[发明专利]一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法

说明书

本发明公开了一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，以具有温控装置的微流控芯片来模拟土壤冻融过程；所述方法包括：S1:对注入有色可溶性组分溶液的微流控芯片进行冻融处理，控制其冻结速度及方向，获得灰度值随距离的分布曲线；S2:将S1获取的灰度值随距离的分布曲线同标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线进行拟合，从而获得微流控芯片在冻融过程中有色可溶性组分的浓度分布。本发明无需对土壤直接采样，无需破坏土壤环境，可通过微流控芯片直观地对冻融过程中的组分进行实时定量化监测，能够真实准确的反映土壤中组分的分布规律。

技术领域

本发明涉及土壤研究领域，特别是涉及一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法。

背景技术

土壤是由固、液、气组成的多相复杂体系，在多年冻土区或季节性冻土区的冻融作用下，土壤的理化性质发生了极大的变化，特别是对于土壤中存在的溶液有着显著的影响。伴随着冰水相变，土壤中的水分及溶解在其中的组分会在土壤内部出现再分配的现象。因此，能否准确的获取典型污染组分在土壤中的分布特征，是探索典型污染组分在冻融条件下迁移行为及其影响机理的关键。然而，在以往的研究方法中，一般是采用对冻融后的土壤进行取样，这不仅破坏了土壤的结构，且不能对冻融过程中的组分进行实时定量化监测，因此不能够真实准确的反映土壤中组分的分布规律。

由此可见，上述现有的对土壤冻融过程组分分布的研究方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可直观、实时定量化模拟土壤冻融过程并检测该过程中有色可溶性组分分布的方法，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可直观、实时定量化模拟土壤冻融过程并检测该过程中有色可溶性组分分布的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种模拟并检测土壤冻融过程中有色可溶性组分分布的方法，以具有温控装置的微流控芯片来模拟土壤冻融过程；所述微流控芯片，其内构建有多孔介质网络模型，用于模拟土壤内孔隙分布的空间结构；所述温控装置用于对微流控芯片进行温度控制，使其形成冻融状态；

所述方法包括：

S1:对注入有色可溶性组分溶液的微流控芯片进行冻融处理，控制其冻结速度及方向，获得灰度值随距离的分布曲线；

S2:将S1获取的灰度值随距离的分布曲线同标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线进行拟合，从而获得微流控芯片在冻融过程中有色可溶性组分的浓度分布。

作为本发明进一步地改进，所述S2中，标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线的获取方法为：根据注入微流控芯片中的标准溶液浓度与对微流控芯片进行图像采集获得的灰度值，确定标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线。

进一步地，所述标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线的获取方法为：

A.分别向微流控芯片中注入配置好的不同已知浓度C_i的标准溶液，使之饱和；

B.通过光学成像，对已注入好标准溶液的微流控芯片进行图像视频采集，利用MATLAB进行后期的数据处理分析，获取各芯片对应的灰度值A_i；

C.将已知浓度C_i与对应的灰度值A_i进行拟合，以确定标准溶液浓度与灰度值之间的拟合曲线。

进一步地，所述步骤A中，分别向微流控芯片中注入配置好的已知浓度C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆的标准溶液，使之饱和。