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网上资料:农产品及其产地环境中重金属快速检测关键技术研究王志强 【摘要】:农产品是食品的源头,农产品质量安全关系到人民群众的身体健康和生命安全,而农产品质量安全又直接取决于农产品的产地环境。近年来,随着中国工业的快速发展以及农药化肥在农业生产中的过量施用,农产品产地环境以及主要农产品中的重金属污染问题日益严重,已成为制约我国农业可持续发展的一个突出问题。开展适用于农业生产实际需要的重金属快速检测关键技术研究,将会对农产品产地环境管理、农产品供应链全程可追溯以及保障农产品质量安全具有重要意义。 电化学检测技术具有仪器成本低、检测速度快、便于操作、易于实现自动化等优点,因此被广泛应用于环境监测、生物样本分析以及食品药品监控等多个领域。如何利用电化学检测技术实现对农产品及其产地环境中的重金属污染进行快速、准确地检测,是当前农业信息技术研究领域内的一个热点课题。传统的电化学传感器存在诸如检测灵敏度低、稳定性差以及抗干扰能力弱等缺点,同时其检测仪器体积大、成本高,不合适在一线农业生产中推广使用。近年来,电化学、纳米材料学、微电子学和计算机科学的快速发展及多学科融合,为上述问题的解决提供了一种新的途径。 本文以主要农产品及其产地环境中重要的土壤和灌溉水为研究对象,将纳米材料技术与电化学传感技术相结合,研究开发了多个高灵敏度、低成本的重金属传感器;针对现有电化学检测仪器存在的诸如设备成本高、体积大等问题,结合微电子技术及虚拟仪器技术,研制了用于电化学重金属快速检测的低功耗、便携式检测仪器;将开发的重金属传感器与便携式检测仪器相结合,构建了一套适合于在农村基层诸如乡镇一级农技站使用的快速、高效、低成本的重金属检测平台。具体研究内容包括以下几个方面: 1.研制了一种高灵敏度、低成本的镉离子电化学传感器。采用导电物质分子导线作为粘合剂,制作了一种新型碳糊电极,在电极表面进一步修饰Nafion膜和锡膜,并采用方波阳极溶出伏安法对农田灌溉水中的镉离子进行检测。实验结果分析表明,利用分子导线制作的碳糊电极具有较好的导电性和电化学活性。修饰Nafion膜和锡膜使传感器具备了较好的检测灵敏度、稳定性以及抗干扰能力。在最优检测条件下,传感器的线性工作范围为1.0~80.0μg/L,线性回归方程为ip=-0.2065+0.3621c(ip:μA,c:μgL-1),检测限为0.13μg/L。利用该电极对多个农田灌溉水样本中的重金属镉进行测定,检测结果与原子吸收光谱法测量结果对照分析表明,该传感器具有良好的检测准确性和可靠性。 2.采用新型材料离子液体作为粘合剂,结合石墨粉制作了一种新型碳糊电极,在电极表面进一步修饰金膜,然后采用方波阳极溶出伏安法对农田灌溉水中的汞离子进行了检测。实验结果分析表明,利用离子液体制作的碳糊电极具有较好的离子导电性和电化学活性。采用金膜对电极进行修饰提高了传感器对汞离子的检测灵敏性和选择性。在最优检测条件下,传感器的线性工作范围为1.0~80.0μg/L,线性回归方程为ip=0.9535+0.4955c=(ip:μA,c:μgL-1),检测限为0.16μg/L。利用该传感器对农田灌溉水样本中的汞离子浓度进行了测定,检测结果与ICP-MS检测结果对照分析表明,该传感器具有很好的检测准确性。 3.研制了一种低成本、高灵敏度的“可抛弃”式电化学传感器,并将其用于对土壤样本中的铅和镉含量进行检测。首先采用丝网印刷技术,结合导电性浆料,制作了一种集成式丝网印刷电极,然后在工作电极表面再修饰碳纳米管/Nafion复合材料,采用原位镀铋膜的方式结合方波阳极溶出伏安法,实现了对重金属铅和镉的同步检测。实验结果分析表明,采用碳纳米管/Nafion复合物质对电极进行修饰后,可有效提高传感器的比表面积以及电子传输率,结合高灵敏、低毒的铋膜,该传感器对重金属铅和镉显示出了良好的检测灵敏性。在最优检测条件下,传感器对铅和镉的线性检测范围为1.0~80.0μg/L,铅离子的线性回归方程为ip=0.0329+0.3721c(ip:μA,c:μgL-1),检测限为0.8μg/L。镉离子的线性回归方程为ip=0.0615+0.6634c,检测限为0.5μg/L。利用该传感器对多个实际土壤样本中的生物有效态铅、镉含量进行了测定试验,结果分析表明该传感器具有集成度高、准确性好等优点,可用于对农田土壤中的铅和镉污染进行快速检验和评估。 4.研制了一种基于石墨烯/聚对氨基苯磺酸/锡膜复合修饰的镉离子电化学传感器,并将该传感器用于对大米样本中的镉含量进行检测。制备时以玻碳电极为基底,分别采用电化学沉积法和电聚合方法在电极表面修饰石墨烯和聚合物膜,然后采用原位镀锡膜方式,结合方波阳极溶出伏安法实现了对镉离子的灵敏测量。试验结果分析表明,石墨烯修饰层能够较大的提高电极的比表面积以及表面电子传输率,聚合物修饰层能够提高传感器的阳离子交换能力和抗干扰能力,结合高灵敏、低毒的锡膜,该传感器对镉离子显示出了良好的检测灵敏性。在最优检测条件下,传感器的线性工作范围为1.0~70.Oμg/L,线性回归方程为ip=1.6239c+0.0073(ip:μA,c:μgL-1),检测限为0.05μg/L。多个实际大米样本检测结果分析表明,该传感器具有检测速度快、准确性好、重现性高等优点,可用于对农产品中的镉含量进行高精度定量分析。 5.将微电子技术与虚拟仪器技术相结合,研发了一种便携式重金属快速检测仪器系统。该仪器基于电化学方波阳极溶出伏安法原理,由上位机软件和下位机硬件电路组成。上位机软件基于Labview平台开发,主要负责完成向仪器硬件发送检测指令和工作参数、接收下位机采集到的数据以及对检测结果进行分析和定量计算等功能。下位机以MSP430混合信号处理器为控制核心,结合恒电位电路、I/V转换电路、滤波电路、串口通信电路等硬件设备,实现了电化学分析过程中信号的激发以及检测数据的采集和传输功能。采用该仪器对多个实际土壤以及农田灌溉水样本中的铅、镉和汞离子进行了测定试验,结果分析表明,该仪器具有检测精度高、准确性好、速度快、功耗低等优点,较适合于对农产品及其产地环境中重金属进行快速检测和分析。
在现代环境保护和农业发展中,土壤污染已成为一个严峻的问题,尤其是重金属污染对人类健康和生态系统构成了严重威胁。传统的土壤重金属检测方法不仅耗时耗力,而且往往需要将土壤样品送往实验室进行分析,这在时效性和便捷性上都存在一定的局限。近年来,随着科技的进步,便携式土壤重金属检测仪因其便携性、快速检测能力和高精度的特点,逐渐成为精准监测土壤污染的重要工具。 便携式土壤重金属检测仪的技术优势主要体现在其快速测量、高精度和操作简便等方面。即使是在野外条件下,也能提供稳定的数据。同时,仪器设计为用户友好,操作简单方便,即使是非专业人士也能快速掌握使用方法,这极大地提高了仪器在实际应用中的价值。便携式设计使得仪器可以在田间、工地甚至偏远地区进行现场检测,无需等待实验室分析,为快速决策提供了支持。 IN-ZS300土壤重金属检测仪功能介绍:1.操作系统:Android5.1操作系统,四核处理器主控,CPU主频≥1.8Ghz,16G大容量内存,运转速度快、稳定性强,无卡顿卡机现象,生产厂家提供程序的计算机软件著作权证书。2.7.0寸彩色液晶显示屏(分辨率:1024*600),背光可见便于野外实验操作,仪器外尺寸:470*340*210mm;仪器面板尺寸432*292mm。3.内置中英文双语显示,一键切换,无缝对接。4.密码登录及指纹登录双重保护,可根据需求设置多账户,保障检测数据的安全和分类。5.内置时钟芯片,连接WIFI时可自动校准时间,可同步显示当前的年、月、日、小时、分钟,确保检测数据可以追溯。6.GPS定位功能:可以实时显示卫星定位经纬度,明确当前检测位置。7.数据打印:内置热敏打印机(无需更换色带),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、重金属含量、以及二维码等信息。8.土壤重金属检测仪支持查看全部历史检测记录,以及上传所有检测数据。9.土壤重金属检测仪支持WIFI数据上传,检测结果可直接传至专属云数据中心,分配企业专属云农业数据中心账户,该账户中心可查看不同检测人员的上传数据。平台数据可直接以表格形式导出到电脑。10.仪器配备双USB接口,可导出历史检测数据。电脑查看时以表格呈现。 总之,便携式土壤重金属检测仪以其便携性、快速检测能力和高精度的特点,在精准监测土壤污染中发挥着重要作用。通过提供及时而可靠的数据,这些仪器不仅促进了环境治理和农业生产的科学化管理,也为实现可持续发展贡献了力量。随着技术的不断进步,便携式土壤重金属检测仪将在未来发挥更大的作用,为土壤污染监测提供更多可能性。
[size=16px] 土壤肥料养分速测仪通常用于快速检测土壤中的营养元素和其他化学性质,包括重金属含量。检测土壤中的重金属需要特定的方法和技术。以下是一般步骤,但请注意,具体的方法可能因仪器型号和制造商而异: 样本准备: 收集代表性的土壤样本,并将其适当地处理,例如去除杂质和大颗粒。确保样本干燥,以避免水分影响测量。 样本处理: 使用合适的方法,将土壤样本中的重金属从土壤基质中提取出来。这可以通过酸溶解、提取液或其他适用的方法来实现。 仪器设置: 将土壤样本制备好后,根据仪器的使用说明进行设置。这可能涉及选择适当的测量模式、设置光源和探测器,以及校准仪器。 测量: 将经过处理的土壤样本放入仪器中,然后进行测量。仪器通常会使用光谱分析、电化学分析或其他适当的方法来测量重金属的含量。 数据分析: 仪器会输出一系列数据,包括各种元素的含量。根据你感兴趣的重金属元素,找到对应的结果。 需要注意的是,不同的重金属可能需要不同的分析方法,因为每种重金属的性质和特点都不同。此外,使用速测仪器进行测量可能会受到一些限制,例如灵敏度和准确性方面的限制。 在选择仪器和进行测量时,建议遵循以下注意事项: 仪器选择: 选择合适的土壤重金属分析仪器,最好是由专业生产商提供的可靠仪器。了解其在重金属分析方面的性能和可靠性。 校准: 在进行测量之前,确保仪器已经进行了校准。校准可以提高测量结果的准确性。 样本处理: 样本的正确处理对于获得准确的结果至关重要。遵循标准的样本处理步骤以及实验室安全操作。 参考标准: 将测量结果与相关的土壤质量标准进行比较,以评估土壤中重金属含量是否超出了安全或法定限制。 最终,为了获得可靠的结果,最好在专业实验室环境中进行土壤重金属含量的分析。如果需要在实地快速测试,也要尽量选择经过验证和可信赖的仪器和方法。[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308281531444481_7140_6098850_3.jpg!w690x690.jpg[/img][/size]