實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置及使用方法
【專利說明】
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地中重金屬濃度檢測領(lǐng)域，特別是一種實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置及使用方法。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]我國農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及相關(guān)設(shè)備上存在的不足主要表現(xiàn)為:一是在監(jiān)測信息采集方面，依然以手寫后帶回實驗室抄錄電腦然后上傳到服務(wù)器端為主，這種方式不但消耗大量的時間，信息獲取嚴(yán)重滯后，而且采集的信息在轉(zhuǎn)手、抄錄過程中錯誤、丟失等情況時有發(fā)生。二是在重金屬檢測設(shè)備方面，現(xiàn)有設(shè)備多以檢測重金屬全量為主，且需將樣品帶回實驗室經(jīng)過制樣、上機檢測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計輸出等過程，這種方式獲得的重金屬檢測量不能真實反映重金屬對農(nóng)作物的危害情況，無法直接用于指導(dǎo)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)。這些問題的存在嚴(yán)重影響了我國農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的信息化、快速化及準(zhǔn)確化。因此需在加大研宄力度，彌補這一缺陷造成的影響。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置及使用方法。本裝置通過擴散膜模擬真實的植物根系吸收重金屬離子，并實時監(jiān)測吸收重金屬離子的過程，能夠很好的反應(yīng)重金屬在根系中的轉(zhuǎn)移情況，并在一定程度上反映了土壤里的重金屬濃度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置，其特征在于該裝置包括待測室、原液室、固定件、擴散膜、三電極體系、攪拌磁子、電化學(xué)工作站、磁力攪拌器和容器上蓋；所述待測室和原液室均為內(nèi)部中空且?guī)в幸粋€接觸面的類長方體，所述接觸面上有一圓孔，所述原液室與待測室的接觸面通過連接件固定連接，所述接觸面之間夾有一對帶有通孔的固定件，所述固定件之間夾有擴散膜，所述原液室和待測室上分別裝配容器上蓋，所述容器上蓋上有三個螺紋孔，所述待測室的容器上蓋與三電極體系螺紋連接，所述三電極體系的工作端通過待測室上蓋的三個孔插入待測室內(nèi)，三電極體系的非工作端與電化學(xué)工作站相連，所述原液室與待測室分別放置在磁力攪拌器上，原液室與待測室內(nèi)分別放置有攪拌磁子。
[0005]上述所述固定件是硅膠墊或有機玻璃片。
[0006]上述所述固定件上的通孔呈圓形或方形。
[0007]上述所述連接件包括螺絲、螺母和墊片。
[0008]上述所述三電極體系由工作電極、參比電極和輔電極組成。
[0009]上述所述工作電極為玻碳電極或金電極。
[0010]上述實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置的使用方法，其特征在于具體步驟如下:
[0011](I)在一對固定件中間夾上與固定件同等面積的擴散膜，作為一個整體放在原液室和待測室中間，用連接件進行固定，保證不漏液；
[0012](2)接通電源，對電化學(xué)工作站進行參數(shù)設(shè)置；
[0013](3)連接三電極體系，對工作電極進行預(yù)處理；
[0014](4)向原液室和待測室同時加入與三電極體系適配的溶液；
[0015](5)將攪拌磁子放入原液室和待測室；
[0016](6)向原液室中加入待測樣品，開始實驗，實驗的同時實時監(jiān)測待測室中的重金屬離子濃度；
[0017](7)實驗結(jié)束，關(guān)閉電源。
[0018]上述所述步驟(2)中，參數(shù)設(shè)置包括沉積、掃描、清洗和設(shè)定循環(huán)次數(shù)。
[0019]上述所述步驟￠)中，實驗過程包括沉積、掃描、清洗和循環(huán)。
[0020]上述所述步驟(6)中，實驗采用的掃描方法為差分脈沖伏安法或線性掃描伏安法。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022](I)固定件上可以通過不同的孔和孔面積來影響離子擴散面積。
[0023](2)梯度擴散薄膜技術(shù)(The technique of diffusive gradients inthin-films，DGT)是一種用于提取水體、底泥和土壤中重金屬生物有效態(tài)的技術(shù)，它是基于菲克(Fick)擴散第一定律，通過對在特定時間內(nèi)測量穿過一定厚度的擴散膜的重金屬離子含量，進而計算介質(zhì)中重金屬有效態(tài)含量的方法。DGT主要由擴散膜、結(jié)合膜和支撐固定膜材料的外套組成，其中擴散膜為介質(zhì)中的離子態(tài)金屬和有機結(jié)合易解離態(tài)金屬提供擴散及解離通道。這兩種重金屬形態(tài)也是植物可吸收的主要形式，其提取的重金屬活性部分與植物、動物吸收的重金屬含量存在較好的相關(guān)性，是現(xiàn)在公認(rèn)的提取重金屬生物有效態(tài)較合理的方法。用DGT實現(xiàn)了植物根系吸收重金屬的真實情況，可以使用于現(xiàn)場農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬的測量。
[0024](3)電化學(xué)法是近幾年發(fā)展較快的一種快速檢測重金屬的方法。該方法不僅操作簡單、靈敏度高、檢出限低，且可用于現(xiàn)場中重金屬的快速測定，本裝置基于擴散膜模擬植物根系吸收土壤重金屬離子，利用線性掃描伏安法檢測重金屬濃度的方法，可以很好的實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬的檢測。通過電化學(xué)方法可以實現(xiàn)實時監(jiān)測待測室里的重金屬濃度，避免其它取樣再測等方法所帶來的誤差。
[0025]通過以上幾個要素可以實現(xiàn)實時在線監(jiān)測重金屬的擴散，并可以根據(jù)平衡時待測室中重金屬的濃度大小來估計農(nóng)田中重金屬的濃度，有利于及時發(fā)現(xiàn)污染程度較高的土壤。
(四)【附圖說明】:
[0026]圖1為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置中的原液室的俯視圖。
[0028]圖3為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置中的原液室的左視圖。
[0029]圖4為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置中的原液室和待測室的立體圖。
[0030]圖5為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置中的容器上蓋的俯視圖。
[0031]圖6為本發(fā)明所涉實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置中的容器上蓋的左視圖。
[0032]其中，I為待測室，2為原液室，3為固定件，4為擴散膜，5為三電極體系，6為攪拌磁子，7為電化學(xué)工作站，8為磁力攪拌器，9為容器上蓋。
(五)【具體實施方式】:
[0033]實施例1:實時監(jiān)測模擬根系吸收土壤重金屬的裝置，其特征在于該裝置包括待測室1、原液室2、固定件3、擴散膜4、三電極體系5、攪拌磁子6、電化學(xué)工作站7、磁力攪拌器8和容器上蓋9 ;所述待測室I和原液室2均為內(nèi)部中空且?guī)в幸粋€接觸面的類長方體，所述接觸面上有一圓孔，所述原液室2與待測室I的接觸面通過連接件固定連接，所述接觸面之間夾有一對帶有通孔的固定件3，所述固定件3之間夾有擴散膜4，所述原液室2和待測室I上分別裝配容器上蓋9，所述容器上蓋9上有三個螺紋孔，所述待測室I的容器上蓋9與三電極體系5螺紋連接，所述三電極體系5的工作端通過待測室I上蓋的三個孔插入待測室I內(nèi)，三電極體系5的非工作端與電化學(xué)工作站7相連，所述原液室2與待測室I分別放置在磁力攪拌器8上，原液室2與待測室I內(nèi)分別放置有攪拌磁子6。
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