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  • ENVIDATA-REDOX 土壤PH&氧化還原監(jiān)測系統(tǒng)-土壤ph測試儀

ENVIDATA-REDOX 土壤PH&氧化還原監(jiān)測系統(tǒng)-土壤ph測試儀

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北京澳作生態(tài)儀器有限公司是國內(nèi)Z早從事于生態(tài)儀器技術(shù)推廣服務(wù)的專業(yè)公司,公司主要致力于土壤、植物、動(dòng)物、環(huán)境、氣象、水文水質(zhì)、化學(xué)成分分析、生命科學(xué)、水處理等*進(jìn)儀器、技術(shù)的引進(jìn)、推廣和系統(tǒng)集成,該技術(shù)和儀器廣泛應(yīng)用在陸地生態(tài)系統(tǒng)、水生態(tài)、水資源、地質(zhì)勘探、節(jié)水灌溉等領(lǐng)域的監(jiān)測和規(guī)劃。在該行業(yè)已有十幾年的歷史。

 

公司具有一支由實(shí)力雄厚的科研技術(shù)人員組成的團(tuán)隊(duì),80%以上具有本科或本科以上學(xué)歷,其中一半人員具備碩士學(xué)歷。公司在清華大學(xué),*、中國農(nóng)科院、中國林科院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)等建立了合作關(guān)系并聘有顧問和學(xué)術(shù)專家。公司在南京,上海,廣州,新疆,成都等地設(shè)有辦事處,較大程度上給予客戶周到便利的技術(shù)服務(wù)。

澳作公司全體同仁秉承“協(xié)作開拓 共同發(fā)展”的經(jīng)營理念,積極為國內(nèi)用戶提供生態(tài)儀器技術(shù)咨詢、方案設(shè)計(jì)、客戶化系統(tǒng)集成、儀器設(shè)備調(diào)試安裝等各類優(yōu)質(zhì)服務(wù)。公司自成立以來先后為中科院“中國生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)”、中國森林生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CFERN)、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程、*“948”項(xiàng)目、*專項(xiàng)研究中心、*“948”項(xiàng)目、國家“973”項(xiàng)目、國家“863”項(xiàng)目、全國高校的“211”工程和“985”項(xiàng)目、重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)、新疆建設(shè)兵團(tuán)、全國灌溉試驗(yàn)站、環(huán)境監(jiān)測站、國家*、*糧農(nóng)組織、日元貸款項(xiàng)目等提供技術(shù)咨詢、儀器設(shè)備和集成系統(tǒng)。協(xié)助完成了多項(xiàng)國內(nèi)外重大科研項(xiàng)目和課題,土壤、水文監(jiān)測等儀器技術(shù)被列為*、*等有關(guān)部門的標(biāo)準(zhǔn)。

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應(yīng)用:

測定土壤的氧化還原電位,有助于了解土壤的通氣、還原程度,為種植農(nóng)作物種類起到重要的指導(dǎo)作用。土壤pH值和氧化還原特性也是濕地凈化功能的特征指標(biāo)。
然而,*、原位野外連續(xù)測量pH值和氧化還原電位一直是應(yīng)用領(lǐng)域的瓶頸。本文介紹的直接埋設(shè)于土壤中、連續(xù)監(jiān)測的pH值和氧化還原電極來自德國科隆大學(xué)和德國巴伐利亞*的研制和應(yīng)用,參見后附文獻(xiàn)。

特點(diǎn):
*、原位測量土壤pH,抗凍、耐用、維護(hù)少。氧化還原電極用于測量土壤的Redox potential (EH),實(shí)驗(yàn)室和大田均可使用




測量原理:
土壤pH 電極是一個(gè)雙電極設(shè)計(jì),一個(gè)作為參比(Ag/AgCl)電極。為了防止電解液流失導(dǎo)致的老化加速,將參比電極放入含KCl的鹽橋中,鹽橋與土壤有電連接。該電極與氧化還原電極的電路相同,可接入同一個(gè)模塊。土壤的氧化還原電位是mv級(jí)變化量。與鉑金頭接觸的很少量土壤即可完成測量,此鉑金頭直徑只有1mm,長5mm。參比電極是由鹽橋連接的Ag/AgCl,可用V級(jí)電壓表或輸入阻抗高的數(shù)采進(jìn)行測量。

技術(shù)指標(biāo):
pH電極:
輸出-175 … + 175 mV 等于 pH10 … pH 4 (pH 7 ? 0 mV)
直徑:6mm
管長:80mm
保護(hù)套管:直徑20mm
保護(hù)套管長:長1m
纜線:2米,可定制

參比電極:
電解質(zhì)電極:3 M KCl
陶瓷隔膜
PVC管
尺寸:
大田:直徑12mm,長:110mm,鹽橋直徑25mm,鹽橋長400mm
室內(nèi): 直徑6mm,長:80mm,鹽橋直徑12mm,鹽橋長120mm



氧化還原電極:

mV級(jí)信號(hào)
鉑金頭:直徑1mm,長度5mm
管:碳纖維,直徑6mm
Redox 參比電極直徑12mm,管長120mm
Redox控制模塊:
范圍:+/- 1250 mV
分辨率:0.1 mV
精度:3mV


系統(tǒng)布設(shè):


應(yīng)用:
一、在各種水分條件下土壤氧化還原電位對(duì)砷降解中其釋放及形態(tài)的研究
Arsenic release and speciation in a degraded fen as affected by soil redox potential at varied moisture regime
H. Weigand a,, T. Mansfeldt b, R. B?umler c, D. Schneckenburger d,1, S. Wessel-Bothe e, C. Marb f
a University of Applied Sciences Giessen-Friedberg, Department KMUB, 35390 Giessen, Germany
b Department of Geography, University of Cologne, 50923 Cologne, Germany
c Department of Geography, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg, 91054 Erlangen, Germany
d Institute for Geography, University of Augsburg, 86159 Augsburg, Germany
e ecoTech Umweltme?systeme GmbH, 53129 Bonn, Germany
f Bavarian Environment Agency, Josef-Vogl-Technology-Centre, 86167 Augsburg, Germany

摘要:土壤調(diào)查顯示,在德國BavarianMolasse basin盆地,土壤表層的As含量高達(dá)1600 mg kg-1。來自三級(jí)含水層(the Tertiary aquifer)的地下水似乎是As的主要來源。然而,其表層積累的原因尚不清楚。
本文著重研究了氧化還原過程對(duì)As再分配過程的影響。并且,進(jìn)行了土壤柱實(shí)驗(yàn)——A(716 mg As kg-1),Ag(293 mg As kg-1)和2Ag(37 mg As kg-1)。樣品土樣的PH值為7.2。固定土柱配備了氧化還原電極和溶液取樣器,并進(jìn)行飽和及排水循環(huán)。采用施加壓力的方法,對(duì)柱體下層進(jìn)行模擬水位變化。這個(gè)過程是通過數(shù)字真空系統(tǒng)進(jìn)行控制的。
在土壤水飽和后,氧化還原電位(EH)下降到低值——A/Ag為0mV,2A平為-400mV。土壤排水導(dǎo)致氧化條件迅速恢復(fù)。 在A和A平上,As總濃度低(約為20μgl-1),與EH無關(guān)。相比之下,2A平的As濃度在5和140μg/ l之間,并在EH降低時(shí)反而增加。
然而,由于As(III)和As(V)在還原條件下都被檢測到,所以As各種形態(tài)的分布沒有顯示與EH的趨勢相關(guān)。在2A平中As的高釋放與Fe(hydr)氧化物中的低含量一致。在A和Ag層面,倍半氧化物的富集導(dǎo)致了EH對(duì)水飽和度的相對(duì)較低的敏感性,并加大了As的留存。因此,在2Ag層次中,As在飽和條件的通過毛細(xì)管上升的釋放,可能在表土中是穩(wěn)定的。因此,表層土既可以作為過去和現(xiàn)在的As的研究樣本。



參考文獻(xiàn):
Mansfeldt, T. (2003): In situ long-term redox potential measurements in a diked marsh soil; J. Plant Nutr. Soil Sci., 166, 210-219.

Mansfeldt, T. (2004): Redox potential of bulk soil and soil solution concentration of nitrate, manganese, iron, and sulfate in two Gleysols; J. Plant Nutr. Soil Sci., 167, 7-16.

Weigand H., T. Mansfeldt, S. Wessel-Bothe & C. Marb (2005): Bulk soil redox potential and arsenic speciation in the pore water of fen soils; in W. Skierucha & R.T. Walcak (eds.): Monitoring and modelling the properties of soil as a porous medium: the role of soil use; International conference, Lublin; 44-46.

二、沼澤土壤中氧化還原電位的動(dòng)態(tài)比較研究
—— 1990-1993  Vs  2011-2014
研究背景
確定土壤的氧化還原狀態(tài),并且識(shí)別氧化還原過程是一直以來的研究熱點(diǎn),已經(jīng)持續(xù)了80多年(1920開始,Gillespie)。我們可以通過在土壤中安裝惰性金屬電極(例如鉑,Pt)和參比電極(例如銀/氯化銀,Ag / AgCl),來評(píng)估現(xiàn)場氧化還原的空間和時(shí)間分布。然后可以使用電位器來確定電極之間的電位差,用以產(chǎn)生以mV為單位的讀數(shù)(Patrick et al。,1996)。這個(gè)讀數(shù)稱為氧化還原電位(EH)。EH值,影響著有效溫室氣體釋放的過程,控制營養(yǎng)物質(zhì)和污染物的遷移,并改變土壤形成。因此,對(duì)臨時(shí)水飽和土壤中的EH動(dòng)力學(xué)的研究,對(duì)于相關(guān)從業(yè)者來說是重要的,例如處理濕地重建或評(píng)估相關(guān)的生物地球化學(xué)過程。
在本研究中,我們?cè)诘聡辈縋older Speicherkoog進(jìn)行試驗(yàn)。1989年11月至1993年10月,每周進(jìn)行的手動(dòng)EH讀數(shù)。2010年11月至2014年10月,按小時(shí)進(jìn)行自動(dòng)的EH讀數(shù)。每個(gè)讀數(shù)都是從安裝的Pt電極獲得的。我們對(duì)兩次測量試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比研究,并都測量了土壤化學(xué)和物理性質(zhì)。本文的研究目標(biāo)為:1)評(píng)估土壤(24年內(nèi)形成史)的EH動(dòng)態(tài)變化;2)高頻率監(jiān)測EH值的益處;3)通過對(duì)2100年氣候水平衡(CWB)的預(yù)測,來應(yīng)對(duì)氣候變化的影響,以評(píng)估這些沿海沼澤地區(qū)的土壤以及EH動(dòng)態(tài)變化的未來情況。
結(jié)論
要對(duì)土壤生物地球化學(xué)過程的全面了解,這意味著需要有對(duì)氧化還原狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。土壤化學(xué)(OC含量,F(xiàn)eS,pH)和物理性質(zhì)(體積密度,孔隙度),被認(rèn)為是動(dòng)態(tài)沼澤生態(tài)系統(tǒng)中的瞬態(tài)。通過這個(gè)研究,顯而易見的是,只有當(dāng)Pt電極放置在土壤中,才能得到EH的動(dòng)態(tài)變化;才可以區(qū)分EH的動(dòng)態(tài)變化是由電極的重新安裝,還是土壤性質(zhì)的變化引起的。氧化還原電位,以間隔hour和day的測量結(jié)果,均勻地描述了氧化還原類分布。但是week和month的間隔測量,出現(xiàn)了信息丟失。研究結(jié)果表明,需要以hour的測量間隔,來測量計(jì)算EH。這是因?yàn)?4小時(shí)內(nèi)的三個(gè)氧化還原階段的波動(dòng)是明顯的。根據(jù)氣象預(yù)報(bào),增加蒸散量會(huì)導(dǎo)致夏季水位下降,同時(shí)也延長了土壤通氣時(shí)間,延長了土壤條件氧化的時(shí)間和程度。這有利于和加速沼澤生態(tài)系統(tǒng)中的表土壓實(shí),并且對(duì)對(duì)氧化敏感的亞穩(wěn)態(tài)礦物具有影響。
參考文獻(xiàn)
1、Blume, H. P., Mu¨ ller-Thomsen, U. (2007): A field experiment on the influence of the postulated global climatic change on coastal marshland soils. J. Plant Nutr. Soil Sci. 170, 145–156
2、Cornell, R. M., Schwertmann, U. (2003): The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurences and Uses. Wiley-VCH, Weinheim, Germany.
3、Dorau, K., Gelhausen, H., Esplo¨ r, D., Mansfeldt, T. (2015): Wetland restoration management under the aspect of climate change at a mesotrophic fen in Northern Germany. Ecol. Eng. 84, 84–91.
4、Fiedler, S. (2000): In Situ Long-Term-Measurement of Redox Potential in Redoximorphic Soils, in Schu¨ ring, J., Schulz, H. D., Fischer, W. R., Bo¨ ttcher, J., Duijnisveld, W. H. M. (eds.): Redox: Fundamentals, Processes and Applications. Springer, Heidelberg, Germany.
5、De Brouwere, K., Smolders, E., Merckx, R., 2004. Soil properties affecting solid–liquid distribution of As(V) in soils. European Journal of Soil Science 55, 165–173
6、Fiedler, S., Vepraskas, M. J., Richardson, J. L. (2007): Soil Redox Potential: Importance, Field Measurements and Observations, in Sparks, D. L. (ed.): Advances in Agronomy. Elsevier Academic Press Inc, San Diego, USA, pp. 1–54.
7、German Meteorological Service (2009): Daten der Klimastationen des Deutschen Wetterdienstes, Offenbach, Germany.
8、IUSS Working Group WRB (2014): World Reference Base for Soil Resources 2014. World Soil Resources Reports. 106, FAO, Rome, Italy.
9、Mansfeldt, T. (2003): In situ long-term redox potential measurements in a dyked marsh soil. J. Plant Nutr. Soil Sci. 166, 210–219.
10、Mansfeldt, T. (2004): Redox potential of bulk soil and soil solution concentration of nitrate, manganese, iron and sulfate in two Gleysols. J. Plant Nutr. Soil Sci. 167, 7–16.
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