基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤重金屬檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金 屬含量檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤是人類賴以生存的自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源。但是隨著工業(yè)的快速發(fā) 展、農(nóng)藥及化肥的廣泛使用，農(nóng)田土壤重金屬污染越來(lái)越嚴(yán)重，研究農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn) 狀及修復(fù)技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全具有重要意義。而農(nóng)田土壤重金屬含量是反映農(nóng)田土壤污染程 度的直接指標(biāo)，為了評(píng)判土壤重金屬的污染程度，需要檢測(cè)土壤重金屬含量。
[0003]然而，目前常用的土壤重金屬含量檢測(cè)方法，包括原子熒光光譜法、原子吸收光譜 法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜、激光誘導(dǎo)擊穿光譜法和X射線熒光光譜等。這些常用的檢 測(cè)方法易受到干擾，準(zhǔn)確性較差，且往往在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只能對(duì)一種重金屬的含量進(jìn)行 檢測(cè)，而不能對(duì)多種重金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法， 能夠提高土壤中重金屬含量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，且能夠在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)多種重金屬的含量 進(jìn)行檢測(cè)。
[0005]為此目的，本發(fā)明提出一種基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法，包 括：
[0006]S1、將玻璃微電極和參比電極放入待測(cè)土壤樣本的浸提液，其中，所述玻璃微電極 的前端灌充有第一長(zhǎng)度的所述待測(cè)土壤樣本中待測(cè)重金屬的離子的液態(tài)離子交換劑液柱， 后端灌充有第二長(zhǎng)度的電解液液柱，所述玻璃微電極使用電極固定器進(jìn)行固定，所述玻璃 微電極和參比電極連接電化學(xué)工作站，所述浸提液為包含所述待測(cè)土壤樣本中所有待測(cè)重 金屬的離子的溶液；
[0007]S2、利用所述電化學(xué)工作站，采集所述玻璃微電極的電位，在所述電位變化平穩(wěn) 后，計(jì)算第一時(shí)長(zhǎng)的電位的平均值，通過(guò)將所述平均值代入預(yù)先計(jì)算的所述待測(cè)重金屬的 離子濃度與電位的平均值的關(guān)系式，得到所述浸提液中所述待測(cè)重金屬的離子濃度；
[0008]S3、根據(jù)所述浸提液中所述待測(cè)重金屬的離子濃度計(jì)算所述待測(cè)土壤樣本中的所 述待測(cè)重金屬的含量。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例所述的基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法，基于待測(cè) 重金屬的離子濃度與電位的平均值的關(guān)系式計(jì)算待測(cè)土壤樣本的浸提液中待測(cè)重金屬的 離子濃度，并根據(jù)計(jì)算得到的離子濃度計(jì)算待測(cè)土壤樣本中的待測(cè)重金屬的含量，整個(gè)過(guò) 程中可能的干擾因素較少，因而利用本發(fā)明的檢測(cè)方法檢測(cè)出的待測(cè)重金屬的含量較為準(zhǔn) 確，同時(shí)，在一次檢測(cè)的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)使用不同的液態(tài)離子交換劑可以對(duì)不同的待測(cè)重 金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)，因而相較于易受到干擾、在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只能對(duì)一種重金屬的含 量進(jìn)行檢測(cè)的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠提高土壤中重金屬含量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，且能夠在一次 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)多種重金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法一實(shí)施例的流程 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0012] 如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)一種基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方 法，包括：
[0013]S1、將玻璃微電極（口徑可以為5-8μπι)和參比電極（為固體電極）放入待測(cè)土 壤樣本的浸提液，其中，所述玻璃微電極的前端灌充有第一長(zhǎng)度的所述待測(cè)土壤樣本中待 測(cè)重金屬的離子的液態(tài)離子交換劑（LIX，LiquidIon-exchange)液柱，后端灌充有第二長(zhǎng) 度（15-20_左右）的電解液（待測(cè)重金屬不同，所使用的電解液也不同）液柱，所述玻璃 微電極使用電極固定器進(jìn)行固定（固定方法為：將電極固定器上的Ag/AgCl絲從電極后端 插入，并使其與電解液接觸），所述玻璃微電極和參比電極連接電化學(xué)工作站，所述浸提液 為包含所述待測(cè)土壤樣本中所有待測(cè)重金屬的離子的溶液；
[0014]S2、利用所述電化學(xué)工作站，采集所述玻璃微電極的電位，在所述電位變化平穩(wěn) 后，計(jì)算第一時(shí)長(zhǎng)（可以為lmin-5min)的電位的平均值，通過(guò)將所述平均值代入預(yù)先計(jì)算 的所述待測(cè)重金屬的離子濃度與電位的平均值的關(guān)系式，得到所述浸提液中所述待測(cè)重金 屬的離子濃度（單位為mM);
[0015]S3、根據(jù)所述浸提液中所述待測(cè)重金屬的離子濃度計(jì)算所述待測(cè)土壤樣本中的所 述待測(cè)重金屬的含量（單位為mg/kg)。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例所述的基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法，基于待測(cè) 重金屬的離子濃度與電位的平均值的關(guān)系式計(jì)算待測(cè)土壤樣本的浸提液中待測(cè)重金屬的 離子濃度，并根據(jù)計(jì)算得到的離子濃度計(jì)算待測(cè)土壤樣本中的待測(cè)重金屬的含量，整個(gè)過(guò) 程中可能的干擾因素較少，因而利用本發(fā)明的檢測(cè)方法檢測(cè)出的待測(cè)重金屬的含量較為準(zhǔn) 確，同時(shí)，在一次檢測(cè)的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)使用不同的液態(tài)離子交換劑可以對(duì)不同的待測(cè)重 金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)，因而相較于易受到干擾、在一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只能對(duì)一種重金屬的含 量進(jìn)行檢測(cè)的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠提高土壤中重金屬含量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，且能夠在一次 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)多種重金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)。
[0017]可選地，在本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法的另一實(shí)施例 中，在所述將玻璃微電極和參比電極放入待測(cè)土壤樣本的浸提液之前，還包括：
[0018]稱取預(yù)設(shè)質(zhì)量的所述待測(cè)土壤樣本，放入預(yù)設(shè)容量的離心管，加入預(yù)設(shè)的浸提劑， 得到浸提后的溶液；
[0019] 在振蕩器中對(duì)所述浸提后的溶液振蕩第二時(shí)長(zhǎng)，將振蕩處理后的溶液靜置第三時(shí) 長(zhǎng)；
[0020] 對(duì)靜置后得到的溶液進(jìn)行過(guò)濾得到所述浸提液。
[0021] 本發(fā)明實(shí)施例中，土壤在短時(shí)間浸提后即可實(shí)現(xiàn)待測(cè)重金屬含量的檢測(cè)，即本發(fā) 明基于液態(tài)離子交換劑的離子選擇性微電極檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)速度較快。
[0022] 可選地，在本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法的另一實(shí)施例 中，若所述待測(cè)重金屬為鎘，則所述預(yù)設(shè)質(zhì)量為3g，所述預(yù)設(shè)容量為50ml，所述預(yù)設(shè)的浸提 劑為30ml0. 01mol/L的CaCl2溶液，所述第二時(shí)長(zhǎng)為30min。
[0023] 可選地，在本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法的另一實(shí)施例 中，在所述通過(guò)將所述平均值代入預(yù)先計(jì)算的所述待測(cè)重金屬的離子濃度與電位的平均值 的關(guān)系式，得到所述浸提液中所述待測(cè)重金屬的離子濃度之前，還包括：
[0024]S40、將所述玻璃微電極和參比電極放入第一濃度的校正液，并利用所述電化學(xué)工 作站，采集所述玻璃微電極的電位，在所述電位變化平穩(wěn)后，計(jì)算所述第一時(shí)長(zhǎng)的電位的平 均值；
[0025]S41、按照步驟S40再計(jì)算一組已知濃度的校正液所對(duì)應(yīng)的電位的平均值，其中， 步驟S40和步驟S41中所使用的校正液的濃度不同；
[0026]S42、基于計(jì)算得到的兩組電位的平均值及其對(duì)應(yīng)的校正液的濃度，采用能斯特方 程計(jì)算能斯特方程的截距和斜率，根據(jù)所述截距和斜率得到所述待測(cè)重金屬的離子濃度與 電位的平均值的關(guān)系式，其中，所述關(guān)系式為〇=1〇Υ,C為所述待測(cè)重金屬的離子濃度， ΓΛ電位的平均值，I為所述能斯特方程的截距，S為所述能斯特方程的斜率。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)與待測(cè)重金屬的離子相應(yīng)的離子選擇性電極（即玻璃微電 極）與含有待測(cè)重金屬的離子的校正液接觸時(shí)，電位Ε隨校正液中的離子活度變化而改 變，遵守Nernst方程，也就是電位Ε與待測(cè)重金屬的離子的濃度對(duì)數(shù)符合回歸方程：Ε= s*igc+i，其中e為離子選擇性電極的電位（檢測(cè)過(guò)程中使用電位的平均值;i替代E)，C為 校正液的濃度，I為截距，S為斜率。校正過(guò)程中計(jì)算出二組校正液所對(duì)應(yīng)的離子選擇性電 極的電位的平均值Z之后，根據(jù)能斯特方程可以計(jì)算得到斜率S和截距I，如果斜率S的范 圍滿足29±5,則校正完成，經(jīng)過(guò)校正的離子選擇性電極才能應(yīng)用于后續(xù)步驟的離子濃度的 測(cè)量。
[0028] 可選地，在本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法的另一實(shí)施例 中，所述步驟S41中所使用的校正液的濃度不小于步驟S40中所使用的校正液的濃度的10 倍。
[0029] 可選地，在本發(fā)明基于微電極檢測(cè)技術(shù)的土壤重金屬含量檢測(cè)方法的另一實(shí)施例 中，在所述通過(guò)將所述平均值代入預(yù)先計(jì)算的所述待測(cè)重金屬的離子濃度與電位的平均值 的關(guān)系式，得到所述浸提液中所述待測(cè)重金屬的離子濃度之前，還包括：
[0030] S50、將所述玻璃微電極和參比電極放入第一濃度的校正液，并利用所述電化學(xué)工 作站，采集所述玻璃微電極的電位，在所述電位變化平穩(wěn)后，計(jì)算所述第一時(shí)長(zhǎng)的電位的平 均值；
[0031]S51、按照步驟S50再計(jì)算二組已知濃度的校正液所對(duì)應(yīng)的電位的平均值，其中， 步驟S50和步驟S51中每一次所使用的校正液的濃度不同；
[0032]S52、基于計(jì)算得到的三組電位的平均值及其對(duì)應(yīng)的校正液的濃度，采用能斯特方 程計(jì)算能斯特方程的截距和斜率，根據(jù)所述截距和斜率得到所述待測(cè)重金屬的離子濃度與 電位的平均值的關(guān)系式，其中，所述關(guān)系式為，C為所述待測(cè)重金屬的離子濃度， I為電位的平均值，I為所述能斯特方程的截距，S為所述能斯特方程的斜率。
[0033] 可選地