CN1884996A - 一种土壤溶液原位连续采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种由聚丙烯腈中空纤维滤芯采集管、溶液输送管和收集器组成的土壤溶液原位连续采集装置，其特征在于采集管弯曲成一个封闭环。本发明制作简单，抽取速度快，轻小实用，使用时不受采样深度限制，一次埋置滤芯后可多次抽取土壤溶液，在保证连续采集土壤溶液的同时可以采集土壤断面的土壤溶液，减小了单一点采样给试验带来的误差，采集的土壤溶液或土壤水可直接进行各种分析、测定，特别适用于根际动态及土壤溶液化学等研究。

Description

一种土壤溶液原位连续采集装置

一、技术领域

本发明涉及一种土壤溶液原位连续采集装置，该装置适用于土壤科学、植物营养科学和环境科学中对植物根际化学和土壤溶液化学的研究。

二、背景技术

土壤溶液或土壤孔隙水的原位连续采集是土壤科学研究中经常需要采用的一种研究方法。为了更方便地进行土壤科学研究，迫切需要一种方便、实用的土壤溶液原位连续采集装置(Soil Solution Sampler，简称3S)。目前，国内外在土壤科学研究中使用较普遍的是于二十世纪九十年代初发明的根际土壤溶液采集器(Rhizon Soil Moisture Sampler，简称Rhizon SMS)(吴龙华，土壤，1999年第1期P.54)。该装置是一种原位直接抽取土壤溶液的微型装置。标准Rhizon SMS由一支长10厘米、内径2.5毫米的多孔聚酯管，一支长12厘米、内径2.5毫米的PVC管和与该PVC管相接的螺旋型外凸连接器(Luer-Lock)三部分组成。在使用时，可以将多孔聚酯管直接插入到土壤中，如遇土层比较结实时，需预先在土中钻一直径为3.8毫米、长12厘米的水平或倾斜小孔，然后将取样器缓缓插入。这种采样器存在的主要问题是，采样时只能采集某一点的土壤溶液，当需要了解一个土壤断面的溶液状况时需要插入多根采集器，导致大幅增加采样成本。另一方面，在室内外研究浅层封闭土壤体系时，由于该装置采集器长度较长，无法根据所需深度进行调节，因而适用性受到一定限制。从装置成本来看，该采集器自发明以来，采集管均为一次性使用，一套装置的价格在人民币两千元以上，很难进行大规模的推广应用。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种采样时不受土层深度限制，且能自由选择采集深度的土壤溶液原位连续采集装置，此装置能够采集一个断面上的土壤溶液，减小了单一点采样给试验带来的误差，并且制作简单，方便实用，价格低廉。

本发明的技术解决方案为：一种由采集管(1)、溶液输送管(2)和收集器(3)组成的土壤溶液原位连续采集装置，其特征在于采集管(1)弯曲成一个封闭环，环的大小可依实际需要决定；

采集管(1)使用聚丙烯腈中空纤维滤芯；

将环形的空心采集管(1)的两端接入一根内径合适、长度自定的溶液输送管(2)中，使采集管(1)形成一个平面封闭环，采集管(1)与土壤溶液输送管(2)的连接处，用703或704硅胶粘合密封。使用该装置前，先挖开土层，把采集管(1)放置于所需土壤深度，然后盖上土壤，将土壤压实，足够长度的溶液输送管(2)可延伸至土壤表面。在需要采集土壤溶液时，用适当大小的收集器(3)与伸出地面的溶液输送管(2)相连，利用收集器(3)给整个管路施加一个负压，经过一段时间后，土壤溶液便进入到收集器(3)中，达到所需体积后，把收集器(3)与溶液输送管(2)断开，收集器(3)中采集到的土壤溶液可以直接进行相关分析测定。

四、附图说明

附图1是本发明的结构示意图。图中，(1)为采集管，(2)为溶液输送管，(3)为收集器，(4)为采集到的溶液。

五、具体实施方式

实施例1：在盆栽试验中使用本土壤溶液采集装置采集土壤溶液。在一个长65厘米，直径15厘米的圆柱型PVC筒中种植黑麦草，土壤为铜-锌复合污染土壤。取35厘米长、滤孔平均孔径为0.4～0.6微米、内径为1.5毫米的聚丙烯腈中空纤维滤芯(国产玖泰牌)一根，将其圈成环形，两端各留出3厘米长度，同时接入到内径3毫米、长度30厘米的硅胶管(国产兰格牌)中，同时用703硅胶在接头处四周进行封闭，空气中室温下放置24小时待胶水固化后备用，共做3套。在实验前，预先在圆柱型PVC筒的不同高度(分别为5厘米、25厘米、50厘米处)钻孔，孔的直径为4毫米左右(使硅胶管恰好能穿过)。以上工作完成后开始铺设采集管：向PVC圆筒底部装土至第一预定高度(5厘米)，将土壤铺平，放入已与硅胶管连接的采集管，将硅胶管从PVC筒内部预先钻好的小孔引出筒外，与35毫升的玻璃医用注射器相连，完成采集管铺设后继续填加土壤，每填加到一预定高度都按前法铺设采集管。最终土壤高度为60厘米，稍加压实，浇水施肥，3天后种植黑麦草，每个土柱内播入黑麦草种子3克，4天后黑麦草发芽，在整个试验过程中均保持土壤湿度为田间持水量的70％。20天后往土壤中加入适量的EDTA和EDDS络合剂，在以后7天的时间内，共用注射器抽取横断面土壤溶液4次，分别在1，3，5，7天抽取。在保持上述土壤含水量的前提下，每个采集装置均能抽取10毫升土壤溶液，耗时10分钟至30分钟。抽取出的土壤溶液澄清明亮，无需过滤可直接作为分析之用。

实施例2：在电动修复污染土壤的室内试验中运用本土壤溶液采集装置，可以方便的了解在电动修复过程中土壤溶液中各种离子的迁移变化情况。试验中安装模拟土柱的有机玻璃管长为12厘米、直径6.5厘米，在有机玻璃管上等距离钻5个孔用于安装土壤溶液采集器。取18厘米长、滤孔平均孔径为0.4～0.6微米、内径为1.5毫米的聚丙烯中空纤维滤芯一根(玖泰牌)，将其圈成环形，两端各留出2厘米长度同时接入到内径3毫米、长度20厘米的硅胶管中，同时用704硅胶在接头处四周进行封闭，空气中室温下放置24小时待胶水固化后备用。在使用时，向有机玻璃管内填充土壤，每填充到一钻孔时放入已与硅胶管连接的采集管，硅胶管通过钻孔伸出有机玻璃管，与25毫升的塑料医用注射器相连。如此安装好后把土层压实，将土柱与电动修复装置相连，通入水后使土壤饱和24小时后即可开始试验。在长达20天的电动修复试验过程中，共使用本土壤溶液采集装置采集土壤溶液5次，每个横放的土柱中可采集五个竖断面，每次、每断面采集土壤溶液5～10毫升，采集时间仅需3至5分钟。抽取出的土壤溶液澄清明亮，无需过滤可直接作为分析之用。

实施例3：溶液输送管(2)使用PVC管，装置的其余制作要求同实施例1、2.。

实施例4：野外大田实验中，为了研究施用重金属污染的畜禽粪对青菜地土壤溶液中重金属元素的动态变化，使用本发明进行了土壤溶液的连续采集和分析。根据试验需要，在土表下15厘米处横向埋设环形采集管，环形的直径大小为20厘米。溶液输送管使用硅胶管(兰格牌)或PVC管，长度大约25厘米。整个土壤溶液采集装置的制作方法与实施例1、2相同。在三个月的试验过程中，每10天左右抽取一次土壤溶液，每次采集溶液5～10毫升左右，采样时间大约15～30分钟左右(采样时间的长短主要由土壤的含水量决定)。抽取的土壤溶液可直接进行分析测定。

本发明在使用时能采集一个断面上的土壤溶液，减小了单一点采样给试验带来的误差，制作简单。由于可用售价更低的国产聚丙烯腈中空纤维滤芯替代国外同类产品中使用的多孔管，成本大幅下降，有利于推广应用。

Claims (5)

1.一种由采集管(1)、溶液输送管(2)和收集器(3)组成的土壤溶液原位连续采集装置，其特征在于采集管(1)弯曲成一个封闭环。

2.如权利要求1所述的土壤原位溶液采集装置，其特征在于采集管(1)采用聚丙烯腈中空纤维滤芯。

3.如权利要求1所述的土壤原位溶液采集装置，其特征在于溶液输送管(2)采用硅胶管或PVC管。

4.如权利要求1所述的土壤原位溶液采集装置，其特征在于采集管(1)和溶液输送管(2)的连接处用703或704硅胶粘合密封。

5.如权利要求1所述的土壤原位溶液采集装置，其特征在于收集器(3)采用玻璃或塑料医用注射器。