基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土壤重金属检测领域，具体涉及一种基于微电极检测技术的土壤重金 属含量检测方法。
【背景技术】
[0002] 土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。但是随着工业的快速发 展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现 状及修复技术对农产品安全具有重要意义。而农田土壤重金属含量是反映农田土壤污染程 度的直接指标，为了评判土壤重金属的污染程度，需要检测土壤重金属含量。
[0003]然而，目前常用的土壤重金属含量检测方法，包括原子荧光光谱法、原子吸收光谱 法、电感耦合等离子体发射光谱、激光诱导击穿光谱法和X射线荧光光谱等。这些常用的检 测方法易受到干扰，准确性较差，且往往在一次实验过程中只能对一种重金属的含量进行 检测，而不能对多种重金属的含量进行检测。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法， 能够提高土壤中重金属含量检测的准确性，且能够在一次实验过程中对多种重金属的含量 进行检测。
[0005]为此目的，本发明提出一种基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法，包 括：
[0006]S1、将玻璃微电极和参比电极放入待测土壤样本的浸提液，其中，所述玻璃微电极 的前端灌充有第一长度的所述待测土壤样本中待测重金属的离子的液态离子交换剂液柱， 后端灌充有第二长度的电解液液柱，所述玻璃微电极使用电极固定器进行固定，所述玻璃 微电极和参比电极连接电化学工作站，所述浸提液为包含所述待测土壤样本中所有待测重 金属的离子的溶液；
[0007]S2、利用所述电化学工作站，采集所述玻璃微电极的电位，在所述电位变化平稳 后，计算第一时长的电位的平均值，通过将所述平均值代入预先计算的所述待测重金属的 离子浓度与电位的平均值的关系式，得到所述浸提液中所述待测重金属的离子浓度；
[0008]S3、根据所述浸提液中所述待测重金属的离子浓度计算所述待测土壤样本中的所 述待测重金属的含量。
[0009]本发明实施例所述的基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法，基于待测 重金属的离子浓度与电位的平均值的关系式计算待测土壤样本的浸提液中待测重金属的 离子浓度，并根据计算得到的离子浓度计算待测土壤样本中的待测重金属的含量，整个过 程中可能的干扰因素较少，因而利用本发明的检测方法检测出的待测重金属的含量较为准 确，同时，在一次检测的整个过程中，通过使用不同的液态离子交换剂可以对不同的待测重 金属的含量进行检测，因而相较于易受到干扰、在一次实验过程中只能对一种重金属的含 量进行检测的现有技术，本发明能够提高土壤中重金属含量检测的准确性，且能够在一次 实验过程中对多种重金属的含量进行检测。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法一实施例的流程 示意图。
【具体实施方式】
[0011] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0012] 如图1所示，本实施例公开一种基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方 法，包括：
[0013]S1、将玻璃微电极（口径可以为5-8μπι)和参比电极（为固体电极）放入待测土 壤样本的浸提液，其中，所述玻璃微电极的前端灌充有第一长度的所述待测土壤样本中待 测重金属的离子的液态离子交换剂（LIX，LiquidIon-exchange)液柱，后端灌充有第二长 度（15-20_左右）的电解液（待测重金属不同，所使用的电解液也不同）液柱，所述玻璃 微电极使用电极固定器进行固定（固定方法为：将电极固定器上的Ag/AgCl丝从电极后端 插入，并使其与电解液接触），所述玻璃微电极和参比电极连接电化学工作站，所述浸提液 为包含所述待测土壤样本中所有待测重金属的离子的溶液；
[0014]S2、利用所述电化学工作站，采集所述玻璃微电极的电位，在所述电位变化平稳 后，计算第一时长（可以为lmin-5min)的电位的平均值，通过将所述平均值代入预先计算 的所述待测重金属的离子浓度与电位的平均值的关系式，得到所述浸提液中所述待测重金 属的离子浓度（单位为mM);
[0015]S3、根据所述浸提液中所述待测重金属的离子浓度计算所述待测土壤样本中的所 述待测重金属的含量（单位为mg/kg)。
[0016] 本发明实施例所述的基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法，基于待测 重金属的离子浓度与电位的平均值的关系式计算待测土壤样本的浸提液中待测重金属的 离子浓度，并根据计算得到的离子浓度计算待测土壤样本中的待测重金属的含量，整个过 程中可能的干扰因素较少，因而利用本发明的检测方法检测出的待测重金属的含量较为准 确，同时，在一次检测的整个过程中，通过使用不同的液态离子交换剂可以对不同的待测重 金属的含量进行检测，因而相较于易受到干扰、在一次实验过程中只能对一种重金属的含 量进行检测的现有技术，本发明能够提高土壤中重金属含量检测的准确性，且能够在一次 实验过程中对多种重金属的含量进行检测。
[0017]可选地，在本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法的另一实施例 中，在所述将玻璃微电极和参比电极放入待测土壤样本的浸提液之前，还包括：
[0018]称取预设质量的所述待测土壤样本，放入预设容量的离心管，加入预设的浸提剂， 得到浸提后的溶液；
[0019] 在振荡器中对所述浸提后的溶液振荡第二时长，将振荡处理后的溶液静置第三时 长；
[0020] 对静置后得到的溶液进行过滤得到所述浸提液。
[0021] 本发明实施例中，土壤在短时间浸提后即可实现待测重金属含量的检测，即本发 明基于液态离子交换剂的离子选择性微电极检测技术的检测速度较快。
[0022] 可选地，在本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法的另一实施例 中，若所述待测重金属为镉，则所述预设质量为3g，所述预设容量为50ml，所述预设的浸提 剂为30ml0. 01mol/L的CaCl2溶液，所述第二时长为30min。
[0023] 可选地，在本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法的另一实施例 中，在所述通过将所述平均值代入预先计算的所述待测重金属的离子浓度与电位的平均值 的关系式，得到所述浸提液中所述待测重金属的离子浓度之前，还包括：
[0024]S40、将所述玻璃微电极和参比电极放入第一浓度的校正液，并利用所述电化学工 作站，采集所述玻璃微电极的电位，在所述电位变化平稳后，计算所述第一时长的电位的平 均值；
[0025]S41、按照步骤S40再计算一组已知浓度的校正液所对应的电位的平均值，其中， 步骤S40和步骤S41中所使用的校正液的浓度不同；
[0026]S42、基于计算得到的两组电位的平均值及其对应的校正液的浓度，采用能斯特方 程计算能斯特方程的截距和斜率，根据所述截距和斜率得到所述待测重金属的离子浓度与 电位的平均值的关系式，其中，所述关系式为〇=1〇Υ,C为所述待测重金属的离子浓度， ΓΛ电位的平均值，I为所述能斯特方程的截距，S为所述能斯特方程的斜率。
[0027] 本发明实施例中，当与待测重金属的离子相应的离子选择性电极（即玻璃微电 极）与含有待测重金属的离子的校正液接触时，电位Ε随校正液中的离子活度变化而改 变，遵守Nernst方程，也就是电位Ε与待测重金属的离子的浓度对数符合回归方程：Ε= s*igc+i，其中e为离子选择性电极的电位（检测过程中使用电位的平均值;i替代E)，C为 校正液的浓度，I为截距，S为斜率。校正过程中计算出二组校正液所对应的离子选择性电 极的电位的平均值Z之后，根据能斯特方程可以计算得到斜率S和截距I，如果斜率S的范 围满足29±5,则校正完成，经过校正的离子选择性电极才能应用于后续步骤的离子浓度的 测量。
[0028] 可选地，在本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法的另一实施例 中，所述步骤S41中所使用的校正液的浓度不小于步骤S40中所使用的校正液的浓度的10 倍。
[0029] 可选地，在本发明基于微电极检测技术的土壤重金属含量检测方法的另一实施例 中，在所述通过将所述平均值代入预先计算的所述待测重金属的离子浓度与电位的平均值 的关系式，得到所述浸提液中所述待测重金属的离子浓度之前，还包括：
[0030] S50、将所述玻璃微电极和参比电极放入第一浓度的校正液，并利用所述电化学工 作站，采集所述玻璃微电极的电位，在所述电位变化平稳后，计算所述第一时长的电位的平 均值；
[0031]S51、按照步骤S50再计算二组已知浓度的校正液所对应的电位的平均值，其中， 步骤S50和步骤S51中每一次所使用的校正液的浓度不同；
[0032]S52、基于计算得到的三组电位的平均值及其对应的校正液的浓度，采用能斯特方 程计算能斯特方程的截距和斜率，根据所述截距和斜率得到所述待测重金属的离子浓度与 电位的平均值的关系式，其中，所述关系式为，C为所述待测重金属的离子浓度， I为电位的平均值，I为所述能斯特方程的截距，S为所述能斯特方程的斜率。
[0033] 可选地