[發明專利]一種土壤或沉積物可溶性鐵的原位采樣裝置及其原位采樣測定方法

無效

• 申請號: 201010240920.2
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101915682A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 鄒元春;姜明;呂憲國
• 申請（專利權）人: 中國科學院東北地理與農業生態研究所
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14;G01N21/78
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種土壤或沉積物可溶性鐵采樣裝置及其采樣測定方法。

背景技術

土壤溶液和沉積物孔隙水中的可溶性鐵對環境變化響應敏感，在很大程度上參與了土壤和沉積物內部進行的很多物質轉化過程（如可溶物質的運移、礦物的溶解、有機物質的分解與合成等），對其它微量元素及核素的地球化學循環起著一定的控制作用。已有研究表明，可溶性鐵濃度的升高到一定程度后，可導致植物受到毒害、土壤溶液pH值的升高、土壤晶體交換位點上陽離子的置換以及磷和硅溶解性的增大等直接后果。因此，準確測定土壤或沉積物中的可溶性鐵成為相關研究的基礎和前提之一。

首先，傳統上對可溶性鐵的測定都需要破壞性采樣，將土壤或沉積物掘出，送實驗室離心，獲得土壤溶液或沉積物孔隙水，難以重復連續監測該點的可溶性鐵動態。實驗表明當pH?=?7，氧氣的分壓為0.21?大氣壓時，Fe²⁺的半氧化時間只有4分鐘，這是鐵價態難以穩定的內因，而鐵賦存環境中的鐵氧化或還原微生物作用與光化學氧化或還原作用又進一步增加了鐵價態的易變性。此外，有實驗證明即使使用鄰菲羅啉，樣品放置2.5小時后再固定Fe²⁺，對Fe²⁺的測值將顯著降低，因此需要快速的現場測定。傳統方法破壞性大，耗時長，無論酸化還是冷藏保存樣品都難以保證Fe²⁺不被氧化，測定結果準確度不高。由此可見，開發現場直接采樣測定技術是相關領域研究和應用的迫切需求。

其次，傳統方法直接利用鄰菲羅啉或菲洛嗪與Fe²⁺絡合顯色后，比色測定Fe²⁺含量，并利用化學還原劑光還原Fe³⁺后，比色測定總鐵含量，最后計算二者之差，得到Fe³⁺含量。然而，無論鄰菲羅啉法還是菲洛嗪法，單一絡合劑的使用在根本上都有一個缺憾，即單獨對Fe²⁺或Fe³⁺的絡合可能導致Fe²⁺-Fe³⁺平衡方程因為質量作用而向發生絡合的一側移動，從而使得被絡合鐵離子的測定值偏高。因此，比較理想的方法是同時穩定Fe²⁺和Fe³⁺。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統可溶性鐵的原位采樣測定方法存在的破壞性大，耗時長，無法同時穩定Fe²⁺和Fe³⁺，測定結果準確度低的問題，進而提供一種土壤或沉積物可溶性鐵的原位采樣裝置及其原位采樣測定方法。

本發明的一種土壤或沉積物可溶性鐵的原位采樣裝置由不銹鋼鉆頭、陶土集水管、第一不銹鋼管、第二不銹鋼管、塑料抽氣管、塑料抽水管、旋柄、抽氣管接口閥門、抽水管接口閥門和抽吸器組成，所述不銹鋼鉆頭固定安裝在陶土集水管的下端面上，第二不銹鋼管固定安裝在陶土集水管的上端面上，所述第一不銹鋼管的管壁上均勻開設有多個進水孔，第一不銹鋼管包覆在陶土集水管的外壁上，所述旋柄密封固定安裝在第二不銹鋼管的上端面上，所述塑料抽氣管和塑料抽水管并列插裝在第二不銹鋼管內，塑料抽氣管的上端穿出旋柄與抽氣管接口閥門連接，塑料抽氣管的下端置于陶土集水管內且位于陶土集水管的上部，塑料抽水管的上端穿出旋柄與抽水管接口閥門連接，塑料抽水管的下端置于陶土集水管內且位于陶土集水管的下部，所述抽吸器抽氣時與抽氣管接口閥門連接，抽吸器抽水時與抽水管接口閥門連接。

本發明的一種土壤或沉積物可溶性鐵的原位采樣測定方法的步驟為：

步驟一、在待測樣點壓住旋柄，不銹鋼鉆頭協同陶土集水管鉆入土壤或沉積物一定深度；

步驟二、關閉抽水管接口閥門，將抽吸器通過抽氣管接口閥門與塑料抽氣管連通，抽出陶土集水管內的空氣，獲得負壓；

步驟三、關閉抽氣管接口閥門，在土壤或沉積物中收集孔隙水40～50?mL；

步驟四、分別配置體積摩爾濃度為0.001?mol/L的EDTA和BPDS顯色劑；

步驟五、拔出抽吸器分別吸入15?mLEDTA和BPDS顯色劑后，與塑料抽水管連通；

步驟六、再利用抽吸器將收集的孔隙水30?mL吸入抽吸器，并與EDTA和BPDS顯色劑混合均勻后一起轉入50?mL棕色磨口玻璃瓶中，待液體溢出排出棕色磨口玻璃瓶內空氣后，旋緊蓋，送入實驗室；

步驟七、采用比色法測定Fe²⁺的含量，比色法的檢測波長為535?nm；