[发明专利]一种土壤重金属电化学原位检测系统及检测方法

说明书

本发明提出一种土壤重金属电化学原位检测系统，包括：三电极传感器、信号采集及处理设备、上位机控制系统，信号获取与处理设备包括STM32微控制器及其最小系统、数模转换器、模数转换器、恒电位仪模块、串口通讯模块和传感器连接端口。本发明还提出一种土壤重金属电化学原位检测方法。本发明提出的土壤重金属电化学原位检测系统，集成了溶出伏安信号和背景电流识别算法，且具有单独的电极清洗功能和实际样品预处理功能，系统拥有三种重金属分析方法，可以满足不同的检测需求。能够准确地检测出土壤样品中的重金属铅、镉的含量，克服了现有重金属检测方法和技术在土壤重金属检测中的缺陷。

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种土壤中的重金属离子的检测系统及检测方法。

背景技术

近年来，随着工业、农业和交通运输业的迅速发展，通过各种途径进入土壤环境中的有害重金属(如Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等)不断增加，对农产品造成日益严重的污染和危害，生活水平的提高也促使人们更加关注果品和农产品的卫生质量问题。土壤环境直接影响植物的生长发育和质量，当重金属积累到一定程度就会对土壤造成污染，影响果树和农产品的生长发育和品质，再通过食物链对人体健康造成危害。

国内外传统的土壤重金属检测通常采用现场取样后通过实验室化学试剂盒仪器进行检测和分析。目前，国内用于突然重金属检测的标准方法主要是通过强酸消解处理后，采用光谱法进行重金属检测。实验室检测方法准确度较高，但检测周期较长，操作复杂，需要专门人员进行操作，检测成本较高，并且检测过程中容易产生二次污染以及不能同时对多种重金属进行测量。因此，研发一种自动化、综合化和精确化的土壤重金属检测系统，可以用于土壤重金属的原位快速检测，在食品、药物和环境监测等方面都具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供了一种土壤重金属电化学原位检测系统，该系统集成了溶出伏安信号和背景电流识别算法，且具有单独的电极清洗功能和实际样品预处理功能，系统拥有三种重金属分析方法，可以满足不同的检测需求。

本发明的第二个目的是提出一种土壤重金属电化学原位检测方法。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种土壤重金属电化学原位检测系统，包括：三电极传感器、信号采集及处理设备、上位机控制系统，

所述信号获取与处理设备包括STM32微控制器及其最小系统、数模转换器、模数转换器、恒电位仪模块、串口通讯模块和传感器连接端口；

所述的STM32微控制器与数模转换器连接，数模转换器与恒电位仪模块相连，所述恒电位仪模块连接于三电极传感器的对电极和参比电极；

所述三电极传感器的工作电极连接所述模数转换器，所述的模数转换器与STM32微控制器相连，所述的串口通信模块与上位机控制系统连接。

其中，所述三电极传感器中，工作电极为玻碳电极、碳糊电极和丝网印刷电极中的一种，所述的参比电极为Ag/AgCl参比电极；所述的对电极为铂丝电极。

其中，在上位机控制系统的人机交互界面上，显示有标准添加法、标准模型法、双溶出伏安法三种模块。和/或，具有电极清洗模块和样品预处理模块。

一种土壤重金属电化学原位检测方法，包括步骤：

S1利用已知重金属成分的标准液确定重金属离子的溶出峰电位，确定背景电流；所述标准液中含有镉、铅、铋、铜离子(Cd²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Bi³⁺)，

S2三电极传感器放入土壤样品浸提液，设置S-G平滑和溶出伏安参数；

S3用标准添加法、标准模型法、双溶出伏安法中的一种方法检测重金属含量。