CN116125040A - 一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 - Google Patents
一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116125040A CN116125040A CN202310102665.2A CN202310102665A CN116125040A CN 116125040 A CN116125040 A CN 116125040A CN 202310102665 A CN202310102665 A CN 202310102665A CN 116125040 A CN116125040 A CN 116125040A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- probe
- switching valve
- pipe
- soil
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000001690 micro-dialysis Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 117
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 11
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 claims 1
- 239000011359 shock absorbing material Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 31
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 31
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法，所述土壤自动采样装置系统包括注液单元，转换单元和探针单元；所述注液单元包括注射装置和第一多通道切换阀；所述转换单元包括至少2个第二多通道切换阀；所述注射装置通过接头和第一管材与所述第一多通道切换阀的中心孔连接；所述第一多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述第二多通道切换阀的中心孔连接；所述第二多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述探针单元连接。所述土壤自动采样装置系统，实现了一台注射装置控制几十甚至上百个探针，能够充分表征土壤溶液的组分变化，其通量高、便于携带、成本低，能够连续采样。
Description
技术领域
本发明属于土壤采样技术领域，尤其涉及一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法。
背景技术
土壤溶液中化学组分的时空变化能够反映土壤微生物活性，养分转化及生物有效性，渍水土壤溶解有机质和金属元素的积累，以及土壤中污染物质的转化与迁移等，对了解土壤环境和相关生物地球化学过程有重要意义。
微透析技术是一种将灌流取样和透析技术结合起来并逐渐完善的一种从生物活体内进行动态微量生化取样的新技术。市场上现有微透析采样系统主要为医疗和生物医学研究开发，主要用于医院和实验室，具有通量低且价格昂贵等缺点，限制了微透析技术在环境研究和农业场景的应用。
近年来土壤微透析是一种利用中空纤维膜管进行原位微区采样的技术，该技术具有时间和空间分辨率高，对周围微环境扰动少，原位被动采集溶质等特点，非常适用于采集土壤溶液。
目前，现有的土壤微透析采样系统由注射泵，注液管路和探针组成。注射泵以恒定低流速将纯水或稀盐溶液通过管路注入探针中。探针主体为一到若干厘米长的中空纤维膜管，埋于土壤中，膜管周边土壤溶液组分在浓度梯度诱导下扩散入探针内，形成透析液并在注射泵连续驱动下流出灌注液管路，管路出口可连接采样管或检测器，进行在线或离线分析。
现有土壤微透析系统由一台注射泵控制一到四个探针，适用于实验室内。而土壤环境的空间异质性高，土壤中的生物地球化学过程往往发生在以小时或天计的时间尺度，充分表征对应的土壤溶液组分变化同时需要几十甚至上百个探针。
因此，亟需开发一种通量高、便于携带、自动化，同时适用于野外和实验室内的土壤微透析采样系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法，所述土壤自动采样装置系统模组化、通量高、便于携带且成本低，可实现连续注液，重复采样。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统，所述土壤自动采样装置系统包括注液单元，转换单元和探针单元；
所述注液单元包括注射装置和第一多通道切换阀；
所述转换单元包括至少2个第二多通道切换阀；
所述注射装置通过接头和第一管材与所述第一多通道切换阀的中心孔连接；
所述第一多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述第二多通道切换阀的中心孔连接；
所述第二多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述探针单元连接。
本发明中，所述土壤自动采样装置系统还包括电源和通讯模组。所述转换单元包括至少1个转换模组，每个转换模组中设置有1-2个第二多通道切换阀。
本发明中，通过注液单元和转换单元设置多通道切换阀，实现了一台注射装置控制几十甚至上百个探针，能够充分表征土壤溶液的组分变化，所述土壤自动采样装置系统通量高、便于携带、成本低。
作为本发明优选的技术方案，所述注液单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有防震材料。
本发明所述防护装置便于携带，适用于野外作业。
优选地，所述第一多通道切换阀的出液孔与水样连接。
优选地，所述注液单元通过电源线和屏蔽线分别独立地与电源和通讯模组连接。
本发明中，采用电源线、屏蔽线将电源和通讯模组分别独立地与所述注液单元的快接插头连接；所述通讯模组包括上位机，通过USB串口通讯模块发送16进制指令，进而控制注射装置和第一多通道切换阀向探针单元注水或为注射装置补水。
作为本发明优选的技术方案，所述注射装置的体积为10-25mL，例如可以是10mL、12mL、14mL、16mL、18mL、20mL、22mL或25mL等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述注射装置的最小进样精度为0.416-2.083μL，例如可以是0.416μL、0.516μL、0.716μL、0.916μL、1.216μL、1.416μL、1.816μL或2.083μL等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一多通道切换阀至少为10通道。
优选地，所述接头的螺纹外径为6-7mm，例如可以是6mm、6.2mm、6.35mm、6.4mm、6.6mm、6.8mm或7mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述接头的压环为1.5-1.7mm，例如可以是1.5mm、1.54mm、1.58mm、1.6mm、1.64mm、1.68mm或1.7mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一管材的材质包括聚四氟乙烯。
本发明中，所述第一管材包括特氟龙管。
优选地，所述第一管材的外径为1.5-1.7mm，例如可以是1.5mm、1.54mm、1.58mm、1.6mm、1.64mm、1.68mm或1.7mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一管材的内径为0.7-0.9mm，例如可以是0.7mm、0.74mm、0.78mm、0.8mm、0.84mm、0.88mm或0.9mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述转换单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有防震材料。
优选地，所述第二多通道切换阀之间采用第一管材连接。
本发明中，多个所述第二多通道切换阀采用第一管材并联连接。
优选地，所述转换单元通过电源线和屏蔽线分别独立地与电源和通讯模组连接。
作为本发明优选的技术方案，所述第二多通道切换阀至少为10通道，优选为16通道。
作为本发明优选的技术方案，所述探针单元包括至少2个探针，例如可以是2个、5个、10个、15个、20个或30个等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为32个以上。
优选地，所述探针的两端分别独立地连接有第二管材。
本发明中，所述第二管材包括特氟龙管。
优选地，所述探针与所述第二管材的连接处采用树脂固定。
本发明中，将探针和第二管材的连接处涂抹树脂胶，放置12h使树脂胶完全固化。
优选地，所述探针的一端通过硅胶管与所述第二多通道切换阀的出液孔连接的第一管材套接。
本发明中，所述探针的另一端放置于样品收集装置中或采用硅胶帽封口。
作为本发明优选的技术方案，所述探针为中空纤维膜。
本发明中，所述探针的材质包括聚偏二氟乙烯(PVDF)。
优选地，所述探针的内径为0.8-1.2mm，例如可以是0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1.0mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm或1.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述探针的外径为1.8-2.2mm，例如可以是1.8mm、1.85mm、1.9mm、1.95mm、2.0mm、2.05mm、2.1mm、2.15mm或2.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述探针的长度为10-100mm，例如可以是10mm、30mm、50mm、70mm、90mm或100mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二管材的外径为1.1-1.3mm，例如可以是1.1mm、1.14mm、1.18mm、1.2mm、1.24mm、1.28mm或1.3mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二管材的内径为0.7-0.9mm，例如可以是0.7mm、0.74mm、0.78mm、0.8mm、0.84mm、0.88mm或0.9mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二管材的长度为20-30cm，例如可以是20cm、22cm、24cm、26cm、28cm或30cm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅胶管的外径为1.4-1.6mm，例如可以是1.4mm、1.44mm、1.48mm、1.5mm、1.54mm、1.58mm或1.6mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅胶管的内径为0.7-0.9mm，例如可以是0.7mm、0.74mm、0.78mm、0.8mm、0.84mm、0.88mm或0.9mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述硅胶管的长度为6-10mm，例如可以是6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供了一种土壤自动采样方法，所述土壤自动采样方法采用第一方面所述的土壤自动采样装置系统，所述土壤自动采样方法包括以下步骤：
(1)将第一多通道切换阀中的出液孔与水样连接，然后通过注射装置抽水，之后将水通过第二多通道切换阀注入与探针单元连接的第一管材内；
(2)将探针单元中探针的一端置于土壤中，经平衡后开始采样，将探针单元中探针的另一端置于样品管中，然后通过注射装置将水注入第二多通道切换阀与探针单元连接的第一管材内，最后透析液输出至样品管中。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述抽水的速度为400-600μL/s，例如可以是400μL/s、440μL/s、480μL/s、500μL/s、540μL/s、580μL/s或600μL/s等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述注入水的速度为80-120μL/s，例如可以是80μL/s、90μL/s、100μL/s、110μL/s或120μL/s等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述平衡的时间≥12h，例如可以是12h、13h、14h、15h、17h、19h、20h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述注入水的速度为1-4μL/s，例如可以是1μL/s、1.5μL/s、2μL/s、2.5μL/s、3μL/s、3.5μL/s或4μL/s等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述土壤自动采样方法中的采样过程可重复进行，相邻所述土壤自动采样的时间间隔≥6h，例如可以是6h、7h、8h、9h或10h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的基于微透析的土壤自动采样装置系统，通过注液单元设置多通道切换阀及转换单元设置多个多通道切换阀，实现了一台注射装置控制几十甚至上百个探针，能够充分表征土壤溶液的组分变化，所述土壤自动采样装置系统通量高、便于携带、成本低，能够连续采样。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的土壤自动采样装置系统的结构示意简图；
图2为本发明实施例1提供的探针单元的示意图；
图3为本发明实施例1采样后各层深度土壤中总有机碳(A)和总无机碳(B)的浓度图；
图4为本发明实施例2采样后各层深度土壤的三维荧光光谱图，其中(a)的土壤深度为6mm，(b)的土壤深度为-4mm，(c)的土壤深度为-28mm。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及土壤自动采样方法，所述土壤自动采样装置系统(结构示意简图如图1所示)包括注液单元，转换单元、探针单元、220V交流电和通信模组；
所述注液单元包括注射装置和10通道切换阀；所述注射装置的体积为15mL，最小进样精度为0.416μL；所述注液单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有海绵；通过电源线和屏蔽线分别独立地将220V交流电和通信模组与所述注液单元的快接插头连接；
所述注射装置通过倒锥接头和第一特氟龙管与所述10通道切换阀的1号出液孔连接；所述10通道切换阀的1号出液孔通过第一特氟龙管与装有水的装置连接；所述倒锥接头的螺纹为6.35mm、压环为1.6mm；所述第一特氟龙管的内径为0.8mm、外径为1.6mm；
所述转换单元为4个转换模组，所述转换模组包括2个16通道切换阀；2个所述16通道切换阀采用第一特氟龙管并联连接；所述转换单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有海绵；通过电源线和屏蔽线分别独立地将220V交流电和通信模组与所述转换单元的快接插头连接；
所述10通道切换阀的3-10号出液孔分别独立地通过倒锥接头和长度为50cm的第一特氟龙管与所述16通道切换阀的中心孔连接；
所述探针单元包括128个探针；所述探针的两端5mm处分别独立地与长度为30cm的第二特氟龙管连接(结构示意图如图2所示)；所述探针与所述第二特氟龙管的连接处通过环氧树脂胶固化；所述探针为PVDF中空纤维膜，其长度为100mm、内径为1.0mm、外径为2.0mm；所述第二特氟龙管的内径为0.8mm、外径为1.2mm；
128个所述探针通过倒锥接头和长度为40cm的第一特氟龙管与所述16通道切换阀的全部出液孔连接；通过硅胶管将所述探针的一端与所述16通道切换阀出液孔连接的第一特氟龙管套接；所述探针的另一端采样硅胶帽封口；所述硅胶管的长度为10mm、内径为0.8mm、外径为1.5mm；
所述土壤自动采样方法包括以下步骤：
(1)将10通道切换阀中的1号出液孔通过第一特氟龙管与装有水的肖特瓶连接，然后经通信模组发送指令，连通注射装置与10通道切换阀中的1号出液孔，以600μL/s的流速抽取25mL水，之后将5mL水以100μL/s的流速通过16通道切换阀注入与探针连接的第一特氟龙管内，确保管路注满水，其他探针按照上述步骤注水，每重复4次，将注射装置补水至25mL，128个探针连接的管路注满水后，探针的两端采用硅胶帽封口；
(2)将128个探针以水平方向叠放一个垂直平面，其中一端埋入淹水土壤中的深度为64mm，经探针内溶液与土壤溶液平衡12h后开始采样，将探针的另一端置于样品管中，然后经通信模组发送指令，通过注射装置依次向128个探针连接的管路中以2μL/s的流速注入200μL水，将透析液输送至样品管中，采样完成后，探针的两端采用硅胶帽封口，并注射装置补水至25mL；
(3)步骤(1)-步骤(2)的采样过程可重复进行，相邻两次采样的时间间隔≥6h。
各层土壤深度中总有机碳和总无机碳的浓度时间变化图如图3所示，表明本实施例提供的模组化、通量高的土壤自动采样装置系统进行土壤采样时，能够充分表征不同时间土壤溶液的组分变化。
实施例2
本实施例提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及土壤自动采样方法，所述土壤自动采样装置系统包括注液单元，转换单元、探针单元、220V交流电和通信模组；
所述注液单元包括注射装置和10通道切换阀；所述注射装置的体积为20mL，最小进样精度为1.416μL；所述注液单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有海绵；通过电源线和屏蔽线分别独立地将220V交流电和通信模组与所述注液单元的快接插头连接；
所述注射装置通过倒锥接头和第一特氟龙管与所述10通道切换阀的1号出液孔连接；所述10通道切换阀的1号出液孔通过第一特氟龙管与装有水的装置连接；所述倒锥接头的螺纹为6.35mm、压环为1.6mm；所述第一特氟龙管的内径为0.8mm、外径为1.6mm；
所述转换单元为2个转换模组，所述转换模组包括2个16通道切换阀；2个所述16通道切换阀采用第一特氟龙管并联连接；所述转换单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有海绵；通过电源线和屏蔽线分别独立地将220V交流电和通信模组与所述转换单元的快接插头连接；
所述10通道切换阀的3-6号出液孔分别独立地通过倒锥接头和长度为100cm的第一特氟龙管与所述16通道切换阀的中心孔连接；
所述探针单元包括64个探针；所述探针的两端5mm处分别独立地与长度为30cm的第二特氟龙管连接；所述探针与所述第二特氟龙管的连接处通过环氧树脂胶固化；所述探针为PVDF中空纤维膜，其长度为100mm、内径为1.0mm、外径为2.0mm；所述第二特氟龙管的内径为0.8mm、外径为1.2mm；
64个所述探针通过倒锥接头和长度为40cm的第一特氟龙管与所述16通道切换阀的全部出液孔连接；通过硅胶管将所述探针的一端与所述16通道切换阀出液孔连接的第一特氟龙管套接；所述探针的另一端采样硅胶帽封口；所述硅胶管的长度为10mm、内径为0.8mm、外径为1.5mm；
所述土壤自动采样方法包括以下步骤：
(1)将10通道切换阀中的1号出液孔通过第一特氟龙管与装有水的肖特瓶连接，然后经通信模组发送指令，连通注射装置与10通道切换阀中的1号出液孔，以500μL/s的流速抽取25mL水，之后将7.5mL水以100μL/s的流速通过16通道切换阀注入与探针连接的第一特氟龙管内，确保管路注满水，其他探针按照上述步骤注水，每重复3次，将注射装置补水至25mL，64个探针连接的管路注满水后，探针的两端采用硅胶帽封口；
(2)将64个探针以水平方向叠放一个垂直平面，其中一端埋入淹水土壤中的深度分别为0.5cm，2.5cm，5.0cm，经探针内溶液与土壤溶液平衡12h后开始采样，将探针的另一端置于样品管中，然后经通信模组发送指令，通过注射装置依次向64个探针连接的管路中以2μL/s的流速注入200μL水，将透析液输送至样品管中，采样完成后，探针的两端采用硅胶帽封口，并注射装置补水至25mL；
(3)步骤(1)-步骤(2)的采样过程可重复进行，相邻两次采样的时间间隔≥6h。
各层土壤深度中的三维荧光光谱图如图4所示，本实施例提供的土壤自动采样装置系统进行土壤采样时，能够充分表征不同深度土壤溶液的组分变化。
对比例1
本对比例提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及土壤自动采样方法，除了所述转换单元仅含有1个16通道切换阀以外，其他条件均与实施例1相同。
当转换单元仅含有1个16通道切换阀时，无法同时控制32个探针，不能够充分表征土壤溶液的组分变化。
对比例2
本对比例提供了一种基于微透析的土壤自动采样装置系统，所述土壤自动采样装置系统包括注射装置和4个探针，所述注射装置通过倒锥接头和特氟龙管与所述探针连接，通过通信模组控制注射装置。
当采样装置系统仅含有4个探针时，不能够充分表征土壤溶液的组分变化，也不能够重复进行采样。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种基于微透析的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述土壤自动采样装置系统包括注液单元，转换单元和探针单元；
所述注液单元包括注射装置和第一多通道切换阀；
所述转换单元包括至少2个第二多通道切换阀；
所述注射装置通过接头和第一管材与所述第一多通道切换阀的中心孔连接；
所述第一多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述第二多通道切换阀的中心孔连接；
所述第二多通道切换阀的出液孔通过接头和第一管材与所述探针单元连接。
2.根据权利要求1所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述注液单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有防震材料；
优选地，所述第一多通道切换阀的出液孔与水样连接；
优选地，所述注液单元通过电源线和屏蔽线分别独立地与电源和通讯模组连接。
3.根据权利要求1或2所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述注射装置的体积为10-25mL；
优选地，所述注射装置的最小进样精度为0.416-2.083μL；
优选地，所述第一多通道切换阀至少为10通道；
优选地，所述接头的螺纹外径为6-7mm；
优选地，所述接头的压环为1.5-1.7mm；
优选地，所述第一管材的材质包括聚四氟乙烯；
优选地，所述第一管材的外径为1.5-1.7mm；
优选地，所述第一管材的内径为0.7-0.9mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述转换单元放置于防护装置内，所述防护装置的内部填充有防震材料；
优选地，所述第二多通道切换阀之间采用第一管材连接；
优选地，所述转换单元通过电源线和屏蔽线分别独立地与电源和通讯模组连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述第二多通道切换阀至少为10通道，优选为16通道。
6.根据权利要求1-5任一项所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述探针单元包括至少2个探针，优选为32个以上；
优选地，所述探针的两端分别独立地连接有第二管材；
优选地，所述探针与所述第二管材的连接处采用树脂固定；
优选地，所述探针的一端通过硅胶管与所述第二多通道切换阀的出液孔连接的第一管材套接。
7.根据权利要求6所述的土壤自动采样装置系统，其特征在于，所述探针为中空纤维膜；
优选地，所述探针的内径为0.8-1.2mm；
优选地，所述探针的外径为1.8-2.2mm；
优选地，所述探针的长度为10-100mm；
优选地，所述第二管材的外径为1.1-1.3mm；
优选地，所述第二管材的内径为0.7-0.9mm；
优选地，所述第二管材的长度为20-30cm；
优选地，所述硅胶管的外径为1.4-1.6mm；
优选地，所述硅胶管的内径为0.7-0.9mm；
优选地，所述硅胶管的长度为6-10mm。
8.一种土壤自动采样方法，其特征在于，所述土壤自动采样方法采用权利要求1-7任一项所述的土壤自动采样装置系统，所述土壤自动采样方法包括以下步骤：
(1)将第一多通道切换阀中的出液孔与水样连接，然后通过注射装置抽水，之后将水通过第二多通道切换阀注入与探针单元连接的第一管材内；
(2)将探针单元中探针的一端置于土壤中，经平衡后开始采样，将探针单元中探针的另一端置于样品管中，然后通过注射装置将水注入第二多通道切换阀与探针单元连接的第一管材内，最后透析液输出至样品管中。
9.根据权利要求8所述的土壤自动采样方法，其特征在于，步骤(1)所述抽水的速度为400-600μL/s；
优选地，步骤(1)所述注入水的速度为80-120μL/s。
10.根据权利要求8或9所述的土壤自动采样方法，其特征在于，步骤(2)所述平衡的时间≥12h；
优选地，步骤(2)所述注入水的速度为1-4μL/s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310102665.2A CN116125040A (zh) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310102665.2A CN116125040A (zh) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116125040A true CN116125040A (zh) | 2023-05-16 |
Family
ID=86302598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310102665.2A Pending CN116125040A (zh) | 2023-02-13 | 2023-02-13 | 一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116125040A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101723883B1 (ko) * | 2016-07-25 | 2017-04-26 | (주)백년기술 | 일체형 산화반응조를 구비한 총유기탄소 측정장치 및 측정방법 |
| CN108827704A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-11-16 | 西交利物浦大学 | 一种原位土壤孔隙水取样器及取样方法和应用 |
| CN214374322U (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-08 | 中国科学院大气物理研究所 | 一种用于检测土壤无机氮含量的流动分析仪管路模块 |
| WO2022241099A2 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | In situ soil gas probes and sampling sytems |
-
2023
- 2023-02-13 CN CN202310102665.2A patent/CN116125040A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101723883B1 (ko) * | 2016-07-25 | 2017-04-26 | (주)백년기술 | 일체형 산화반응조를 구비한 총유기탄소 측정장치 및 측정방법 |
| CN108827704A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-11-16 | 西交利物浦大学 | 一种原位土壤孔隙水取样器及取样方法和应用 |
| WO2022241099A2 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | In situ soil gas probes and sampling sytems |
| CN214374322U (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-08 | 中国科学院大气物理研究所 | 一种用于检测土壤无机氮含量的流动分析仪管路模块 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宋静, 骆永明, 赵其国: "土壤溶液采样技术进展", 土壤, no. 02, 30 April 2000 (2000-04-30) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cowen et al. | Advanced instrument system for real-time and time-series microbial geochemical sampling of the deep (basaltic) crustal biosphere | |
| CN114540178B (zh) | 一种用于深海沉积物微生物培养实验的智能注液装置 | |
| US8338182B2 (en) | Methods and systems for fluid examination and remediation | |
| CN101477056A (zh) | 多通道发光细菌在线水质毒性监测装置及监测方法 | |
| CN113051710A (zh) | 一种深海沉积环境烷烃氧化过程定量模拟系统及方法 | |
| CN111397968B (zh) | 一种原位采集沉积物和湿地土壤中孔隙水与气体的装置 | |
| CN110734845B (zh) | 基于rov的深海极端环境微生物初级生产力原位检测装置及方法 | |
| CN112481077A (zh) | 一种微流控灌流培养装置及其灌流方法 | |
| CN102141535B (zh) | 酶注射式葡萄糖传感在线分析仪 | |
| CN109852532A (zh) | 一种全海深微生物核酸原位提取装置 | |
| CN113549545A (zh) | 深海冷泉生物高压控温模拟培养装置及其使用方法 | |
| CN104792769A (zh) | 水溶液样品中化合物的动态微萃取、检测联合装置及方法 | |
| CN101694476A (zh) | 一种细菌电阻抗检测方法及专用芯片 | |
| CN107299046B (zh) | 一种微生物原位分离和富集装置及方法 | |
| CN116125040A (zh) | 一种基于微透析的土壤自动采样装置系统及采样方法 | |
| CN101779113A (zh) | 样本制备设备 | |
| CN219596311U (zh) | 一种集成式多通道配液装置 | |
| CN212134230U (zh) | 一种水体分层采集装置 | |
| CN111289294A (zh) | 一种生物反应过程在线循环取样装置及取样方法 | |
| CN202093015U (zh) | 水体沉积物反硝化作用培养装置 | |
| CN116678678A (zh) | 一种深海多功能双腔体时序采样器及其工作方法 | |
| EP2816348A1 (en) | Electrochemical measurement device | |
| CN100510049C (zh) | 一种多通道组合式自动流体分配器 | |
| CN212646269U (zh) | 水溶液中磺胺甲恶唑残留检测的快速前处理装置 | |
| CN208350449U (zh) | 一种用于污水处理的多点位集成采样装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |