水田環境監測取樣器及取樣方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及農田環境監測取樣領域，尤其涉及一種水田環境監測取樣器及取樣方法。
【背景技術】
[0002]農藥風險監控是一項復雜的系統工程。針對各種風險既需要在事前加以預防，也需要在事中和事后對風險管理方法進行必要的改進，周而復始、循環改進。近年，出于保護農業生產安全、保護農產品質量安全、保護環境生態安全和保護人畜健康安全的需要，我國開始加強農藥使用風險監控工作，農田環境風險監測便是其中重要的一環，但由于工作起步晚、基礎差，某些技術方法還存在不完備之處亟待完善。
[0003]科學取樣是開展農藥環境風險監測的前置要件，如果取樣方法及工具存在明顯缺陷，必然導致樣品脫離真實的環境背景，出現殘留值波動大、預測結果可信度不高等問題，進而給風險評估帶來困難。例如，在水田的農藥環境風險監測取樣方面，目前采用對田面水、土壤分開取樣的方法，無形中割裂了二者的內在聯系，存在缺少田間水層深度參數、樣品在垂直空間的重合性不佳等不足，導致樣品殘留檢測結果只能作為一般性參考，不能滿足環境預測運算和防范風險的剛性需求。而且，采用水瓶、土鉆、抓斗等多種工具分別進行田面水、土壤的取樣，還存在攜帶使用工具數量多、操作工序繁瑣、操作人員工作量大和樣品位深不準確等不足。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種攜帶輕便、取樣精確的水田環境監測取樣器及合量取樣方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現:
一種水田環境監測取樣器，包括刻度導管、管座、密封活塞、握把、齒條聯動裝置，所述刻度導管連接管座，所述管座連接握把，所述刻度導管內部具有密封活塞，所述密封活塞通過齒條聯動裝置在刻度導管內移動。
[0006]所述齒條聯動裝置包括活動扳手、齒條、撥片復位彈簧、活動撥片、擋片復位彈簧、擋片、齒條拉手，所述管座中部具有管座齒條孔，所述管座通過螺釘連接握把，所述握把由鐵皮裁制彎折制成，所述握把內部左端具有撥片復位彈簧，所述撥片復位彈簧右端連接活動撥片，所述活動撥片中部具有撥片齒條孔，所述活動撥片下部具有撥片舌，所述活動扳手截面為U形，所述活動扳手頂部具有扳手銷釘，所述扳手銷釘左側頂住撥片舌，所述活動扳手上部具有握把銷釘孔，所述握把銷釘孔連接握把銷釘，所述握把銷釘兩端固定在握把上，扳手在握把銷釘上轉動，所述握把上部通過擋片銷釘連接擋片，所述擋片在擋片銷釘上轉動，所述擋片中部具有擋片齒條孔，所述擋片內部具有擋片復位彈簧，所述擋片復位彈簧左端連接握把側面；所述握把側面具有握把齒條孔，所述擋片齒條孔、握把齒條孔、撥片齒條孔、管座齒條孔四者處于同一直線上，所述齒條具有傳動齒，所述齒條左端依次穿過擋片齒條孔、擋片復位彈簧、握把齒條孔、撥片齒條孔、撥片復位彈簧、管座齒條孔連接密封活塞。
[0007]所述刻度導管由透明管材制成。
[0008]所述刻度導管近右側具有2個氣門，刻度導管右端采用外螺紋與管座內螺紋連接，所述氣門與管座的之間的間距大于密封活塞的厚度，所述刻度導管內部具有密封活塞，所述密封活塞連接齒條左端，所述齒條右端連接拉手。
[0009]—種水田環境監測取樣方法，包括以下步驟:
1、打開氣門:按下擋片，向外拉出齒條拉手，將活塞退至導管氣門上方，放開擋片使其在擋片復位彈簧作用下自動歸位，頂住齒條；
2、向水田插入取樣導管并排氣:一手握緊導管、一手握住握把，將取樣器導管垂直田面輕輕旋壓入耕層土壤到達犁底層，使導管內多余氣體經氣門排出；
3、關閉氣門形成密閉空間:用手指扳動活動扳手，帶動活動撥片卡住齒條并向前移動一至數格，松開活動扳手后活動撥片在撥片復位彈簧的作用下回復到初始位置，同時擋片卡住齒條防止向后退，反復松握活動扳手和把手則齒條持續向前移動，帶動活塞剛好運行至氣門下方，并在管內的田面水上方形成密閉空間；
4、拔出取樣器并讀取液面高度:緩緩垂直拔出取樣器，利用土壤粘度、大氣壓的作用使田面水、土壤樣品得以一次取出，根據導管刻度差值迅速讀取液面高度并記錄；
5、分離樣品:預先確定土壤樣品留取深度，繼續反復松握活動扳手和握把，通過齒條驅動活塞將土柱排出導管，參照導管刻度自水柱下方按需截取一段或數段土柱，轉移至收納容器，末段土柱連同田面水一齊排出導管，使用針筒吸取田面水轉移到另外容器中。
[0010]有益效果:
常規方法視水田土壤的軟硬程度不同，需先后使用水瓶、土鉆或抓斗等多種工具，分別對田面水、土壤進行取樣，操作工序繁瑣且工具種類多、不便攜帶。本發明所述刻度導管內部具有密封活塞，管壁設有氣門，所述密封活塞連接齒條左端，所述齒條右端連接拉手。取樣時根據密封活塞在氣門上下位置不同分別形成開放、密封或高壓狀態。這種結構利用大氣壓強和土壤粘性，只需采用一件工具一次操作即可完成對田面水、土壤的提取，且不受土壤軟硬程度影響，起到了精簡工具、操作簡單、簡化工序和便于攜帶的效果。
[0011]常規方法采用目測估計的方法大致確定鋼質土鉆或抓斗的入土深度，由于工具自身結構原因及觀察視線受到田面水層影響導致取樣位深不準。本發明所述取樣用刻度導管采用透明材料，便于從外部監視視管內土柱的長度和移動狀態。所述取樣用刻度導管刻度導管右端采用外螺紋與管座內螺紋連接，管座通過螺釘連接握把，所述握把由鐵皮裁制彎折制成，所述握把內部左端具有撥片復位彈簧，所述撥片復位彈簧右端連接活動撥片，所述活動撥片下部具有撥片舌，活動扳手頂部具有扳手銷釘，所述扳手銷釘左側搭接撥片舌，扳手銷釘與活動扳手形成杠桿組合，向右壓動活動扳手下部，使得活動扳手上部向左運動并帶動撥片舌向左運動。齒條具有傳動齒，所述齒條左端依次穿過擋片齒條孔、擋片復位彈簧、握把齒條孔、撥片齒條孔、撥片復位彈簧、管座齒條孔。采用這種杠桿、齒條聯動裝置實現先提取樣品再定深或分段分離土壤樣品的動作，并且通過所述擋片調節齒條每次移動一至數個齒距單位，從而達到精確控制樣品位深和出樣進度的效果。
[0012]常規方法分別對田面水、土壤進行取樣，使用水瓶提取田面水的體積與定深取樣土壤體積未嚴格按真實環境條件保持比例關系，水層過深或過淺的情況下殘留值波動較大，樣品只能用于滿足一般性的水、土壤農藥殘留濃度監測。本發明對田面水、土壤取樣一次完成，也稱合量取樣。水、土樣品量按真實環境的體積比例提取，取樣導管采用透明材料并且具有刻度，根據導管中的上下液面差值可快速求得田間水層深度度并記錄。不僅可以用于檢測農藥在水、土壤的殘留濃度，由于增加了水層深度參數測量功能，用平均水層深度乘以土地面積可以估算某一地塊田水中的體積和農藥總殘留量，進而可以結合其它場景參數預測不同蒸發、降雨、灌溉、流出、洗田等條件下的田水濃度動態變化。另外，合量取樣支持了一種新的殘留算法。即根據保護性原則，把田面水農藥殘留濃度按取樣體積量折算為有效成分量，與定深土壤濃度合計為總的土壤濃度，代表虛擬的極端的“水田落干”濃度。真實環境條件下農藥土壤濃度也隨田面水層高度的變化而波動，經常導致消解方程相關度較低，采用合量算法可以起到虛擬輔助的效果。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明所述的齒條聯動裝置結構示意圖。
[0014]圖2為本發明所述的水田環境監測取樣器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明:
實施例1:
一種水田環境監測取樣器，包括刻度導管1、管座2、密封活塞7、握把4、齒條聯動裝置，所述刻度導管連接管座2，所述管座2連接握把4，所述刻度導管內部具有密封活塞7，所述密封活塞通過齒條聯動裝置在刻度導管內移動。所述齒條聯動裝置包括活動扳手3、齒條8、撥片復位彈簧10、活動撥片11，所述管座2中部具有管座齒條孔19，所述管座2通過螺釘連接握把4，所述握把4由鐵皮裁制彎折制成，所述握把4內部左端具有撥片復位彈簧10，所述撥片復位彈簧10右端連接活動撥片11，所述活動撥片11中部具有撥片齒條孔18，所述活動撥片11下部具有撥片舌22，所述活動扳手3截面為U形，所述活動扳手3頂部具有扳手銷釘6，所述活動扳手上部兩側具有固定片，所述扳手銷釘兩側分別連接固定片，所述扳手銷釘左側頂住撥片舌22，所述活動扳手3上部具有握把銷釘孔21，所述握把銷釘孔21連接握把銷釘5，所述握把銷釘兩端固定在握把上，扳手在握把銷釘上轉動，所述握把4上部通過擋片銷釘12連接擋片15，所述擋片15在擋片銷釘12上轉動，所述擋片15中部具有擋片齒條孔16，所述擋片15內部具有擋片復位彈簧13，所述擋片復位彈簧13左端連接握把4側面，所述擋片復位彈簧右端連接擋片，扳手銷釘與活動扳手形成杠桿組合，向右壓動活動扳手下部，使得活動扳手上部向左運動并帶動撥片舌向左運動。所述握把4側面具有握把齒條孔17，所述擋片齒條孔16、握把齒條孔1