CN108132286A - 一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头 - Google Patents

一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头 Download PDF

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王铭
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Abstract

一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，它涉及一种用于测定湿地土壤氧化还原电位的探头，本发明为解决湿地不同深度土壤氧化还原电位同时测定的需求，进而发明了一种可同时测定湿地不同深度的土壤氧化还原电位的探头，可有效解决不同深度土壤氧化还原电位同时测定的难题，本发明将铂丝与铜丝焊接到一起，并将铂丝部分置于侧壁外，将空心管上下口以及铂丝穿出孔封住，将胶管包裹于空心管上，将铜丝穿过空心管，并从与胶管另一端连接的离心管侧壁上穿出，封住穿出孔，即得探头。

Description

一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头
技术领域
本发明涉及一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头。
背景技术
淹水造成的厌氧环境是湿地土壤最显著的特征之一，湿地土壤的形成与氧化还原条件直接相关。氧化还原电位是定量表征湿地土壤中电子可利用性、土壤通气和还原程度，诊断水文变化引起的湿地土壤代谢状况的重要指标。湿地研究工作通常需要同时对不同土壤深度下的氧化还原电位进行测定。然而，目前的铂电极探头和便携式电压表结合的装置仅能实现对单一深度的土壤氧化还原电位的测定。由于每次测定的时间间隔高达30分钟以上，因此，传统的测定单一深度土壤氧化还原电位的探头极大的限制了湿地研究工作的进度，无法满足大规模湿地土壤氧化还原电位测定的实际需求。同时，也无法满足对同一地点不同深度土壤氧化还原电位进行高精度同时测定的需求。因此，急需一种可同时测定湿地不同深度的土壤氧化还原电位的探头，以满足科学研究的实际需求。
发明内容
本发明为解决湿地不同深度土壤氧化还原电位同时测定的需求，进而发明了一种可同时测定湿地不同深度的土壤氧化还原电位的探头，可有效解决不同深度土壤氧化还原电位同时测定的难题，最大程度地优化监测时间。
本发明的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于它包括空心管、铂丝、铜丝、管和胶管；
所述的空心管为上下开口的空心管；空心管侧壁由上至下开设有至少两个通孔；
所述的铜丝与铂丝焊接在一起，形成铜丝-铂丝连接体；铜丝由环氧树脂包裹，铜丝与铂丝连接处采用防水的环氧聚酯进行密封；
将铜丝-铂丝连接体置于空心管内，铜丝-铂丝连接体一端由空心管侧壁开设的通孔穿出，并在通孔处的空心管的侧壁上标注测定深度，再由下方与其相邻的通孔穿入，然后将通孔进行密封；保证铜丝-铂丝连接体暴露于空心管外侧的部分仅为铂丝；
空心管底部进行密封，并对空心管顶部进行密封，且保证铜丝-铂丝连接体上端的铜丝部分露出；
将胶管一端套于空心管顶部，且铜丝-铂丝连接体上端的铜丝的露出部分从胶管内穿过，经与胶管另一端相连的管侧壁上开设的至少一个通孔穿出，在通孔处的管侧壁上标注与铜丝-铂丝连接体在空心管的侧壁上标注的同样测定深度值，并将通孔进行密封；同时将管的另一端用盖盖紧。
本发明包含以下有益效果：
本发明的探头可有效解决目前无法对同一地点不同深度湿地土壤氧化还原电位进行高精度同时测定的难题，对不同深度土壤氧化还原电位的测定时间总计不超过30分钟，最大程度地优化监测时间，可广泛用于湿地土壤氧化还原电位野外大规模测定与研究工作。
本发明的探头对同一地点不同深度湿地土壤氧化还原电位进行一次性同时测定，可最大程度地避免因对同一位置多次插入引起的对湿地土壤性状的干扰，同时避免因人为操作差异引起的数据误差，保证测定数据的一致性，增强数据的精度。
本发明的探头由空心管、铂丝、铜丝、管和胶管组成，成本低，操作简单，便于携带，可广泛应用于我国湿地土壤的研究工作中。
附图说明
图1为本发明的探头的结构示意图；
图2为图1中空心管1的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，它包括空心管1、铂丝2、铜丝3、管4和胶管5；
所述的空心管1为上下开口的空心管；空心管1侧壁由上至下开设有至少两个通孔；
所述的铜丝3与铂丝2焊接在一起，形成铜丝-铂丝连接体；铜丝3由环氧树脂包裹，铜丝3与铂丝2连接处采用防水的环氧聚酯进行密封；
将铜丝-铂丝连接体置于空心管1内，铜丝-铂丝连接体一端由空心管1侧壁开设的通孔穿出，并在通孔处的空心管1的侧壁上标注测定深度，再由下方与其相邻的通孔穿入，然后将通孔全部进行密封；保证铜丝-铂丝连接体暴露于空心管1外侧的部分仅为铂丝2；
空心管1底部进行密封，并对空心管1顶部进行密封，且保证铜丝-铂丝连接体上端的铜丝3部分露出；
将胶管5一端套于空心管1顶部，且铜丝-铂丝连接体上端的铜丝3的露出部分从胶管5内穿过，经与胶管5另一端相连的管4侧壁上开设的至少一个通孔分别穿出，在通孔处的管4侧壁上标注与铜丝-铂丝连接体在空心管1的侧壁上标注的同样测定深度值，并将通孔进行密封；同时将管4的另一端用盖盖紧。
具体实施方式二：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于铜丝-铂丝连接体在安装到空心塑料管上之前需要在pH为4的氢醌溶液中进行校正，在校正过程中，防止由环氧树脂包裹铜丝3与氢醌溶液接触。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于空心管1侧壁上开设的通孔，每两个相邻的通孔距离为1cm，且通孔的直径均为0.16cm。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于每个铜丝-铂丝连接体均是由直径为1.5cm，规格为20ga的铂丝2焊接在规格为18ga铜丝3上。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于将材质为环氧聚酯的离心管锥形结构6部分剪下与空心管1下方开口处固定连接进行密封。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于在材质为环氧聚酯的15mL离心管尾部2cm处剪开，将剪掉的尾部锥形结构6与空心管1下方开口处固定连接进行密封。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于将剪掉离心管锥形结构6后剩余的部分作为管4。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于胶管5一端套于空心管1顶部2cm处。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于胶管5的内径为0.95cm。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于空心管1顶部密封以及管4侧壁上通孔密封均是采用硅酮进行的。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于空心管1外径为1.11cm，内径为0.95cm，长为1m。根据测定深度的数量可对空心塑料管的直径进行适当的调整，以满足放置不同数量铂电极的需要。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于空心管1的通孔采用二合胶进行密封。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于空心管1开设有多个通孔，多个铜丝-铂丝连接体分别从其中一个通孔穿出，并从相邻的下方通孔穿入，然后将通孔进行密封；保证多个铜丝-铂丝连接体暴露于空心管1外侧的部分仅为铂丝2。
其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，它包括空心管1、铂丝2、铜丝3、管4和胶管5；
探头的组成：由一个空心塑料管(即空心管1)组成，外径为1.11cm，内径为0.95cm，长为1m；铂电极根据测定深度的需求依次暴露在空心塑料管(即空心管1)的外侧不同位置；根据测定深度的数量可对空心塑料管(即空心管1)的直径进行适当的调整，以满足放置不同数量铂电极的需要。唯一暴露在空心塑料管(即空心管1)外侧的电极部分是铂表面(即铂丝2)，空心塑料管(即空心管1)需要密封以防止测定时土壤孔隙水的污染。
每个铂电极是将1.5cm的规格为20ga的铂丝3直接焊接在绝缘的规格为18ga铜丝2上。每个探针(即铂电极)在安装到空心塑料管(即空心管1)上之前需要在pH为4的氢醌溶液中进行校正，注意防止环氧树脂绝缘的焊接铜丝2与溶液接触。连接探针铂丝3和铜丝2的焊接处使用防水的环氧聚酯进行密封以防止与周围介质的接触。铜丝2到探头上端的长度为1m以保证野外测量时有足够的长度。
探头的安装：根据已设定的不同测定深度，在空心塑料管(即空心管1)相应的位置各钻取一对小孔，每个小孔的直径为0.16cm，两孔之间相隔1cm，使铂丝3充分的暴露在空心塑料管(即空心管1)的外侧。各铂电极固定在两小孔之间，将铂电极从上侧的小孔穿出，然后从下侧的小孔塞回空心塑料管(即空心管1)。铂电极安装后使用二合胶将小孔密封，然后在上侧小孔处标注相应的测定深度。当各个深度的铂电极都安装完毕后，将空心塑料管(即空心管1)的两侧进行密封。空心塑料管(即空心管1)的底侧使用防水的环氧聚酯的锥尖密封。锥尖是由15mL的一次性的塑料离心管的尾部2cm处切割而来形成的离心管锥形结构6。这样不仅可以密封塑料管，同时也使探头容易插入湿地土壤中。使用硅酮密封胶将空心塑料管(即空心管1)的顶端密封，同时保证探针的铜丝部分露出。将空心塑料管(即空心管1)露出的铜丝小心的穿过内径为0.95cm的柔韧的胶管5，胶管5为壁厚为0.16cm的琥珀色乳胶管。胶管5包裹至塑料管顶部2cm处。胶管5的内径要小于空心塑料管(即空心管1)的外径。将去除锥心的离心管管身处进行打孔，然后将铜丝2插入到离心管(即管4)内，然后经过小孔穿出，对应相应的测定深度在离心管(即管4)管身进行标注。使用硅酮密封胶将小孔进行密封，将离心管(即管4)的管帽上紧。将胶管5套在离心管(即管4)上至2cm处。这时，探头已经全部密封，可同时测定湿地不同深度的土壤氧化还原电位的探头制作完成，可进行氧化还原电位的测定。
使用前，首先需要对探针进行校正。探针需经过pH为4的氢醌溶液校正到230mv。使用内径为2.86cm、长度为45cm，同时一头塞紧的PVC管装入pH为4的饱和氢醌溶液用以校正探针。将探头插入到PVC管内，使PVC管内溶液浸没探头最上侧的探针。将甘汞参比电极稍微插入到PVC管里接触缓冲的氢醌溶液。使用便携式电压表连接测定代表不同土壤深度的铜丝，记录测定的mv值归零标准化。这样，野外测定时，氧化还原电位实际值为电压表测定值加上230mv。
使用便携式电压表、甘汞参比电极和铂电极进行氧化还原电位的测定。将探头插入到待测湿地土壤中然后稳定大约30分钟。将甘汞参比电极轻轻压入到测定的湿地土壤表层一小段距离确保良好的电接触。使用弹簧夹将便携式电压表和探头上连接不同深度铂电极的铜丝连接，然后进行记录。氧化还原电位实际值为电压表测定值加上230mv。

Claims (10)

1.一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于它包括空心管(1)、铂丝(2)、铜丝(3)、管(4)和胶管(5)；
所述的空心管(1)为上下开口的空心管；空心管(1)侧壁由上至下开设有至少两个通孔；
所述的铜丝(3)与铂丝(2)焊接在一起，形成铜丝-铂丝连接体；铜丝(3)由环氧树脂包裹，铜丝(3)与铂丝(2)连接处采用防水的环氧聚酯进行密封；
将铜丝-铂丝连接体置于空心管(1)内，铜丝-铂丝连接体一端由空心管(1)侧壁开设的通孔穿出，并在通孔处的空心管(1)的侧壁上标注测定深度，再由下方与其相邻的通孔穿入，然后将通孔进行密封；保证铜丝-铂丝连接体暴露于空心管(1)外侧的部分仅为铂丝(2)；
空心管(1)底部进行密封，并对空心管(1)顶部进行密封，且保证铜丝-铂丝连接体上端的铜丝(3)部分露出；
将胶管(5)一端套于空心管(1)顶部，且铜丝-铂丝连接体上端的铜丝(3)的露出部分从胶管(5)内穿过，经与胶管(5)另一端相连的管(4)侧壁上开设的至少一个通孔穿出，在通孔处的管(4)侧壁上标注与铜丝-铂丝连接体在空心管(1)的侧壁上标注的同样测定深度值，并将通孔进行密封；同时将管(4)的另一端用盖盖紧。
2.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于铜丝-铂丝连接体在安装到空心塑料管上之前需要在pH为4的氢醌溶液中进行校正，在校正过程中，防止由环氧树脂包裹铜丝(3)与氢醌溶液接触。
3.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于空心管(1)侧壁上开设的通孔，每两个相邻的通孔距离为1cm，且通孔的直径均为0.16cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于空心管(1)开设有多个通孔，多个铜丝-铂丝连接体分别从其中一个通孔穿出，并从相邻的下方通孔穿入，然后将通孔进行密封；保证多个铜丝-铂丝连接体暴露于空心管(1)外侧的部分仅为铂丝(2)。
5.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于每个铜丝-铂丝连接体均是由直径为1.5cm，规格为20ga的铂丝(2)焊接在规格为18ga铜丝(3)上。
6.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于将材质为环氧聚酯的离心管锥形结构(6)部分剪下与空心管(1)下方开口处固定连接进行密封。
7.根据权利要求6所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于在材质为环氧聚酯的15mL离心管尾部2cm处剪开，将剪掉的离心管锥形结构(6)与空心管(1)下方开口处固定连接进行密封。
8.根据权利要求6或7所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于将剪掉离心管锥形结构(6)后剩余的部分作为管(4)。
9.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于胶管(5)一端套于空心管(1)顶部2cm处。
10.根据权利要求1所述的一种用于测定湿地不同深度土壤氧化还原电位的探头，其特征在于空心管(1)顶部密封以及管(4)侧壁上通孔密封均是采用硅酮进行的。
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