检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置和方法与流程

本发明涉及土壤检测，尤其涉及一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置和方法。

背景技术：

目前，国内对土壤进行检测(检测氧化还原电位及pH)的方法通常是将土壤在野外取样，带回实验室用铂电极进行土壤氧化还原电位和pH的测定，但此种方法存在以下不足：对土壤的扰动较大；铂电极与土壤接触后需要很长一段时间才能平衡测得准确的氧化还原电位；土中的土粒与盐桥接触时会对测量结果产生较大影响。但，有时，由于实验室的实验需求，将土壤在野外取样带回进行检测也有一定需求。

国内外尚无可埋设在不同深度进行原位监测的相关仪器；目前已有的主要是进行浅层、土壤含水量比较大检测的仪器。

本发明基于以上现状，结合前人发明成果，发明出一种成本较低的原位检测土壤Eh和pH的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种简单，易于组装，成本低，能实现不同需求，能在负压条件下对不同深度土壤进行原位检测，并且可以取样进行异位检测的装置和方法。

本发明的实施可提供检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置，包括集水管、内抽气管、外抽气管、抽水管和检测探头，所述集水管包括两端开口的直筒管和U形的陶土头，所述陶土头为单向导通，所述陶土头设在直筒管的下端，所述直筒管的上端设有一橡胶塞，所述内抽气管和抽水管均穿过所述橡胶塞插在所述集水管中，并通过橡胶塞固定和密封，所述内抽气管的前端位于直筒管中，并靠近直筒管的管口，所述抽水管的前端位于所述陶土头内，并靠近陶土头的底端，所述抽水管的后端连通一集水室，所述外抽气管插在集水室中，所述检测探头穿过橡胶塞放入集水管中，所述检测探头的前端在陶土头内，所述检测探头连接检测计。

进一步，所述内抽气管和抽水管相对设置，所述检测探头设在内抽气管和抽水管的内侧。

进一步，所述检测探头通过电导线连接检测计，所述电导线的一端连接检测探头，所述电导线穿过橡胶塞，另一端连接检测计。

进一步，所述电导线的外侧包裹包线管，所述包线管和橡胶塞之间设有密封圈，实现固定和密封。

进一步，所述检测计为pH/mV计，所述检测探头为参比电极和指示电极，所述装置能应用于检测土壤的氧化还原电位和pH。

进一步，所述参比电极为饱和甘汞电极，所述指示电极为石墨烯/镍钴氧化物复合薄膜电极。

一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置的原位检测方法，包括以下步骤：

S1.检查和校正用保护液保护的检测探头；

S2.将检测探头放入集水管中，并安装内抽气管、抽水管、集水室和外抽气管，所述内抽气管、抽水管和外抽气管上均设有阀门，且内抽气管和外抽气管均连接动力装置；

S3.检查装置密闭性，装置密闭，注入检测探头的保护液，再将装置安装到待检测土壤中；

S4.打开内抽气管上的阀门，启动内抽气管的动力装置，内抽气管向外抽气，集水管中的压力降低，土壤中水分在压力作用下通过单向导通的陶土头进入集水管中，并在集水管中富集；

S5.集水管中的水分富集至检测探头能检测到时，关闭内抽气管的动力装置和阀门，等待检测，即实现原位检测；

S6.检测完成后，打开内抽气管上的阀门和抽水管上的阀门，利用外抽气管抽取，使土壤水溶液进入集水室；待土壤水溶液抽干后，利用抽水管向管内注入探头保护液。

一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置的异位检测方法，包括以下步骤：

S1.检查和校正用保护液保护的检测探头；

S2.将检测探头放入集水管中，并安装内抽气管、抽水管、集水室和外抽气管，所述内抽气管、抽水管和外抽气管上均设有阀门，且内抽气管和外抽气管均连接动力装置；

S3.检查装置密闭性，装置密闭，注入检测探头的保护液，再将装置安装到待检测土壤中；

S4.打开外抽气管和抽水管上的阀门，启动外抽气管的动力装置，外抽气管向外抽气，外抽气管先将集水室中的空气抽出，再将集水管中的空气抽出，集水管中的压力降低，土壤中水分在压力作用下通过单向导通的陶土头进入集水管中，并沿着抽水管进入集水室中，在集水室中富集；

S5.关闭外抽气管的动力装置和阀门，关闭抽水管的阀门，将集水室移动至待检测位置，实现异位检测；

S6.检测完成后，打开内抽气管上的阀门和抽水管上的阀门，利用外抽气管抽取，使土壤水溶液进入集水室；待土壤水溶液抽干后，利用抽水管向管内注入探头保护液。

与现有技术相比，本发明结构简单，设计巧妙；易组装，易拆卸，实用性强，成本低，能实现原位检测，克服异位检测的缺点，同时，能满足异位检测，且，本发明装置内保持负压，可以达到0.8个大气压，氧气的含量低，土壤溶液进入仪器后，在不与氧气接触的情况下完成直接检测或样品收集。

附图说明

图1是本发明一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置的一示意图。

图2是图1中橡胶塞的一放大图。

图3是本发明一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置进行原位和异位检测的一流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置，包括集水管1、内抽气管2、外抽气管3、抽水管4、检测探头5、橡胶塞6、集水室7、检测计8。

集水管1包括两端开口的直筒管11和U形的陶土头12，直筒管11和陶土头12的连接处密封，所述陶土头12为单向导通，所述陶土头12设在直筒管11的下端，集水管1的尺寸及其中各装置尺寸均可根据实际需要调整，优选地，集水管1的管口直径为7cm，管身长度为24.5cm，陶土头12的口径为7cm，长度为9.8cm。

请参考图2，橡胶塞6设在直筒管11的上端，为了形成一个压力环境保证抽水方便，且橡胶塞6的尺寸与直筒管11的管口尺寸相适配，橡胶塞6上钻有几个对称的孔61，在本实施例中，优选为4个，可根据实际需要进行钻取，分别用于插入内抽气管2、抽水管4和检测探头5，且孔的数量与其相一致，在对应孔中插入对应的内抽气管2、抽水管4和检测探头5后，形成密封，进而橡胶塞6与直筒管11间也形成密封。

插入内抽气管2、抽水管4的孔靠近管壁，插入检测探头5的孔靠近中心，即内抽气管2和抽水管4相对设置，所述检测探头5设在内抽气管2和抽水管4的内侧。

内抽气管2穿过所述橡胶塞6插在所述集水管1中，并通过橡胶塞6固定和密封，所述内抽气管2的前端位于直筒管11中，并靠近直筒管11的管口，由于气体较水轻，内抽气管2靠近管口便于将气体抽出，使水在集气管1的下端富集，内抽气管2的后端连接一动力装置(图中未示出)，内抽水管2上设有阀门21，启动动力装置，打开阀门21就可以通过内抽气管2将集水管1内气体抽出。

抽水管4穿过所述橡胶塞6插在所述集水管1中，并通过橡胶塞6固定和密封，抽水管4的前端位于所述陶土头12内，并靠近陶土头12的底端，距离底端的距离优选为10cm，由于气体较水轻，抽水管4靠近陶土头12的底端便于将进入陶土头的水及时抽出，抽水管4上设有一阀门41。

集水室7连通抽水管4的后端，所述外抽气管3插在集水室7中，外抽气管3上设有一阀门31,且外抽气管3连接一动力装置(图中未示出)，启动动力装置，打开阀门31就可以通过外抽气管3将集水室7内气体抽出，再打开阀门41，即可将集水管1内气体抽出。

检测探头5穿过橡胶塞6放入集水管1中，所述检测探头5的前端在陶土头12内，所述检测探头5连接检测计8，优选地，所述检测探头5通过电导线连接检测计8，所述电导线的一端连接检测探头5，所述电导线穿过橡胶塞6，另一端连接检测计8，为保护外露的电导线，同时固定检测探头5使之不会左右摆动，电导线的外侧包裹包线管9，所述电导线穿过橡胶塞6的位置，所述包线管9和橡胶塞6之间设有密封圈10，通过密封圈10实现固定和密封。

在本实施例中，检测计8为pH/mV计，所述检测探头5为参比电极51和指示电极52，参比电极51为饱和甘汞电极，所述指示电极52为电容较高的石墨烯/镍钴氧化物复合薄膜电极，即，在本实施例中，所述装置应用于检测土壤的氧化还原电位和pH。

请参考图3，一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置的原位检测方法，包括以下步骤：

仪器的制备：

S1.检查和校正检测探头5，检测探头5事先在保护液中保护；

S2.将检测探头5放入集水管1中，并安装内抽气管2、抽水管4、集水室7和外抽气管3，所述内抽气管2、抽水管4和外抽气管3上均设有阀门，且内抽气管2和外抽气管3均连接动力装置；

S3.检查装置密闭性，如若密闭不严可用胶水密闭,保证装置密闭；装置密闭，注入检测探头5的保护液；

原位检测:

S4.将装置安装到待检测土壤中；

S5.打开内抽气管2上的阀门21，启动内抽气管2的动力装置，内抽气管2向外抽气，集水管1中的压力降低，土壤中水分在压力作用下通过单向导通的陶土头12进入集水管1中，并在集水管1中富集；

S6.集水管1中的水分富集至检测探头5能检测到时，关闭内抽气管2的动力装置和阀门21，等待检测，即实现原位检测。

检测完成后，打开内抽气管2上的阀门和抽水管4上的阀门，利用外抽气管3抽取，使土壤水溶液进入集水室7；待土壤水溶液抽干后，利用抽水管4向管内注入探头保护液。

测完一个位置后，如需对下一个位置进行检测，需将检测探头5抽出，清洁、检查校正后再进行检测。

请参考图3，一种检测不同深度土壤pH和Eh的原位和异位检测装置的异位检测方法，包括以下步骤：

仪器的制备：

S1.检查和校正检测探头5，检测探头5事先在保护液中保护；

S2.将检测探头5放入集水管1中，并安装内抽气管2、抽水管4、集水室7和外抽气管3，所述内抽气管2、抽水管4和外抽气管3上均设有阀门，且内抽气管2和外抽气管3均连接动力装置；

S3.检查装置密闭性，如若密闭不严可用胶水密闭,保证装置密闭；装置密闭，注入检测探头5的保护液；

异位检测：

S4.将装置安装到待检测土壤中；

S5.打开外抽气管2和抽水管4上的阀门，启动外抽气管3的动力装置，外抽气管3向外抽气，外抽气管3先将集水室7中的空气抽出，再将集水管1中的空气抽出，集水管1中的压力降低，土壤中水分在压力作用下通过单向导通的陶土头12进入集水管1中，并沿着抽水管4进入集水室7中，在集水室7中富集；

S6.关闭外抽气管3的动力装置和阀门31，关闭抽水管4的阀门41，将集水室7移动至待检测位置，即实现异位检测。

检测完成后，打开内抽气管2上的阀门和抽水管4上的阀门，利用外抽气管3抽取，使土壤水溶液进入集水室7；待土壤水溶液抽干后，利用抽水管4向管内注入探头保护液。

测完一个位置后，如需对下一个位置进行检测，需将检测探头5抽出，清洁、检查校正后再进行检测。

本发明结构简单，设计巧妙；易组装，易拆卸，实用性强，成本低，能实现原位检测，克服异位检测的缺点，同时，能满足异位检测，且，本发明装置内保持负压，可以达到0.8个大气压，氧气的含量低，土壤溶液进入仪器后，在不与氧气接触的情况下完成直接检测或样品收集。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。