实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置及使用方法
【专利说明】
(一)技术领域:
[0001]本发明涉及农产品产地中重金属浓度检测领域，特别是一种实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置及使用方法。
(二)【背景技术】:
[0002]我国农业环境监测技术及相关设备上存在的不足主要表现为:一是在监测信息采集方面，依然以手写后带回实验室抄录电脑然后上传到服务器端为主，这种方式不但消耗大量的时间，信息获取严重滞后，而且采集的信息在转手、抄录过程中错误、丢失等情况时有发生。二是在重金属检测设备方面，现有设备多以检测重金属全量为主，且需将样品带回实验室经过制样、上机检测、数据统计输出等过程，这种方式获得的重金属检测量不能真实反映重金属对农作物的危害情况，无法直接用于指导农产品安全生产。这些问题的存在严重影响了我国农业环境监测的信息化、快速化及准确化。因此需在加大研宄力度，弥补这一缺陷造成的影响。
(三)
【发明内容】
:
[0003]本发明的目的在于提供一种实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置及使用方法。本装置通过扩散膜模拟真实的植物根系吸收重金属离子，并实时监测吸收重金属离子的过程，能够很好的反应重金属在根系中的转移情况，并在一定程度上反映了土壤里的重金属浓度。
[0004]本发明的技术方案:实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置，其特征在于该装置包括待测室、原液室、固定件、扩散膜、三电极体系、搅拌磁子、电化学工作站、磁力搅拌器和容器上盖；所述待测室和原液室均为内部中空且带有一个接触面的类长方体，所述接触面上有一圆孔，所述原液室与待测室的接触面通过连接件固定连接，所述接触面之间夹有一对带有通孔的固定件，所述固定件之间夹有扩散膜，所述原液室和待测室上分别装配容器上盖，所述容器上盖上有三个螺纹孔，所述待测室的容器上盖与三电极体系螺纹连接，所述三电极体系的工作端通过待测室上盖的三个孔插入待测室内，三电极体系的非工作端与电化学工作站相连，所述原液室与待测室分别放置在磁力搅拌器上，原液室与待测室内分别放置有搅拌磁子。
[0005]上述所述固定件是硅胶垫或有机玻璃片。
[0006]上述所述固定件上的通孔呈圆形或方形。
[0007]上述所述连接件包括螺丝、螺母和垫片。
[0008]上述所述三电极体系由工作电极、参比电极和辅电极组成。
[0009]上述所述工作电极为玻碳电极或金电极。
[0010]上述实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置的使用方法，其特征在于具体步骤如下:
[0011](I)在一对固定件中间夹上与固定件同等面积的扩散膜，作为一个整体放在原液室和待测室中间，用连接件进行固定，保证不漏液；
[0012](2)接通电源，对电化学工作站进行参数设置；
[0013](3)连接三电极体系，对工作电极进行预处理；
[0014](4)向原液室和待测室同时加入与三电极体系适配的溶液；
[0015](5)将搅拌磁子放入原液室和待测室；
[0016](6)向原液室中加入待测样品，开始实验，实验的同时实时监测待测室中的重金属离子浓度；
[0017](7)实验结束，关闭电源。
[0018]上述所述步骤(2)中，参数设置包括沉积、扫描、清洗和设定循环次数。
[0019]上述所述步骤￠)中，实验过程包括沉积、扫描、清洗和循环。
[0020]上述所述步骤(6)中，实验采用的扫描方法为差分脉冲伏安法或线性扫描伏安法。
[0021]本发明的有益效果:
[0022](I)固定件上可以通过不同的孔和孔面积来影响离子扩散面积。
[0023](2)梯度扩散薄膜技术(The technique of diffusive gradients inthin-films，DGT)是一种用于提取水体、底泥和土壤中重金属生物有效态的技术，它是基于菲克(Fick)扩散第一定律，通过对在特定时间内测量穿过一定厚度的扩散膜的重金属离子含量，进而计算介质中重金属有效态含量的方法。DGT主要由扩散膜、结合膜和支撑固定膜材料的外套组成，其中扩散膜为介质中的离子态金属和有机结合易解离态金属提供扩散及解离通道。这两种重金属形态也是植物可吸收的主要形式，其提取的重金属活性部分与植物、动物吸收的重金属含量存在较好的相关性，是现在公认的提取重金属生物有效态较合理的方法。用DGT实现了植物根系吸收重金属的真实情况，可以使用于现场农产品产地重金属的测量。
[0024](3)电化学法是近几年发展较快的一种快速检测重金属的方法。该方法不仅操作简单、灵敏度高、检出限低，且可用于现场中重金属的快速测定，本装置基于扩散膜模拟植物根系吸收土壤重金属离子，利用线性扫描伏安法检测重金属浓度的方法，可以很好的实现农产品产地重金属的检测。通过电化学方法可以实现实时监测待测室里的重金属浓度，避免其它取样再测等方法所带来的误差。
[0025]通过以上几个要素可以实现实时在线监测重金属的扩散，并可以根据平衡时待测室中重金属的浓度大小来估计农田中重金属的浓度，有利于及时发现污染程度较高的土壤。
(四)【附图说明】:
[0026]图1为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置的结构示意图。
[0027]图2为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置中的原液室的俯视图。
[0028]图3为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置中的原液室的左视图。
[0029]图4为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置中的原液室和待测室的立体图。
[0030]图5为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置中的容器上盖的俯视图。
[0031]图6为本发明所涉实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置中的容器上盖的左视图。
[0032]其中，I为待测室，2为原液室，3为固定件，4为扩散膜，5为三电极体系，6为搅拌磁子，7为电化学工作站，8为磁力搅拌器，9为容器上盖。
(五)【具体实施方式】:
[0033]实施例1:实时监测模拟根系吸收土壤重金属的装置，其特征在于该装置包括待测室1、原液室2、固定件3、扩散膜4、三电极体系5、搅拌磁子6、电化学工作站7、磁力搅拌器8和容器上盖9 ;所述待测室I和原液室2均为内部中空且带有一个接触面的类长方体，所述接触面上有一圆孔，所述原液室2与待测室I的接触面通过连接件固定连接，所述接触面之间夹有一对带有通孔的固定件3，所述固定件3之间夹有扩散膜4，所述原液室2和待测室I上分别装配容器上盖9，所述容器上盖9上有三个螺纹孔，所述待测室I的容器上盖9与三电极体系5螺纹连接，所述三电极体系5的工作端通过待测室I上盖的三个孔插入待测室I内，三电极体系5的非工作端与电化学工作站7相连，所述原液室2与待测室I分别放置在磁力搅拌器8上，原液室2与待测室I内分别放置有搅拌磁子6。
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