[发明专利]一种提取土壤水装置及其提取方法

说明书

本发明涉及一种提取土壤水装置及其提取方法，该装置设有提取支路，提取支路包括第一容器、用于加热装有土壤的第一容器的加热装置、第二容器、第三容器和湿敏传感器，第二容器置于内装有冷媒的保温容器中，第三容器内装有过滤介质，还包括转换器，转换器控制着各个支路管道的真空运行条件，仪器开始运行时，应该关闭转换器上支路所有阀门，支路管路运行时，打开对应的支路阀门即可。本发明实现了同时提取多个土壤水样，加快了提取土壤水效率，同时湿敏传感器的应用，避免人为对土壤剩余含水量的错误估计，提高了同位素测量的精度。

技术领域

本发明属于同位素水文学技术领域，并具体涉及一种提取土壤水装置及其提取方法。

背景技术

土壤水稳定同位素（氘，氧-18）在研究土壤水的蒸发，大气降水在包气带运移和地下水补给机制中至关重要，而这些水文过程很难通过其他检测方法进行量化研究。土壤水是水资源的重要的组成部分，是植物生长，发育吸收水分的来源，也是土壤中污染物以及土壤环境变化的重要指示剂。为了充分的对土壤下渗和蒸发进行研究，很多科研机构对不同地区的土壤水进行样本采集，探究其同位素随着时间尺度和深度的变化规律，为当地水资源管理提供充分的依据。因此，对于土壤水的提取显得尤为重要，而土壤水的提取采用专门定制的仪器设备进行实验，提取土壤水设备的好坏直接影响着测量的精度和测量的效率，对于实验结果有很大的影响。

目前常用的土壤水采集方法主要包括以下几种类型：1.负压法。在实验土壤中插入陶土头，利用抽负压的方式提取土壤水。2.直接取土法。将土壤从实验流域采样带回到实验室，通过共沸蒸馏，离心分离，锌的微量法将土壤水从土壤中分离出来。负压法虽然不会破坏土壤理化性质，但是其抽样的速率由土壤含水量控制，当原状土壤含水量低的时候，其提取速率很慢，无法满足土壤水同位素研究中的等时段研究条件。直接取土法，虽然破坏原状土的理化性质，但是可以满足等历时采样研究的条件，短时间间隔的取样可以增加样本的代表性，能够更好的揭示土壤水运移的规律。

随着科学技术的发展，越来越多的先进设备开始应用于同位素水文学研究中。但是，目前的一些提取设备依旧存在一些缺陷。共沸蒸馏法中常用苯、甲苯、二甲苯，利用其与水不相溶，且共沸温度不同来分离土壤水。当土壤含水量低的时候，其精度明显下降，并且由于提取剂有毒，需要在通风的场地进行实验。不同的提取剂也会对实验结果造成一定的影响。离心分离法利用离心力将不溶于水的有机物从土壤水中分离出来，但是当土壤含水量低的时候，该方法的精度无法满足实验要求。锌的微量法利用锌的还原性，将水蒸气还原为氢气，进入质谱仪，仅能测量氘同位素组成。因此，为了提高土壤水提取的效率和精度，需要设计一种新型的土壤水提取设备。

发明内容

本发明针对现有的实验设备存在的效率和精度问题，提供一种提取土壤水装置及其提起方法。本发明利用抽真空和湿敏传感器结合实现对土壤水快速提取，并且可以有效控制抽样时间，这样可以避免对土壤湿度的人为判断从而误估提取土壤水的程度。

为实现以上的技术目的，本发明采用以下技术方案：一种提取土壤水装置，该装置设有提取支路，提取支路包括第一容器、用于加热装有土壤的第一容器的加热装置、第二容器、第三容器和湿敏传感器，第二容器置于内装有冷媒的保温容器中用于对进入第二容器的水汽进行冷凝，第三容器内装有过滤介质用于对蒸发出的水汽进行过滤，第一管道一端与第一容器开口部连接，另一端伸入第三容器内的过滤介质中，第二管道一端置于第三容器内过滤介质上方，另一端置于第二容器内且低于冷媒上表面，第三管道一端置于第二容器内且位于冷媒上表面上方，另一端与真空泵1相连，湿敏传感器设在第一管道上，各管道与第一容器、第二容器、第三容器、真空泵各处连接均为密封连接以保证装置的密封性。

进一步地，第三管道上设有第一阀门。

进一步地，第一管道上设有第二阀门。

进一步地，第三容器内过滤介质上放有棉花，用于防止过滤介质颗粒由于真空吸力而进入装置中的其他位置。