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申请/专利权人：中山大学

摘要：本发明提供了一种测量土壤中迁移溶质离子浓度的装置及方法，包括储液容器、土样容器、溢流容器和γ射线发射检测单元；储液容器与土样容器的进液口管路连通，土样容器和溢流容器通过软管连通构成连通器；土样容器设置有水平的多孔板，多孔板的上表面设置有第一亲水膜，第一亲水膜的上方填充有可更换的土壤，土壤上表面设置有第二亲水膜，土样容器内还设置有两个以上由上至下分布的压力传感器，土样容器的侧壁由透明材料制备。本发明的装置可以避免水分传感器对土壤的任何干扰，不破坏土壤本身的形态分布。本发明的装置可在较短周期内测量含水率较低土样中的溶质迁移曲线，并且还可测量较低含水率下所对应的溶质扩散参数。

主权项：1.一种测量土壤中迁移溶质离子浓度的方法，其特征在于，所述方法使用一种测量土壤中迁移溶质离子浓度的装置进行测量；所述装置包括储液容器、土样容器、溢流容器和γ射线发射检测单元；所述储液容器与所述土样容器的进液口管路连通，所述土样容器和溢流容器通过软管连通构成连通器；所述土样容器设置有水平的多孔板，所述多孔板的上表面设置有与所述多孔板贴合的第一亲水膜，所述土样容器内第一亲水膜的上方填充有可更换的土壤，所述土壤上表面设置有第二亲水膜，所述第二亲水膜与所述多孔板平行，所述第一亲水膜、第二亲水膜的四周与所述土样容器的内侧壁可拆卸密封，所述土样容器内还设置有两个以上压力传感器，所述压力传感器由上至下设置在所述第一亲水膜和第二亲水膜之间，所述土样容器的进液口设置在所述第二亲水膜的上方，所述土样容器的侧壁由透明材料制备；所述储液容器与所述土样容器之间的管路上设置有水力泵和阀门，所述多孔板与所述土样容器的底部形成一定的空间作为缓冲水槽；所述γ射线发射检测单元包括两组以上对应的γ射线发射器和碘化钠探测器；所述第二亲水膜的上方设置有若干个喷淋头，所述若干个喷淋头水平分布，所述若干个喷淋头均与所述土样容器的进液口管路连通；所述土样容器和溢流容器之间的软管上设置有控制阀，所述测量土壤中迁移溶质离子浓度的装置还包括排液池，所述排液池设置于所述溢流容器的溢流口下方；所述方法包括以下步骤：（1）通过所述储液容器向所述土样容器中输入纯水至所述土样容器中的土壤达到水饱和；（2）调节所述溢流容器的竖直高度至所述溢流容器的液面与所述第一亲水膜位于同一水平位置；（3）数据采集器间隔时间采集数据，同一时刻的一组数据包括压力传感器和γ射线发射检测单元的数据，采集数据的时间间隔为15~60s；（4）保持数据采集器采集数据至同一时刻两个以上压力传感器的数据相同时通过所述储液容器向所述土样容器中输入含有溶质离子的水溶液至输入2.5~5个土壤孔隙体积的含有溶质离子的水溶液，然后通过所述储液容器向所述土样容器中输入2.5~5个土壤孔隙体积纯水，交替输入含有溶质离子的水溶液和纯水；所述含有溶质离子的水溶液为CaCl2溶液；（5）计算土壤中迁移溶质离子浓度：当土壤中只有纯水时，衰减规律用Beer-Lambert定律描述具体如下： 2其中，I为γ射线穿过土样后的强度，I0为γ射线穿过土样前的参照强度，μs和μw分别为土样和纯水的衰减系数，ls和lw分别为γ射线束穿过路径上所经过的土样和纯水长度；当溶液由纯水变为CaCl2溶液，测量能量强度I的变化由土样中含有溶质离子的水溶液浓度的变化引起，即公式（5）， 5；式中μc为含有溶质离子的水溶液的衰减系数，与溶液浓度线性正相关；在重力驱动均匀流动形成后，μs、ls、μw、lw的值已固定，μc的值根据由纯水到含有溶质离子的水溶液所测能量强度I的变化得出，然后根据含有溶质离子的水溶液的溶质离子浓度与衰减系数µc的校准曲线，计算出所对应的土样中含有溶质离子的水溶液的溶质离子浓度。

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