[发明专利]一种测量非饱和土壤中胶体运动分布的方法

说明书

本发明设计了一种测量非饱和土壤中胶体运动分布的方法，包括以下步骤：使用透明柱状容器装取原状土；充分饱和土柱，并确保无漏水、渗水现象发生；调配不同浓度的纳米二氧化钛胶体；浇注前需搅拌胶体溶液，使二氧化钛颗粒均匀分布于溶液中；将胶体浇于土柱表面；静置一段时间待土壤干燥后取出土柱，进行横向切片处理，获得圆柱状土柱样品；选配合适部件组建紫外成像系统，包括紫外光源、紫外通过滤镜及紫外相机，对样品进行紫外成像；处理样品图像，估算二氧化钛在各样品层的通量，求得二氧化钛体积，绘出体积分布图。本发明操作简易、方法清晰，在该领域具有独创性。

技术领域

本发明属于农业土壤测量技术领域，尤其涉及一种测量非饱和土壤中胶体运动分布的方法。

背景技术

非饱和区土壤是保持农业产量，维持和改善生态系统的基础，由于其不同程度的基质吸力也使其成为许多污染物进入地下水系统的渠道。胶体是一种较均匀混合物，分散质粒子直径在1-100nm之间，是一类介于粗分散体系和溶液之间的高度分散的多相不均匀体系，由于具有粒径小、比表面积大、表面带有电荷、以及丰富的表面官能团等特点，胶体成为土壤中最为活跃的因素之一，且在运动过程中，胶体会吸附重金属、有机农药以及有机污染物等物质，促使这些污染物进入深层土壤及地下水环境，因此，土壤中可移动性胶体的运动在很大程度上增加了污染物的危害范围及治理难度。

研究胶体在土壤中的运动特点可以为污染物的治理提供指导，使农业用地的土壤恢复工作更加合理有效，降低治理成本。实验室条件下的各种非破坏性监测技术，如荧光成像技术、光子辐射成像方法、透射电子显微镜技术等技术方法用于对饱和、非饱和条件下的胶体迁移进行监测，然而这些技术无法反映胶体在土壤中的运动情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量非饱和土壤中胶体运动分布的方法，操作简易、方法清晰，高效精确测量测量非饱和土壤中胶体运动分布。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种测量非饱和土壤中胶体运动分布的方法，该方法包括以下步骤，步骤一，装取原状土于柱状透明容器，充分饱和土柱；并确保无漏水、渗水现象发生。

步骤二，调配纳米二氧化钛胶体，并记录调配的浓度，将胶体浇于土柱表面并静置；浇注前需晃动胶体溶液，使纳米二氧化钛颗粒均匀分布于溶液中，待液体完全渗入土壤后，静置1-2天，保证二氧化钛胶体充分下渗。

步骤三，取出土柱，进行横向切片处理，获得柱状样品，每个样品厚度相等，厚度为0.5-1.5cm。

步骤四，选配合适部件组建紫外成像系统，包括紫外光源、紫外通过滤镜及紫外相机，对样品进行紫外成像。

步骤五，处理样品图像，计算二氧化钛在各样品层的通量，求得二氧化钛体积。并可绘出体积分布图。以二氧化钛胶体做为示踪剂，二氧化钛物理化学性质稳定，不与土壤中的物质发生化学反应，也不会被泥土颗粒覆盖表面，在泥土中可保持标准白色特性，无需进行显色处理，无毒，不会造成土壤污染。

按上述技术方案，所述步骤四中，进行紫外成像的光源波段为280nm以下，或者为380-400nm。

使用紫外成像技术，分析二氧化钛颗粒、紫外光源、紫外滤镜及紫外相机的紫外波段特点，组建紫外成像设备进行成像。纳米二氧化钛对紫外线的吸收波峰在310nm左右，从波峰向两侧，吸收度迅速下降。若280nm以下的成像光源波长，则选用的紫外通过滤镜的通过波长峰值应在光源波长的附近，且最好具有较宽的通带，以充分利用紫外光源。

紫外成像芯片也应对280nm以下的紫外波段有较好的激励响应，目前的紫外成像芯片分别针对275nm、420nm和560nm谱段的灵敏度进行优化，可选用使用对275nm谱段进行优化的芯片作为成像芯片的紫外相机。