【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤环境检测，尤其涉及一种提高梯度薄膜扩散技术预测土壤中活性离子含量准确性的方法。
技术介绍
1、梯度薄膜扩散技术(dgt)是目前原位预测土壤活性离子含量具有较大应用前景的重要技术。dgt最初应用于水和沉积物中痕量元素的测定，然后应用于土壤中。dgt通过消耗土壤溶液中的活性离子，从而诱导活性离子从络合物和土壤固相分离再扩散至土壤溶液中。土壤是由矿物、有机质、水等多相物质组成的复杂系统，离子在土壤中扩散时容易受到矿物质、有机质等固相组分的吸附固定进而迁移扩散速率变慢，这与水体中离子扩散有很大差异。在dgt部署时，土壤固相组分的扩散阻力甚至会影响dgt装置或组件附近不稳定离子的供给耗尽。
2、dgt过去往往应用于水体或沉积物中，在土壤中应用较少。dgt应用于土壤时主要存在三个问题：一是土壤是含有机质、矿物质等复杂组分的固液气多相复杂体系，土壤组分与离子的相互作用对离子扩散具有重要影响，忽视土壤性质的影响采用统一的离子扩散系数去计算土壤中活性离子含量，这与土壤实际情况不符；二是水环境中水体的自然流动、单相体系属性等均可能加快离子扩散，不区分离子在水体和土壤中扩散差异有可能造成土壤中活性离子含量的错误评估；三是土壤具有高度的时空异质性，土壤含水量、阳离子交换量(cec)、有机质、质地等理化性质均会影响离子的扩散，忽视土壤性质对离子扩散的影响，采用统一的离子扩散系数会造成土壤中活性离子含量的高估或低估。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种提高梯度薄膜扩
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种提高梯度薄膜扩散技术预测土壤中活性离子含量准确性的方法，包括以下步骤：
4、(1)根据含水量需求，将土壤样品分别与水混合，进行目标离子的土-水扩散预平衡，得到土壤悬液和泥糊状土壤；
5、将所述土壤悬液采用磁力搅拌法进行dgt富集采样扩散动力学实验，将所述泥糊状土壤采用定量称取-恒温扩散法进行dgt富集采样扩散动力学实验；分别在0～8h内的不同时间从土壤悬液和泥糊状土壤内取出dgt装置，将所述dgt装置中dgt固定膜采用洗脱液进行洗脱，测定洗脱液中离子浓度ce，计算dgt固定膜固定的离子累积量m；建立dgt固定膜固定的离子累积量m和扩散时间的线性关系，通过线性拟合，得到dgt固定膜离子累积量和扩散时间的线性斜率slope；每次取出dgt装置后，将所得土壤悬液或泥糊状土壤离心，所得上清液即土壤溶液，测定土壤溶液中目标离子浓度csol；
6、所述离子累积量m的计算公式为：m＝(ce×(ve+vg))/fe，m的单位为nmol，ce为洗脱液中离子浓度，μmol/l，ve为洗脱液体积，ml；vg为dgt固定膜凝胶体积，ml；fe为洗脱效率，％；
7、(2)根据步骤(1)得到的slope和csol计算土壤中离子扩散系数dcal，cm2/s；离子扩散系数dcal的计算公式为：dcal＝(slope×δg)/(csol×a)，其中，slope为dgt富集采样扩散动力学的线性斜率，nmol/s；△g为dgt装置的滤膜和扩散膜厚度之和，cm；a为dgt装置的窗口面积，cm2；csol为土壤溶液中目标离子浓度，μmol/l；
8、(3)根据步骤(2)所得离子扩散系数dcal计算土壤中活性离子含量cdgt-cal，计算公式为：cdgt-cal＝(m×δg)/(dcal×a×t)，m为dgt固定膜固定的离子累积量，nmol；△g为dgt装置的滤膜和扩散膜厚度之和，cm；a为dgt装置的窗口面积，cm2；t为dgt在土壤中的提取时间，s。
9、优选的，所述目标离子为dgt固定膜固定的离子，所述目标离子包括重金属污染元素、营养元素和稀土元素中的一种或几种。
10、优选的，所述土壤悬液的含水量＞100％，所述泥糊状土壤的含水量为30～100％。
11、优选的，所述土壤悬液或泥糊状土壤在不同时间取样的dgt装置恒温条件相同。
12、优选的，步骤(3)所述dgt在土壤中的提取时间≥24h。
13、优选的，计算步骤(2)和步骤(3)所述dcal和cdgt-cal时，相应dgt固定膜固定的离子扩散自同样含水量、扩散温度、扩散源浓度的同一土壤悬液或泥糊状土壤。
14、优选的，所述土壤悬液或泥糊状土壤进行dgt富集采样扩散动力学实验前，进行搅拌混合或通过四分法取样。
15、本专利技术首先利用dgt装置采样，结合离子扩散动力学测定并计算土壤中的离子扩散系数，并将校正后的离子扩散系数用于土壤中活性离子含量的评估，该方法区分了土壤和水体中离子扩散系数的差异，研究了土壤不同理化性质对离子扩散系数的影响，修正了过去忽视土壤复杂组分与离子相互作用、土壤理化性质差异、土壤与水体扩散差异对离子扩散的影响，而盲目使用同一个扩散系数评估dgt提取态活性离子含量的预估偏差。本专利技术提供了一种操作简单的土壤离子扩散系数测定方法，并将测定的离子扩散系数用于精准校正土壤活性离子含量的评估，为正确评估土壤中营养元素和污染物的迁移扩散提供了技术支持，为克服dgt在土壤中的应用缺陷提供了新方法，具有较大应用前景。
16、本专利技术的方法可以测定并校正离子在土壤中的扩散系数提高梯度薄膜扩散技术预测土壤活性离子含量的准确性。由于dgt固定膜材料的多样性，可同步固定包括营养元素和重金属污染元素在内的多种离子，该方法可同时测定并校正多种离子扩散系数提高dgt预测活性离子含量的准确性，为土壤培肥和重金属污染调控提供评估依据。由于dgt为非破坏性原位被动采样技术，该方法可实时原位预测土壤中离子扩散系数和活性离子含量。因此本专利技术的方法可以充分兼顾土壤的高度时空异质性，考虑土壤含水量、cec、有机质、质地等理化性质对离子扩散的影响进而对dgt提取态活性离子含量进行精准校正。该方法弥补了由于忽视离子在土壤与水体中的扩散差异、土壤性质及土壤组分与离子相互作用的影响而使用统一扩散系数带来的土壤dgt提取态活性离子浓度的预估偏差。因此，本专利技术通过dgt非破坏性原位被动采样技术测定土壤中离子扩散系数，然后采用校正离子扩散系数实现土壤中活性离子含量的实时准确预估。
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1.一种提高梯度薄膜扩散技术预测土壤中活性离子含量准确性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标离子为DGT固定膜固定的离子，所述目标离子包括重金属污染元素、营养元素和稀土元素中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤悬液的含水量＞100％，所述泥糊状土壤的含水量为30～100％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤悬液或泥糊状土壤在不同时间取样的DGT装置恒温条件相同。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述DGT在土壤中的提取时间≥24h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算步骤(2)和步骤(3)所述Dcal和CDGT-cal时，相应DGT固定膜固定的离子扩散自同样含水量、扩散温度、扩散源浓度的同一土壤悬液或泥糊状土壤。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤悬液或泥糊状土壤进行DGT富集采样扩散动力学实验前，进行搅拌混合或通过四分法取样。
【技术特征摘要】
1.一种提高梯度薄膜扩散技术预测土壤中活性离子含量准确性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标离子为dgt固定膜固定的离子，所述目标离子包括重金属污染元素、营养元素和稀土元素中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤悬液的含水量＞100％，所述泥糊状土壤的含水量为30～100％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤悬液或泥糊状土壤在不同时间取样的dg...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭琳钰，徐仁扣，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：
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