[实用新型]一种便携式土壤重金属检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤重金属检测装置，更具体地，涉及一种便携式土壤重金属检测装置。

背景技术

土壤重金属污染是指土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，会最终导致食品安全。重金属污染通过食物链途径在植物、动物和人体内积累，对生态环境、食品安全和人体健康都构成严重的威胁。因此，加强对农田土壤重金属的监测和控制，对于有效防控重金属污染具有重要意义。

目前对土壤中的重金属含量进行检测，多需要在实验室内使用，例如火焰光度法或原子吸收分光光度计等，相对耗时费力，且成本高，无法做到快速、实时的动态监测。为提高对土壤中重金属含量的快速检测，近来，国内外涌现了一批基于光谱检测原理的重金属检测设备。例如，日本中央科学株式会社与环境资源系统综合研究所联合研发的Checkboy SOIL型分析仪，上海SINTEK公司研制的ST-4000便携式重金属检测仪。再如申请号为201410816225.4的中国专利申请，提供了一种基于X射线的土壤重金属检测方法及装置及系统；申请号为201410245001.2的中国专利申请，公开了一种基于压片法的土壤重金属含量的检测方法及装置，基本原理是基于太赫兹光谱技术。

上述检测装置能够对土壤重金属进行较准确的分析，但是，其耗时长、操作复杂、成本高，样品的特性会直接影响测量的稳定性，且无法满足田间现场环境下的土壤重金属快速检测的需求。因此，电化学检测技术由于其响应速度快、灵敏度高等特点，逐渐在物质含量的分析检测领域得到应用，如申请号为CN201511021464.1的中国专利申请，通过脲酶生物传感器获取底物中产生的电流信号从而进行检测；申请号为CN201210542944.2的中国专利申请，公开了一种基于离子选择膜技术的土壤重金属含量便携式快速检测仪，其采用固态离子选择性膜作为传感检测单元。

但是，采用电化学检测技术进行检测，选用固态离子选择性电极时其活化时间较长，影响检测效率，且土壤中的重金属含量由浸提剂浸提后得到的水溶液中，其重金属含量较少，经转化后得到的电信号比较微弱，且会伴随产生一些干扰信号，会影响对土壤中重金属含量的准确分析。

实用新型内容

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的便携式土壤重金属检测装置，以解决干扰信号影响重金属分析准确性的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种便携式土壤重金属检测装置，其包括：

用于将土壤重金属待测液中的待测重金属浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列，所述玻璃微电极阵列包括一个参比电极和至少一个工作电极，所述工作电极内灌充15μm-50μm长度的液态的Cd²⁺离子选择交换剂或15μm-50μm长度的液态的Pb²⁺离子选择交换剂；

与所述玻璃微电极阵列相连的前置放大装置，所述前置放大装置用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；

与所述前置放大装置相连的信号调理电路，所述信号调理电路用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；

与所述信号调理电路相连的数据处理装置，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。

进一步地，所述玻璃微电极阵列与所述前置放大装置通过插接的方式相连接。

进一步地，还包括：供给电能的电源，所述电源采用低纹波的电池。

进一步地，所述信号调理电路包括用于稳定信号的电压跟随电路和用于滤除噪声的滤波电容。

进一步地，所述数据处理装置包括采集卡和微处理器，所述采集卡具有16路采集通道，且所述采集卡的采集位数为16位。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于检测土壤中水分的水分传感器。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于监测环境温度的温度传感器。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于定位并记录采样位置信息的GPS。

本实用新型的有益效果主要如下：

(1)采用灌充有液态的离子选择交换剂的玻璃微电极阵列以获取对应土壤重金属含量的原始电信号，并通过前置放大装置对原始电信号进行放大处理后，由信号调理电路对放大后的增强电信号进行降噪处理，不仅能够提高由玻璃微电极阵列获取的原始电信号的强度，还能够有效的降低干扰信号的影响，提高分析检测的准确性；

(2)采用低纹波的电池提供电源，降低产生的干扰信号的强度，进一步降低干扰信号的影响；