利用高低频土壤介电常数预测土壤Cd质量比研究

通过研究Cd质量比对土壤相对介电常数影响的变化规律,为地质雷达快速无损地探测重金属污染程度提供理论依据。首先在100 MHz和15 MHz频率下,使用高频Q表对已知含水率(0.05 cm^(3)/cm^(3)、0.13 cm^(3)/cm^(3)、0.16 cm^(3)/cm^(3)、0.20 cm^(3)/cm^(3)、0.25 cm^(3)/cm^(3)和0.28 cm^(3)/cm^(3))和Cd质量比(0、15.2 mg/kg、68.4 mg/kg、83.6 mg/kg、100 mg/kg、152 mg/kg、190 mg/kg和250 mg/kg)的土壤样品进行相对介电常数的测量。在剔除异常值后,使用最小二乘法对所获得的数据进行拟合得到在100 MHz下的相对介电常数与含水率之间的关系,并在15 MHz的相对介电常数条件下得到2个经验公式,即不同含水率下的Cd质量比与相对介电常数的关系式。最后在100 MHz和15 MHz 2个频率下测试了验证组土壤样品的相对介电常数,并使用经验公式对验证组样品的含水率和Cd质量比进行预测计算。结果表明:1)测量频率为100 MHz时,土壤介电常数与水分含量的拟合系数高达0.9984;2)测量频率为15 MHz时,各含水率下的土壤介电常数与Cd质量比的拟合系数在0.85以上;3)使用验证组数据对前述两组定量公式的校验结果表明,含水率的预测值和实测值差异在0.01 cm^(3)/cm^(3),Cd质量比的预测值和实测值差异约为6 mg/kg。因此,使用多个频率测定土壤的相对介电常数,并根据得出的经验公式可以定量分析相对介电常数与含水率和Cd质量比的数量关系,这为定量估算土壤中重金属质量比提供了新途径。