不同重金属浓度的土壤试样若干，其他质量含水率条件下不同重金属浓度的土壤试样在前者的基础上每次增加一定量的水即可制得。
80.基于上述得到的质量含水率与纵波波速的拟合关系模型以及重金属浓度与纵波波速的关系模型，本发明实施例提供了一种基于待测土壤纵波波速的重金属污染浓度检测方法，包括：
81.s1：根据待测土壤的类型选择预设频率和脉宽的单次脉冲纵波信号穿透待测土壤；
82.s2：测量待测土壤中的实际纵波波速；
83.s3：将实际纵波波速代入质量含水率与纵波波速的拟合关系模型中，得到待测土壤的质量含水率拟合值；
84.s4：选择与质量含水率拟合值差异最小的实测质量含水率条件下的重金属浓度与纵波波速的关系模型，并将实际纵波波速代入其中，得到待测土壤的重金属浓度区间。
85.为了进一步理解本发明，下面结合两个实例对本发明的技术方案进行说明。
86.实例一
87.步骤1)制备已知重金属污染浓度的不同质量含水率含量的待测土壤试样若干：首先根据目标场地湖南省长沙市王家湾某地废弃场地，结合实地调研和水文地质资料确定污染土壤的类型为黄壤土；然后将获取的不同深度目标土壤样品进行预处理(先将目标土壤样品进行风化，然后将风化后的样品通过孔径为2mm的土壤筛)；预处理之后的土壤样品按照初定的质量含水率含量0％、3％、5％、7％、10％、13％、15％、17％、20％制备目标土壤试样，制备过程中每个质量含水率条件下的土壤试样为6个，每次通过添加特定质量(1.5-2g)的水分以达到下一梯度的目标质量含水率值；同时将样品置于密封袋中7-14天使目标土壤试样水分混合均匀，指定质量含水率含量下的土壤样品置于40
×
40
×
40mm的立方体模具中制备成目标土壤试样。
88.步骤2)测量所制备的不同质量含水率条件下目标土壤试样的纵波波速：通过采用多通道控制软件、tiepie仪器(handyscope hs5)和声发射传感器(gtmicro150)组成的组合监测系统来测定目标土壤试样的纵波波速。tiepie仪器发出固定频率(10hz)和脉冲宽度(5μs)的脉冲纵波信号，该纵波信号通过待测试样，由40db放大器放大后显示在多通道软件上；测量所制备的目标土壤试样的实际质量含水率：根据gb7172-1987《土壤水分测定法》，取已制备的土壤试样进行粉碎研磨并过筛(孔径为1mm的土壤筛)得到待测土壤样品，均匀混合样品后称取5.000g，将称量后的土壤样品连续烘干12h于105
±
2℃的烘箱中，取出冷却至室温并计算土壤试样的实际质量含水率分别为0.53％、3.36％、4.71％、7.44％、10.32％、13.56％、14.32％、17.89％、20.15％。
89.步骤3)建立目标土壤试样纵波波速与质量含水率之间的关系模型：根据步骤2)中得到的土壤纵波波速与质量含水率实测值，结合纵波波速v
p
与质量含水率ω的1/6次方成负相关关系，以纵波波速v
p
为纵坐标，质量含水率ω为横坐标对v
p
与ω进行函数关系拟合。所得v
p
与ω间的拟合关系函数为v
p
＝aω
1/6
+b，如表1所示，提供了十一种镉吸附条件下土壤试样纵波波速与质量含水率之间的关系函数。如图2所示，展示了四种镉污染条件下土壤试样纵波波速与质量含水率之间的关模型，其中，(a)中cd吸附量为5.33mg/kg；(b)中cd吸附量为74.97mg/kg；(c)中cd吸附量为273.29mg/kg；(d)中cd吸附量为556.04mg/kg。
90.表1
[0091][0092]
步骤4)制备已知步骤2)中9个质量含水率实测值条件下，不同重金属污染浓度的待测土壤试样若干：基于步骤1)中的初设质量含水率，制备已知质量含水率条件下10个不同重金属镉cd污染浓度(初设浓度为5、10、20、50、70、90、110、150、200、250mg
·
l-1
)待测土壤试样。
[0093]
步骤5)测量所制备的不同重金属cd污染浓度条件下的目标土壤试样的纵波波速：按照步骤2)中纵波波速测试方法测量所制备的目标土壤试样的纵波波速；测量所制备的目标土壤试样的实际重金属cd吸附量：按照gb/t17140-1997标准测得目标土壤试样的实际重金属cd的吸附量(即浓度)为2.71、5.52、13.46、40.42、67.88、85.42、104.33、133.65、182.38、230.95mg
·
l-1
。
[0094]
步骤6)建立目标土壤试样纵波波速与重金属cd的浓度之间的关系模型：根据步骤5)中得到的一定质量含水率条件下土壤纵波波速与质量含水率实测值绘制关系模型，如图3所示，给出了4种质量含水率条件下的关系模型，其中(a)对应质量含水率ω＝4.71％，(b)对应质量含水率ω＝7.44％，(c)对应质量含水率ω＝10.32％，(d)对应质量含水率ω＝13.56％。
[0095]
验证目标土壤试样纵波波速与重金属cd的浓度(吸附量)之间的关系模型：根据步骤5)土壤样本制备过程中使用的土壤质量和相应的镉溶液浓度进行吸附实验，将制备好的土壤污染试剂在水侧恒温摇床(sha-b)中摇动24小时，然后将混合样品的上清液在离心管中以4000 r/min的速度离心10 min，可使用原子分光光度计(aas)测定离心和过滤溶液中的镉浓度，根据吸附过程中溶液中镉浓度的变化来绘制目标土壤对重金属cd的吸附等温线(如图4)；在镉吸附范围为114.62 mg
·
kg-1
至728.91mg
·
kg-1
的相同质量含水率下，波速变化迅速，随镉浓度的增加而增加。为了进一步分析波速变化的原因，我们从吸附特性的角度讨论了影响孔隙大小和结构的因素。图4显示了在ph＝4.26的壤土中镉的吸附等温线。采用langmuir方程模拟镉吸附等温线，q＝205.78x^1.42/(1+0.17x^1.42)(q：cd吸附量；c：溶液中cd平衡浓度)，相关系数高(r2＝0.966)。结果表明，在5.56mg
·
kg-1
～728.91mg
·
kg-1
范围内，随着平衡溶液中镉浓度的增加，土壤对镉的吸附能力迅速增加，从而导致土壤胶体的
产生量增加。结果，孔隙逐渐被土壤和镉的混合物填满。因此，随着土壤镉含量的增加，波速增加。此外，在镉吸附水平较低的情况下，波速的增加速度明显更大。在较低的水平上，由于有许多吸附位点，镉离子很容易与土壤胶体结合。具有高结合能的吸附位点使重金属易于被吸附。土壤胶体对镉离子的快速吸附导致孔隙度迅速降低，因此波速迅速增加。然而，当吸附量达到728.91mg
·
kg-1
时，随着镉吸附量的增加，土壤孔隙度变化不大，因此p波速度几乎没有增加。结合镉的吸附特性，我们可以分析，当结合能较高的吸附位点达到饱和时，在镉吸附量为728.91mg
·
kg-1
时，吸附速率达到最大值。随着土壤溶液中镉浓度的增加，镉离子开始被结合能较低的吸附位点吸附。这些吸附位点的低密度导致镉离子之间的高静电斥力。土壤胶体对金属离子的吸附能力受到静电排斥的限制。因此，较低的吸附容量导致土壤孔隙空间的变化较小，波速有稳定的增加趋势。
[0096]
步骤7)测量污染浓度未知的待测土壤试样波速：以步骤2)中的纵波监测系统激发固定频率(10 hz)和脉冲宽度(5μs)的脉冲信号于污染浓度未知的四个待测土壤试样，得到的待测试样不同激发面上的三次纵波波速测量值，如表2所示。
[0097]
表2
[0098][0099]
步骤8)获取待测土壤试样的质量含水率：将步骤7)中实测所得待测土壤试样平均纵波波速带入步骤3)中拟合关系模型中计算可得x1、x2、x3、x4的质量含水率为4.22％、2.91％、0.78％、3.09％。
[0100]
步骤9)获得待测待测土壤试样的污染浓度区间：将步骤8)计算所得x1、x2、x3、x4质量含水率与步骤2)中实测含水率值对比，并结合步骤6)中的关系模型选择最接近的目标含水率条件下土壤纵波波速与重金属cd浓度间的关系，即将x1的纵波波速值带入ω＝5.51％的关系模型中得到污染浓度区间范围为384-422mg
·
kg-1
，将x3的纵波波速值带入ω＝0.53％的关系模型中得到污染浓度区间范围为706-735mg
·
kg-1
，将x2和x4的纵波波速值带入ω＝3.69％的关系模型中得到污染浓度区间范围分别为597-643mg
·
kg-1
和425-479mg
·
kg-1
。
[0101]
实例二
[0102]
首先将目标土壤样品按照同样的制样方式分别制备镉和铅试样各5个(a表示镉试样，b表示铅试样)，然后分别测定待测试样三个激发面的纵波波速，通过采用多通道控制软件、tiepie仪器(handyscope hs5)和声发射传感器(gtmicro150)组成的组合监测系统来测定目标土壤试样的纵波波速，激发固定频率(10hz)和脉冲宽度(5μs)的脉冲信号于污染浓度未知的10个待测土壤试样，最终得到待测试样压缩波波速测量平均值见表3。
[0103]
表3
[0104][0105]
根据待测土壤试样纵波波速测量结果的平均值，分别带入到特定镉、铅污染下土壤质量含水率与纵波波速拟合函数中得到各试样可能的含水率拟合值，见表4、表5。
[0106]
表4
[0107][0108]
表5
[0109][0110]
对待测土壤试样的实际质量含水率进行测量。通过质量含水率实测值与含水率拟合值的对比确定土壤最小含水率拟合区间，见表6，表7。
[0111]
表6
[0112][0113]
表7
[0114][0115]
根据所研究的土壤纵波波速与重金属浓度以及含水率间的关系可绘制这三者的三维变化图，如图5、图6所示。由实测的纵波波速及最小质量含水率拟合区间可分别得到最小重金属浓度预测区间，见表8，表9。
[0116]
表8
[0117][0118]
表9
[0119][0120]
由污染土壤中镉和铅总含量的实测值可验证波速法预测污染浓度范围的准确性，污染浓度实测值与污染范围区间的对比如表10所示。图中结果可看出污染浓度实测值都很
好的落在预测区间内。
[0121]
表10
[0122][0123]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。