CN104215747B - 土柱淋溶装置 - Google Patents
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Abstract
土柱淋溶装置，包括装置本体，所述的装置本体的上部分为淋溶区、下部分为滤液过滤区，装置本体顶部配有外接式布水器，淋溶区通过筛网和多孔板与滤液收集区连通；淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，相邻的层与层之间分别通过至少1层滤网隔开；表土层和底土层各设有多个取样口；滤液收集区包括上端的过滤层以及底端的滤液收集器，滤液收集区顶部向下延伸的部分作为支架，过滤层位于多孔板的下方，滤液收集器位于过滤层正下方，过滤层通过多孔板和筛网与装置本体相通。本发明的有益效果是：不分割装置即可进行土壤分层取样；设置了外接式布水器和渗滤液收集区，能做到布水均匀、固液分离，便于实验分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种土柱淋溶装置。
背景技术
近年来，我国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人类健康构成严重威胁，土壤－植物-地下水系统中重金属及有机污染物污染问题尤为突出且日趋严重。以土壤重金属污染为例，目前中国受污染的耕地约有1.5亿亩，全国每年被重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。据农业部环保监测系统2000年对全国24个省、市329个严重污染区8223万亩土壤调查发现，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20％，其中重金属占超标污染土壤和农作物的80％，并呈现一定的重金属复合污染，且在中国南方地区表现尤为突出。另一方面，重金属污染有机肥及污水灌溉亦加剧了土壤、地下水及食品的污染趋势，亦对人类生存环境及健康造成严重威胁。因此，研究有机肥农用、污水灌溉过程中重金属及有机污染物在土壤-植物-地下水系统中的迁移行为，可为预测及评价重金属或有机污染物在土壤、植物及地下水的安全风险提供科学依据。然而，在研究重金属及有机污染物在土壤-植物-地下水系统中的迁移规律时，需要采集不同深度的土壤，测定其重金属及有机污染物含量，进而了解重金属及有机污染物在土壤的垂直迁移分布趋势，探究其向地下水及植物体内的动态迁移行为。
垂直土柱一直是土壤科学、农业和环保等领域常用的模拟实验设施，具有简单易行、周期短的特点。目前的垂直土柱多为一体式土柱，需通过分层切割才能进行分层取样，不能重复利用，造成资源浪费。专利公告号为CN203385608U名称为“一种可拆卸简易垂直土柱”的实用新型虽然可拆卸后进行分层取样，克服切割取样的缺点，但在取样过程可能会出现土柱坍塌意外，造成样品污染。
发明内容
本发明针对目前的土注装置在取样过程可能会出现土柱坍塌意外，造成样品污染的问题，提出了一种结构简单、使用方便，集植物种植、分层采样和渗滤液收集功能为一体、研究污染物在土壤-植物-地下水系统迁移行为的土柱淋溶装置。
本发明所述的土柱淋溶装置，包括装置本体，其特征在于：所述的装置本体的上部分为淋溶区、下部分为滤液过滤区，所述的装置本体顶部配有外接式布水器，所述的淋溶区通过筛网和多孔板与所述的滤液收集区连通；所述的淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，并且相邻的层与层之间分别通过至少1层滤网隔开；所述的表土层和底土层各设有多个取样口；所述的滤液收集区包括上端的过滤层以及底端的滤液收集器，所述的滤液收集区顶部向下延伸的部分作为支架，并将所述的过滤层和滤液收集器围在中间；所述的过滤层位于多孔板的下方，滤液收集器位于过滤层正下方，并且过滤层通过多孔板和筛网与装置本体相通。
所述的表土层和底土层各设有3-6个位于装置两端、交错排列的取样口。
所述的装置本体呈空心圆柱形结构，整体由UPVC材料制成，高为65-120cm，内圆面半径为15-30cm，壁厚0.5-1.0cm。
所述淋溶区高为50-100cm，其中缓冲层高为5-10cm，表土层高为15-30cm，底土层高为15-30cm，细石英砂层高为5-10cm，粗石英砂层高为10-20cm。
所述表土层和底土层每5-10cm设一圆孔形取样口，取样口的半径为1.5-3.0cm，每个取样口皆配有相应的防渗水橡皮塞。
所述的表土层填充表层土，底土层填充底层土，细石英砂层层填充粒径为0.5-1.2mm的石英砂，粗石英砂层填充粒径大于2mm的石英砂，各层之间的滤网的直径为0.05-0.20mm。
所述的滤液收集区高为15-20cm。
所述的过滤层为倒圆锥体状，高3-6cm，上端多孔板凿有孔径为1-2mm的透水孔，与淋溶区两者中间设有孔径为0.050-0.145mm的筛网，其下端圆孔的半径为2.5-4.0cm。
滤液收集区作为支架的延伸部分高为15-20cm。
所述的淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，并且相邻的层与层之间分别通过1～2层滤网隔开。
本发明的有益效果是：(1)实现在不分割装置情况下，进行土壤分层取样；(2)设置了外接式布水器和渗滤液收集区，能做到布水均匀、固液分离，便于实验分析。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的侧视图。
图3是本发明的多孔板的结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的土柱淋溶装置，包括装置本体，所述的装置本体的上部分为淋溶区20、下部分为滤液过滤区30，所述的装置本体顶部配有外接式布水器10，所述的淋溶区20通过筛网31和多孔板33与所述的滤液收集区30连通；所述的淋溶区20从上到下依次分为缓冲层21、表土层22、底土层23、细石英砂层24和粗石英砂层25，并且相邻的层与层之间分别通过至少1层滤网26隔开；所述的表土层22和底土层23各设有多个取样口27；所述的滤液收集区30包括上端的过滤层32以及底端的滤液收集器35，所述的滤液收集区30顶部向下延伸的部分作为支架36，并将所述的过滤层32和滤液收集器35围在中间；所述的过滤层32位于多孔板33的下方，滤液收集器35位于过滤层32正下方，并且过滤层32通过多孔板33和筛网31与装置本体相通。
所述的表土层22和底土层23各设有3-6个位于装置两端、交错排列的取样口27。
所述的装置本体呈空心圆柱形结构，整体由UPVC材料制成，高为65-120cm，内圆面半径为15-30cm，壁厚0.5-1.0cm。
所述淋溶区20高为50-100cm，其中缓冲层21高为5-10cm，表土层22高为15-30cm，底土层23高为15-30cm，细石英砂层24高为5-10cm，粗石英砂层25高为10-20cm。
所述表土层22和底土层23每5-10cm设一圆孔形取样口27，取样口27的半径为1.5-3.0cm，每个取样口27皆配有相应的防渗水橡皮塞。
所述的表土层22填充表层土，底土层23填充底层土，细石英砂层层24填充粒径为0.5-1.2mm的石英砂，粗石英砂层25填充粒径大于2mm的石英砂，各层之间的滤网26的直径为0.05-0.20mm。
所述的滤液收集区30高为15-20cm。
所述的过滤层32为倒圆锥体状，高3-6cm，上端多孔板凿有孔径为1-2mm的透水孔34，与淋溶区20两者中间设有孔径为0.050-0.145mm的筛网31，其下端圆孔的半径为2.5-4.0cm。
滤液收集区30作为支架36的延伸部分高为15-20cm。
所述的淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，并且相邻的层与层之间分别通过1～2层滤网隔开。
实施例2结合实施例1“EDTA淋溶下农用蚓粪中Cu、Zn向土壤-植物-水体系中的迁移规律研究”对本发明进行进一步描述：
根据实验要求，将土柱淋溶装置的淋溶区20各层填充相应的材料，而表土层22填充实验用土——以潮土和蚓粪按比例要求混合配置的蚓粪土，各土层用滤网26隔开，各取样口27皆用相应橡皮塞(图中未画出)塞住，防止渗水。装柱完成后首先进行稳定工作，通过外接式布水器10，每天每根土柱淋溶100mL去离子水，共淋溶15天，以使柱内土壤颗粒在相应的各层分布均匀。实验选择植物为墨西哥玉米，待定苗后进行EDTA淋溶浇灌，利用布水器淋溶20天，通过滤液收集器35收集滤液，每96h收集一次，共收集7次。培养40天后，先收集墨西哥玉米，然后通过各区设置的取样口27，从上往下，进行分层采样。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.土柱淋溶装置，包括装置本体，其特征在于：所述的装置本体的上部分为淋溶区、下部分为滤液收集区，所述的装置本体顶部配有外接式布水器，所述的淋溶区通过筛网和多孔板与所述的滤液收集区连通；所述的淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，并且相邻的层与层之间分别通过至少1层滤网隔开；所述的表土层和底土层各设有多个取样口；所述的滤液收集区包括上端的过滤层以及底端的滤液收集器，所述的滤液收集区顶部向下延伸的部分作为支架，并将所述的过滤层和滤液收集器围在中间；所述的过滤层位于多孔板的下方，滤液收集器位于过滤层正下方，并且过滤层通过多孔板和筛网与装置本体相通。
2.如权利要求1所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述的表土层和底土层各设有3-6个位于装置两端、交错排列的取样口。
3.如权利要求2所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述土柱淋溶装置呈空心圆柱形结构，整体由UPVC材料制成，高为65-120cm，内圆面半径为15-30cm，壁厚0.5-1.0cm。
4.如权利要求3所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述淋溶区高为50-100cm，其中缓冲层高为5-10cm，表土层高为15-30cm，底土层高为15-30cm，细石英砂层高为5-10cm，粗石英砂层高为10-20cm。
5.如权利要求4所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述表土层和底土层每5-10cm设一圆孔形取样口，取样口的半径为1.5-3.0cm，每个取样口皆配有相应的防渗水橡皮塞。
6.如权利要求5所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述表土层填充表层土，底土层填充底层土，细石英砂层层填充粒径为0.5-1.2mm的石英砂，粗石英砂层填充粒径大于2mm的石英砂，各层之间的滤网的直径为0.05-0.20mm。
7.如权利要求6所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述的滤液收集区高为15-20cm。
8.如权利要求7所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述的过滤层为倒圆锥体状，高3-6cm，上端多孔板凿有孔径为1-2mm的透水孔，过滤层与淋溶区两者中间设有孔径为0.050-0.145mm的筛网，其下端圆孔的半径为2.5-4.0cm。
9.如权利要求8所述的土柱淋溶装置，其特征在于：滤液收集区作为支架的延伸部分高为15-20cm。
10.如权利要求1所述的土柱淋溶装置，其特征在于：所述的淋溶区从上到下依次分为缓冲层、表土层、底土层、细石英砂层和粗石英砂层，并且相邻的层与层之间分别通过1～2层滤网隔开。
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