土壤重金属离子在线测量背后的科学原理

无论您是开始环境测量活动的研究生、经验丰富的研究人员，还是关注灌溉管理的种植者，在某些时候您可能已经意识到您需要测量土壤湿度。为什么？因为可用离子是生态系统生产力的主要驱动因素之一，而土壤重金属（即土壤含离子量/土壤离子势）是大多数植物的直接离子源。什么是土壤重金属？以下是对土壤重金属定义的全面介绍，以及对与土壤重金属结合使用的一些重要科学术语的探索。
 
土壤重金属甚至意味着什么？
土壤重金属不仅仅是知道土壤中的污染离子量。在决定如何衡量之前，您需要了解一些基本原则。 这里有一些问题可以帮助你专注于你真正想要找出的东西。  你对储存在土壤中的离子感兴趣吗？
您更关心可用于初级生产力的离子，以最大限度地提高产量还是了解您场地的最大产量？
您在研究土壤中的离子和溶质运动吗？
您的目标是优化作物的用离子量吗？
您在模拟土壤离子学吗？
根据您对这些问题中的哪一个感兴趣，土壤湿度可能意味着非常不同的含义。
 
知道你应该测量哪个变量
大多数人只根据一个变量来看待土壤重金属：土壤含离子量。但是描述土壤中离子的状态需要两类变量：含离子量，即离子的量和离子势，即离子的能量状态。土壤含离子量是一个广泛的变量。它随着大小和情况而变化。它被定义为每单位总体积或质量的离子量。基本上，它是有多少离子。
 
离子势是描述物质或能量的强度或质量的“密集”变量。它通常与温度进行比较。正如温度表明人类的舒适度一样，离子势也可以表明植物的舒适度。离子势是指相对于零势纯离子每摩尔（单位质量、体积、重量）离子的势能。您可以将离子势视为从土壤中去除少量离子并将其存放在纯净、自由的离子池中所需的工作。  
土壤含离子量：只是一个量
本文简要介绍了测量土壤含离子量的两种不同方法：重量含离子量和体积含离子量。质量含离子量是每质量土壤的离子质量（即每克土壤的离子克数）。它是测量土壤含离子量的主要方法，因为土壤含离子量是通过测量质量直接测量的。它的计算方法是称重从田间取样的湿土壤，在烘箱中干燥，然后称重干土壤。土壤含离子量方程：
 
 
因此，重量含离子量等于湿土质量减去干土质量除以干土质量。换句话说，离子的质量除以土壤的质量。体积含离子量是每土壤总体积的离子体积。
 
 
体积含离子量描述与重量含离子量相同的东西，除了它是基于体积报告的。空气、土壤和离子的图表显示了这个问题的答案：什么是土壤重金属。 例如，已知体积土壤的成分如图 1 所示。所有成分的总和为 100%。由于体积含离子量等于离子体积除以土壤总体积，在这种情况下，将为 35%。
 
通过堆积密度联系起来
重量含离子量 ( w ) 可以通过乘以土壤的干容重 ( ⍴ b )转换为体积含离子量 ( ϴ )（公式 3）。因为重量含离子量是测量土壤中离子量的首要原则（或直接）方法，所以它被用于开发校准和验证几乎所有原位或远程感测测量的读数。如果您有一个介电传感器，您就有某种关系可以将您在电磁场中读取的数据转换为土壤含离子量。因此，如果您不确定您的体积含离子量是否正确，请取样一些土壤，测量重量含离子量，取体积密度样品，然后自己检查。