数显示土壤液联定仪

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近年来，激光诱导击穿光谱（LIBS）回收、采矿和金属分析等不同领域蓬勃发展，LIBS具有不需要样品制备、便携性、检测速度快等优势。与电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）和其他一些元素分析方法不同，LIBS存在一种巨大的" 矩阵效应" 。strong本文将讨论为什么土壤分析会成为LIBS一项引人注目的应用？/strong/ph1 label="标题居左" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: left margin: 0px 0px 10px "strong为什么选择土壤分析？/strong/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "土壤分析已经经历了一个多世纪的发展，安德森在1960年的文章《土壤试验的历史与发展》中记录了这一时期技术的进步，其主要侧重于磷的监测，也考虑到了钾和氮。他详细介绍了不同土壤类型如何提取相关物质的方法，以及土壤养分与作物产量关系的早期证据（早在1890年）。大约在同一时间（1957年），大卫· 赖斯· 加德纳向哈佛大学提交了题为" 美国全国合作土壤调查" 的博士论文，这是农业研究人员首次广泛进行的土壤科学综合调查。二战后的美国经济使得联邦和州一级的农业推广服务急剧扩大，土壤科学、除草剂、杀虫剂、抗病作物等研究大爆发，这使得从1950年代中期到今天农业生产力的显著提高。图 1 展示了农业生产率的发展。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/238e798e-7154-4b16-94da-6fafe6ebdd2c.jpg" title="fig1_s.jpg" alt="fig1_s.jpg"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "图 1：1866-2014年，美国每公顷玉米平均产量，来自数据世界，未经修改。/strongspan style="text-indent: 2em " /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "自然土壤分析自1960年以来发展至今，以经历数个阶段，过去十年来常见方法是收集一个田地不同地点的样本，在不到20英亩的田地中，随机地点采集了15到20个单独的样本。将采集的土壤混合，测试土壤中的pH水平、植物可用的N、P、K、Mg、Ca等物质的浓度。在某些情况下，还需要检测土壤中的有机质的百分比和微量金属，土壤检测实验室会采用多种方法检测，从滴定测量方法到ICP-MS。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(23, 54, 93) "strong如今，精准农业已成为最新的趋势，其对植物和土壤健康的测量越来越精确，需要更频繁的获取土壤信息，以便于更加精准的进行灌溉、虫害控制和施肥。/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(23, 54, 93) "strongLIBS土壤分析的早期研究主要侧重于土壤中的微量重金属的检测，但由于检测限达不到要求，分析精度不足，这个应用实施较为困难。/strong/span对于大多数有毒金属，LIBS 在土壤基质中的检测限大概为1到20ppm之间，这比检测土壤中所需的元素检测限高出一个数量级。每个地点土壤的变化以及土壤的粒状大小也是测量的潜在问题。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(23, 54, 93) "随着时间的推移，LIBS在土壤分析方面的应用已转向对高浓度元素的分析，如总碳、氮、磷和钾（称为NPK）、镁和钙。这些元素在土壤中的浓度水平远高于微量有毒金属，并可广泛应用于农学中进行测量土壤的健康。/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "使用LIBS的分析土壤健康的工作首先要做的是对土壤类型进行分类，然后应用适合的矩阵进行校准。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/d2e07909-a5cf-4218-be2f-0b7e11f3c683.jpg" title="fig2_s.jpg" alt="fig2_s.jpg"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "图2：三个主要成分的分数图应用于中国不同地区的8个未知土壤样本。/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(23, 54, 93) "strong这项工作由中国科学院南京土壤研究所的一个研究小组完成，他们使用LIBS并通过少量的计算，分析并预测了土壤的pH、阳离子交换能力（CEC）、土壤有机质（SOM）、以及总氮、总磷、总钾、可用磷和可用钾的浓度等特性。这项研究表明LIBS不仅仅能检测元素的浓度，更能预测整体土壤的状况。/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "上文的研究证实了使用LIBS确定土壤类型以及确定土壤状况（如pH）的可行性。span style="color: rgb(23, 54, 93) "strong最近的一项研究结合了这些特征，将土壤状况的信息与光谱信息串联，通过在调校和验证方法，来预测不同土壤情况的微量金属元素。/strong/span在调校期间，他们不断更改模型中的可调参数，直到校准的相对误差低于他们设定的固定阈值。通过随机交换不同土壤状况和相同浓度的光谱数据点，建立了一个可以应对数据波动、坚固耐用的模型。他们还想将这个模型应用到所有类型的土壤，创造一款通用的模型。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "作者将这种模型应用于LIBS的数据，其中涵盖4种不同的土壤类型，6种不同的元素浓度，每次检测重复6次。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/cf1dba16-83ca-4203-b978-5336dbf4abbc.jpg" title="fig4_s.jpg" alt="fig4_s.jpg"//pp style="text-align: center "strong style="text-indent: 0em "图3：Ag浓度在四种不同类型的土壤中，测量（a）通过单变量峰集成，而（b）使用所有四个类型的通用模型/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(23, 54, 93) "图 3 显示，右侧使用模型的预测浓度与测量到的参考浓度之间近乎完美的一致，证明了模型的可行性。/span/strong/ph1 label="标题居左" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: left margin: 0px 0px 10px "strong基于LIBS的土壤分析前景/strong/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(23, 54, 93) "strong一些企业努力已经开始研究相关应用。一家名为LogiAg的公司已经推出了一种名为 LaserAg的解决方案，该解决方案使用LIBS测量土壤和树叶的关键参数。/strong/span他们在加拿大与本地的实验室合作开发LIBS的解决方案，这些实验室具有区域特性，可根据情况进行修正，以适应当地土壤类型。修正需要从该区域采集500个样本，包括各种土壤类型和营养值等信息。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(23, 54, 93) "SciAps还推出了Z300 LIBS手持设备，用于测量土壤中的总有机碳。/span/strong他们使用了来自美国和加拿大的87个土壤样本对总有机碳测定进行校准，所呈现的校准曲线的R2值为0.8825，平均误差为0-7%，有机碳误差范围0.44%，strongspan style="color: rgb(23, 54, 93) "表明便携式 LIBS 系统可用于以中等精度对碳含量进行局部测定。/span/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(23, 54, 93) "strong迄今为止的研究和企业成果清楚的表明了基于LIBS的土壤分析解决方案的希望。其他便携式分析方法，如X射线荧光（XRF），不能测量轻元素，如氮或碳（XRF在土壤分析的某些方面也十分重要），/strong/spanXRF还需要更多的样品制备和与土壤的物理接触进行测量。LIBS系统的独特优势，使它作为下一代土壤分析仪成为可能性，并有助于精准农业的进一步发展。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(23, 54, 93) "由于需要弥补的矩阵效应，以及构建综合数据库所需的大量土壤样本，可能成为使用LIBS进行土壤分析的最大障碍。然而，基于LIBS的土壤分析似乎只是时间问题。敬请期待！/span/strong/p

蔬菜虽受重金属污染，但并未达到危险级别　　34家民间环保组织日前发布的《2010IT品牌供应链重金属污染调研》报告显示，包括东莞在内的珠三角地区，长久以来受重金属污染的状况没有得到缓解。日前，广东省生态环境与土壤研究所等部门也曾对东莞的蔬菜样品做过调查，证实镉、汞等重金属元素超标，要缓解此类污染，唯有减少工业“三废”的排放。　　塘厦镇一企业违法排污　　据了解，4月26日，马军所创立的公众环境研究中心与自然之友等34家民间环保组织一起发布《2010IT品牌供应链重金属污染调研》报告称，包括东莞在内的珠三角地区，长久以来受重金属污染的状况没有得到缓解，IT行业的重金属污染出乎意料地给这一地区带来了严重后果。在被披露的排污企业中，有一家正是来自东莞的塘厦镇。　　据马军介绍，建滔集团旗下的东莞万年富电子有限公司，在东莞市环境监察分局去年10月31日的突击检查中被发现擅自设置一条直径约10厘米的软管，连接污泥浓缩池的导排管预留口，该公司将未经处理的污泥及生产废水通过软管绕过标准化排放口直接排入下水道。被查处时，这家公司还存在每天约350吨废水无法说明去处、违法转移废蚀刻液和污泥等问题。　　据了解，马军所说的东莞万年富电子有限公司早已受到行政处罚，环保部门要求该公司彻底拆除偷排暗管，恢复废水处理设施正常运转，同时下发了限期整改书面通知，要求其加强废水处理设施管理力度，确保废水处理设施、在线监控系统正常运转，不得在地下引流偷排车间废水。虽然环保部门进行了处罚，但本月20日，有记者在该厂实地调查中发现，大门一旁的排污管道旁仍可以看到铜绿色散发刺鼻气味的粘稠废水。　　蔬菜污染未达危险级别　　东莞的重金属污染到底有多严重？据了解，广东省生态环境与土壤研究所、广东省农业环境综合治理重点实验室的有关专家曾对此进行过研究，他们选取东莞主要蔬菜生产基地的11种蔬菜48个样品的可食部分进行重金属含量测试，发现镉、汞超标率分别为11.6%和2.3%。研究还发现重金属元素含量超标的蔬菜均为叶菜类蔬菜，其中菠菜有四种重金属元素的含量在各品种蔬菜中最高。　　农业部蔬菜水果质量监督检验测试中心、华中农业大学等部门也对东莞主要蔬菜产区的112个蔬菜样品曾做过类似的调查，发现这些蔬菜受到不同程度的重金属污染，但大多数只是轻度污染，并未达到危险级别，绝大部分蔬菜可以放心食用。　　在分析蔬菜受重金属污染的原因时，参与调查的专家们所透露的一个因素与《2010IT品牌供应链重金属污染调研》报告不谋而合，都指出重金属元素主要来自土壤重金属污染，东莞工业生产发达，工业“三废”的排放对当地的环境带来了一定的负面影响。要解决东莞的重金属污染问题，专家们着重提出了一个建议，那就是严格控制蔬菜生产基地周围的环境质量，尤其是工业“三废”的排放。

(一)多功能土壤肥料检测仪测定项目土壤：铵态氮、有效磷、速效钾、有机质、碱解氮、硝态氮、全氮、全磷、全钾、有效钙、有效镁、有效硫、有效铁、有效锰、有效硼、有效锌、有效铜、有效氯、有效硅、pH、含盐量、水分；肥料：单质肥、复合肥中的氮、磷、钾等。有机肥、叶面肥(喷施肥)中各形态氮、磷、钾、腐植酸以及pH值、有机质，钙、镁、硫、硅、铁、锰、硼、锌、铜、氯等。植株:氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、铁、锰、硼、锌、铜、氯等。（二）多功能土壤肥料检测仪功能介绍1.操作系统：Android操作系统，主控须采用多核处理器，CPU主频≥1.8Ghz，大容量内存，运转速度快、稳定性强，无卡顿卡机现象。配带 USB 双接口，快速导出上传数据，快速导出上传数据。2.仪器采用7.0寸大屏幕，支持中英文一键切换，可存储打印检测结果,具备历史数据查询打印功能。3.内置中英文双语显示，一键切换，满足出口需求。4.自主研发科研级高精度检测模块，软件著作权证书号：软著登字第7934007号。5.仪器具有自身保护功能，可设置用户名及密码；配有指纹锁用于指纹登录，防止非工作人员操作查看实验数据。6.支持Wifi传输，数据可局域网和互联网数据上传，检测结果可直接传至云平台。7.内置作物图谱：根据各农作物营养缺失的图片，进行叶面对比，丰缺诊断。8.数据打印：内置热敏打印机，可打印出检测项目、检测单位、检测人员、检测时间、通道号、吸光度、含量（mg/kg）、二维码等信息。9.每台仪器配备专属的云平台账户密码，可通过电脑网页及手机微信查看。10.仪器内置样品前处理步骤以及上机检测步骤操作视频，点击仪器主界面即可观看，一对一指导教学，上手更快速简单！11.内置先进的定位器，实现每个通道定位精准；12.仪器配置四种（红、蓝、绿、橙）波长光源，光源波长稳定，寿命长达10万小时级别，重现性好，准确度高。13.仪器带有电压显示灯，实时显示当前电压值，保证操作过程的稳压状态，并带有断电保护功能，在突然断电时，可以对数据进行自动储存，以防数据丢失。14.内置测土配方施肥系统，直接输入养分检测结果，即可计算出一次性施肥量；可对百余种全国农业经济作物的目标产量计算推荐施肥量，配方施肥科学指导农业生产；测土配方施肥结果可打印，打印内容包含作物种类、肥料种类、目标产量、需求总量、建议施肥方案。15.土壤中速效N、P、K等多种养分一次性同时浸提测定。16.检测速度：在正常熟练程度下，测土壤铵态氮、磷、钾三项要20分钟(含土样前处理及药剂准备)，测肥料氮、磷、钾三项需50分钟左右，微量元素单项检测需20分钟左右。(三)多功能土壤肥料检测仪技术指标1.电源：交流220±22V直流12V+5V（仪器内置大容量锂电池）2.功率：≤5W3.量程及分辨率：0.001-99994.重复性误差：≤0.04%（0.0004，重铬酸钾溶液）5.仪器稳定性：一个小时内漂移小于0.3%（0.003，透光度测量）。仪器开机预热5分钟后，三十分钟内显示数字无漂移（透光度测量）；一个小时内数字漂移不超过0.3%（透光度测量）、0.001（吸光度测量）；两个小时内数字漂移不超过0.5%（0.005，透光度测量）。6.线性误差：≤0.2%（0.002，硫酸铜检测）