(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210960581.8 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 河海大学 地址 211100 江苏省南京市江宁区佛城西 路8号 (72)发明人 朱雅　李一平　王璨　陈宇　魏尧　 刘斯璇　潘泓哲　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董建林 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G01N 33/18(2006.01) G01N 33/24(2006.01) (54)发明名称 一种热分层水库沉积物重金属释放控制因 子的分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种热分层水库沉积物重金 属释放控制因子的分析方法， 方法包括测量沉积 物柱状样的沉积物指标和重金属离子浓度； 测量 沉积物柱状样的沉积物指标和重金属离子浓度， 并计算沉积物 ‑水界面处重金属扩散通量； 基于 预构建的结构方程概念模型， 利用沉积物 ‑水界 面处重金属扩散通量以及气象指标、 水动力指 标、 水体理化指标和沉积物指标训练拟合结构方 程模型， 并获得各指标中各参数对沉积物 ‑水界 面处重金属扩散通量的贡献系数， 则各指标中最 大贡献系数对应的参数均为待分析热分层水库 沉积物重 金属释放的控制因子。 本发 明能够系统 地分析气象指标、 水动力指标、 水体理化指标和/ 或沉积物指标对热分层水库沉积物重金属释放 的影响。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115423266 A 2022.12.02 CN 115423266 A 1.一种热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 获取待分析热分层水库的每日气象指标和不同深度水体的水动力指标以及水体理化 指标； 获取待分析热分层水库的沉积物柱状样， 所述沉积物柱状样包括沉积物和上覆水， 测 量沉积物柱状样的沉积物指标和重金属离 子浓度； 测量沉积物柱状样的沉积物指标和重金属离子浓度， 并根据金属离子浓度计算沉积 物‑水界面处重金属扩散通 量； 基于预构建的结构方程概念模型， 利用沉积物 ‑水界面处重金属扩散通量以及气象指 标、 水动力指标、 水体理化指标和沉积物指标训练拟合结构方程模型， 并获得各指标中各参 数对沉积物 ‑水界面处重金属扩散通量的贡献系 数， 则各指标中最大贡献系 数对应的参数 均为待分析 热分层水库沉积物重金属释放的控制因子； 其中， 气象指标参数包括气温、 辐射、 风速和/或降雨， 水体理化指标参数包括水温、 溶 解氧和/或pH值， 水动力指标参数包括水体垂直扩散系数和 /或流速， 沉积物指标参数包括 总氮、 总磷、 有机质和/或硫化物。 2.根据权利要求1所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述 获取待分析热分层水库的每日气象指标和不同深度水体的水动力指标以及水体 理化指标包括： 收集每日待分析 热分层水库的气象指标； 收集待分析 热分层水库的不同深度水体的水体理化指标； 根据收集的气象指标和水体理化指标计算水体垂直扩散系数。 3.根据权利要求2所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述 根据收集的气象指标和水体理化指标计算水体垂直扩散系数包括下式： 式中， Kz是水体垂直扩散系数， T是水温， Hshort(z)是净短波辐射强度， Hsed是沉积物 ‑水界 面热通量， Cρ， ω是水体的比热容， ρ 是 水体密度， z是 水体深度。 4.根据权利要求1所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述结构方程模型包括以下 特性： 结构方程模型的卡方值与自由度之比小于2； 结构方程模型的近似误差均方根小于等于 0.08； 结构方程模型的比较拟合指数和T ucker‑Lewis指数均大于等于 0.9。 5.根据权利要求1所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述测 量沉积物柱状样的沉积物指标和重金属离子浓度， 并根据金属离子浓度计算 沉积物‑水界面处重金属扩散通 量包括： 以下步骤在避光、 恒温的密封环境完成， 其中恒温 温度为待分析 热分层水库底层水温： 将完成充氮去氧处理的Chelex  DGT垂直插入沉积物中， 停留3～5cm在上覆水中后静 置； 取出垂直插入沉积物中的Chelex  DGT， 并在Chelex  DGT上标记沉积物 ‑水界面的位置权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115423266 A 2后， 用去离子水冲洗Chelex  DGT表面， 将Chelex  DGT的固定膜切成多个条状切片， 提取条状 切片中的重金属后， 检测提取液中重金属浓度， 并根据提取液中重金属浓度计算重金属元 素的DGT有效态浓度； 测定沉积物柱状样表层的含水率、 氮、 磷、 有机质和硫化物含量， 并基于菲克扩散第一 定律， 根据沉积物 柱状样表层的含水率计算 沉积物‑水界面处重金属扩散通 量。 6.根据权利要求5所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述 根据提取 液中重金属浓度计算重金属元 素的DGT有效态浓度包括下式： CDGT＝CeVeΔg/DAfet 式中， CDGT是重金属元素的DGT有效态浓度， Ce是提取液中重金属浓度， Ve是提取液体积， Δg是扩散层厚度， fe是重金属提取率， D是重金属在扩散层中扩散系数， A是各条状切片面 积， t是Chelex DGT静置时长 。 7.根据权利要求6所述的热分层水库沉积物重金属释放控制因子的分析方法， 其特征 在于， 所述基于菲克扩散第一定律， 根据沉积物柱状样表层的含水率计算沉积物 ‑水界面处 重金属扩散通 量包括： 根据下式将含水率 转换为沉积物孔隙度： φ＝wρs/[(1‑w)ρ0+wρs] 式中， φ是沉积物孔隙度， w是含水率， ρ0是水体的平均密度， ρs是沉积物的平均密度； 基于菲克扩散第一定律， 根据下式计算 沉积物‑水界面处重金属扩散通 量： 式中， J是沉积 物‑水界面处重金属扩 散通量， 是沉积物 ‑水界面的重金属 离子浓度梯度， Ds是沉积物中重金属离 子的分子扩散系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115423266 A 3