[发明专利]一种土壤中砷含量的实时测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤中砷含量的测量领域，具体涉及一种土壤中砷含量的实时测量装置及方法。

背景技术

土壤作为农业生产的主要载体，其质量好坏直接影响到国民的生活质量。砷是土壤中的一种重要污染重金属，因此，严格控制和准确测定土壤中砷的含量具有重要的意义。

现有土壤中砷的检测方法主要有分光光度法、原子吸收分光光度法、原子荧光分光光度法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法、X射线荧光光谱法，这些方法一般需要对土壤制样并进行复杂的预处理，很难实现土壤中砷的原位和实时测量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种土壤中砷含量的实时测量装置及方法，能够实现土壤中砷含量的实时检测。

第一方面，本发明提出了一种土壤中砷含量的实时测量装置，包括一个根部光谱探头、控制单元和数据处理单元；

所述控制单元用于控制所述根部光谱探头的开启与关闭；

所述根部光谱探头包括第一激光器、第一光电探测器和夹具，所述根部光谱探头通过所述夹具夹持在植物的近根部，所述根部光谱探头用于获取植物近根部的反射光谱；

所述数据处理单元用于根据所述根部光谱探头获取的植物近根部的反射光谱，按照砷含量与近根部激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第一砷含量。

优选地，所述装置还包括一个茎部光谱探头，所述茎部光谱探头包括第二激光器、第二光电探测器和夹具，所述茎部光谱探头通过所述夹具夹持在植物的茎部，所述茎部光谱探头用于获取植物茎部的反射光谱；

所述数据处理单元还用于根据所述茎部光谱探头获取的植物茎部的反射光谱，按照砷含量与茎部激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第二砷含量。

优选地，所述装置还包括一个叶子光谱探头，所述叶子光谱探头包括第三激光器、第三光电探测器和夹具，所述叶子光谱探头通过所述夹具夹持在植物的叶子部位，所述叶子光谱探头用于获取植物叶子部位的反射光谱；

所述数据处理单元还用于根据所述叶子光谱探头获取的植物叶子部位的反射光谱，按照砷含量与叶子激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第三砷含量。

优选地，所述第一激光器的中心波长为650nm。

优选地，所述第二激光器的中心波长为850nm。

优选地，所述第三激光器的中心波长为1310nm。

优选地，所述第一激光器、第二激光器或第三激光器带有温度控制模块，所述控制单元还用于控制所述温度控制模块在不同温度下工作，以获得不同波长的反射光谱。

第一方面，本发明还提出了一种土壤中砷含量的实时测量方法，包括：

所述控制单元控制所述根部光谱探头开启；

所述根部光谱探头获取植物近根部的反射光谱；

所述数据处理单元用于根据所述根部光谱探头获取的植物近根部的反射光谱，按照砷含量与近根部激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第一砷含量。

优选地，所述方法还包括：

所述控制单元控制所述茎部光谱探头开启；

所述茎部光谱探头获取植物茎部的反射光谱；

所述数据处理单元用于根据所述茎部光谱探头获取的植物茎部的反射光谱，按照砷含量与茎部激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第二砷含量。

优选地，所述方法还包括：

所述控制单元控制所述叶子光谱探头开启；

所述叶子光谱探头获取植物叶子部位的反射光谱；

所述数据处理单元用于根据所述叶子光谱探头获取的植物叶子部位的反射光谱，按照砷含量与叶子部位激光器反射光谱数据的对应关系，得到土壤中第三砷含量。

本发明至少具有如下的有益效果：

本发明所述的装置及方法通过测量植物根部的反射光谱，再根据植物根部的反射光谱和土壤中砷含量的对应关系，获知土壤中砷含量。本发明所述的装置及方法可以实现土壤中砷含量的实时检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的土壤中砷含量的实时测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的土壤中砷含量的实时测量装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的土壤中砷含量的实时测量方法的流程图。