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原文传递一种深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法

专利名称：	一种深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法
摘要：	本发明提出一种深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，涉及环境科学与资源利用的技术领域，首先从深海区域原位获取沉积物样品，并保持沉积物样品稳固；然后对沉积物样品进行无损扫描处理，得到无损扫描处理后的沉积物样品图像信息，基于图像信息初步确定沉积物样品中的各类物质；对微塑料和宏塑料进行提取分析，获得微塑料和宏塑料在深海沉积物样本中原位的空间位置和坐标信息，探测分析不损害沉积物样品，可以得到样品中塑料丰度和精确空间信息，为深海沉积物中塑料的检测和空间迁移规律研究等提供新的指导方向。
专利类型：	发明专利
申请人：	广东工业大学;南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)
发明人：	冯景春;张卉;杨志峰;张偲;沈永明
专利状态：	有效
申请日期：	2021-10-20T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-15T00:00:00+0800
申请号：	CN202111222109.6
公开号：	CN114184627A
代理机构：	广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：	禹小明
分类号：	G01N23/046;B07C5/34;G;B;G01;B07;G01N;B07C;G01N23;B07C5;G01N23/046;B07C5/34
申请人地址：	510090 广东省广州市越秀区东风东路729号;
主权项：	1.一种深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，所述方法包括： S1.从深海区域原位获取沉积物样品，并保持沉积物样品稳固； S2.对沉积物样品进行无损扫描处理，得到无损扫描处理后的沉积物样品图像信息； S3.基于图像信息初步确定沉积物样品中的各类物质； S4.对微塑料和宏塑料进行提取分析，获得微塑料和宏塑料在深海沉积物样本中原位的空间位置和坐标信息。 2.根据权利要求1所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S1中，在保持沉积物样品稳固时，沉积物样品内部不发生扰动。 3.根据权利要求1所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S2所述对沉积物样品进行无损扫描的技术为计算机断层扫描技术，对沉积物样品进行无损扫描处理的过程为： S21.将沉积物样品置于样品载物台上，调整沉积物样品，使其中轴线垂直于载物台； S22.设置计算机断层扫描所需的电压、电流及曝光时间参数，利用射线源发射X射线照射沉积物样品； S23.将沉积物样品划分为均一的体素，利用探测器接收穿透样品后的出射X射线； S24.通过在不同入射方向上对沉积物样品进行多次扫描，检测不同方向穿过沉积物样品后具有不同衰减值的X射线投影序列； S25.将X射线投影序列进行重建，得到原始投影数据的二维灰度图像； S26.采取直接反投影法对二维灰度图像进行图像重构，再对其进行滤波反投影处理，得到三维图像。 4.根据权利要求3所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S24所述的衰减值为X射线入射沉积物样品前后的X射线振幅变化，由此可获得沉积物样品中所有体素沿该方向衰减值的总和。 5.根据权利要求3所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S25所述将X射线投影序列进行重建的方法为Radon反变换法。 6.根据权利要求3所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，在步骤S26所述的三维图像对应沉积物样品中不同部位的灰度值不同，步骤S3中所述基于图像信息初步确定沉积物样品中的各类物质的过程如下：依次确认灰度值最高、灰度值次高、灰度值较高及灰度值最低的部位，结合形态，灰度值最高的部位确认为沉积物样品中贝壳；灰度值次高的部位，灰度区域分布最广，对应深海中的泥土；灰度值较高的部位对应形状为纤维状、片状、球状，对应塑料；灰度值最低的部位；确认为沉积物样品中的缝隙区域，表征为气态或孔隙水，具有不规则片状形态。 7.根据权利要求6所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S4所述对微塑料和宏塑料进行提取分析的过程为： S41.根据沉积物样品中的各类物质的灰度值差异，设置灰度值阈值，利用分水岭阈值划分法对灰度值阈值下的初步目标区域的边界进行划分； S42.确定初步目标区域内所包含的物质种类； S43.对初步目标区域内所包含的物质进行球度及紧密度公式计算，剔除目标区域内所包含的物质种类中的非塑料物质，保留塑料物质作为提取物。 8.根据权利要求7所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S41中，所述的灰度值阈值为泥土灰度值与塑料灰度值之间的灰度值，则利用分水岭阈值划分法划分的灰度值阈值下的初步目标区域包含的物质种类为：塑料、气泡及缝隙。 9.根据权利要求8所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，步骤S43所述的球度计算公式为：其中，Vp表示初步目标区域中某个目标物的体积，Sp表示初步目标区域中某个目标物的表面积；S表示球度；紧密度计算公式为： D＝V/V0 其中，根据初步目标区域中的灰度值信息，V表示绝对紧实状态下的某种物质的体积，V0表示实际体积；设置球度阈值，将初步目标区域包含的某种物质球度大于球度阈值的物质剔除，将初步目标区域包含的某种物质球度小于球度阈值的物质保留；设置紧密度阈值，将初步目标区域包含的某种物质紧密度小于紧密度阈值的物质剔除，将初步目标区域包含的某种物质紧密度大于紧密度阈值的物质保留。 10.根据权利要求9所述的深海沉积物中微塑料和宏塑料的无损探测分析方法，其特征在于，确定保留的塑料物质在沉积物样本中坐标和尺寸，将直径大于5mm的作为宏塑料，直径小于及等于5mm的作为微塑料，将宏塑料与微塑料分别提取，进一步获取微塑料和宏塑料在深海沉积物样本中原位的空间位置和坐标信息。
所属类别：	发明专利