CN105242007B - 一种固液界面污染物释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固液界面污染物释放装置，包括沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元；沉积物贮存单元、上覆水释放单元、检测单元下方均设有循环水进水口，上方均设有循环水出水口；连接单元为表面设置有若干个均匀分布的连接孔；监测单元顶部密封，并设置有两孔；一孔安插溶氧电极，用于测定污染物释放过程中体系溶解氧变化；另一孔安插取样管，用于上覆水样品采样分析；本发明具有固体沉积物和上覆水体的分段精确控温、溶氧在线检测等优点；适用于固液界面污染物的静态和动态释放研究。该装置的部件均可不需要借助工具进行分离和组装，有利于设备的运输、维修和更换。

Description

一种固液界面污染物释放装置

技术领域

本发明属于水环境监测领域，涉及一种固液界面污染物释放装置，适用于有机污染物、氮磷等营养盐、重金属离子等污染物在土壤-水，沉积物-水等固液界面的静态、动态交换。

背景技术

沉积物是水体营养盐、重金属离子、有机污染物的主要储存库，沉积物中的营养盐和污染物通过扩散、对流、沉积物再悬浮等过程向上覆水体释放，上覆水中的颗粒态营养盐以及吸附在颗粒物上的污染物通过沉降作用进入沉积物，并在沉积物中发生一系列化学反应。研究表明，湖泊和河流等水体富营养化程度往往与沉积物营养盐释放有密切的关系。沉积物中营养盐和污染物一方面可以通过分子扩散和浓度梯度扩散即静态扩散进入水体。另一方面，由于水表面受到动力扰动，沉积物受到各种生物扰动，外界的扰动通过沉积物再悬浮和沉降作用使得营养盐和污染物进入上覆水体，这种紊动扩散造成的释放量远远大于通过静态扩散所产生的释放量。沉积物与上覆水体之间污染物的释放、沉降等监测数据一方面可以用于明确河流和湖泊等水体的“内源”污染状况，解释水体“水华”爆发机理；另一方面可以为水体各种水质模型提供所需的参数，对沉积物污染物释放模型参数进行率定。因此，测定水体沉积物营养盐和污染物的释放通量具有重要的意义。

目前，主要通过实验室模拟方法研究沉积物/上覆水等固液界面污染物的释放，影响污染物释放的因素主要有温度、物理扰动、生物扰动、溶解氧等。而各个研究组所用的模拟装置相差很大，尚不能精确、全面控制对污染物释放产生较大影响的实验因素。在授权公告号CN 102092908 B，申请号201010560897.5的发明专利“一种底泥污染物释放的模拟装置及其操作方法”，包括贮存槽、缓冲槽和污染物释放槽三部分组成。在授权公告号为CN202785920 U，申请号为201220457348.X的实用新型专利“一种用于底泥释放或水体沉降物收集的装置”，包括采集桶、桶盖、连接杆、挂钩杆和拉力弹簧。在申请公布号CN102590479 A，申请号201210049246.9的发明专利“一种基于扩散理论的河湖底泥污染物通量测试方法及装置”，包括底板、底座壁、柱体、取样管。但是上述装置存在装样复杂、不易拆装、不能对沉积物和上覆水体做到分段控温等确定。因此，需要研究具有结构合理、功能全面、参数可调、易于组装等优点的模拟装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种固液界面污染物释放装置。

本发明所采用的技术方案是：一种固液界面污染物释放装置，其特征在于：包括沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元；

所述的沉积物贮存单元下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；

所述的连接单元为表面设置有若干个均匀分布的连接孔的圆盘；

所述的上覆水释放单元下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；

所述的监测单元下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；监测单元顶部密封，并设置有两孔；一孔安插溶氧电极，用于测定污染物释放过程中体系溶解氧变化；另一孔安插取样管，用于上覆水样品采样分析；

所述的沉积物贮存单元、上覆水释放单元和检测单元上下面上均设置有蝴蝶型螺丝，用于需要时通过所述的蝴蝶型螺丝和连接孔和所述的连接单元连接在一起。

作为优选，所述的沉积物贮存单元为直径10cm，高度30-50cm的圆柱型同心圆柱体。

作为优选所述的连接单元为直径21cm、表面设置有六个均匀分布的连接孔的圆盘，圆盘中间设置有预留孔和密封圈；

作为优选所述的上覆水释放单元为直径10cm，高度30、50、100、200cm不等的圆柱型同心圆柱。

作为优选所述的监测单元为直径10cm，高度为20-50cm的圆柱型同心圆柱。

作为优选所述的沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元均由不锈钢或有机玻璃材质制作而成。

本发明通过在装置外部设置恒温冷肼，可以做到精确控温，分段控温；各个单元具有不同的高度，通过简单组合可以获得不同沉积物高度和上覆水高度的模拟装置，适用于各种深度的河流及湖泊的污染物释放研究。通过添加外部的振荡装置，本发明所公布的释放装置既可以用于污染物的静态释放，也可以用于污染物的动态释放。所述的各个单元之间通过连接单元进行连接。各个部件均可不需要借助工具进行分离和组装，有利于设备的运输、维修和更换。

附图说明

图1：本发明实施例装置的沉积物贮存单元示意图。

图2：本发明实施例装置的连接单元示意图。

图3：本发明实施例装置的上覆水释放单元示意图。

图4：本发明实施例装置的检测单元示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1、图2、图3和图4，本发明提供的一种固液界面污染物释放装置，包括沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元；沉积物贮存单元为圆柱型同心圆柱体，其下方设有循环水进水口1，上方设有循环水出水口2；连接单元为表面具有六个均匀分布的连接孔4的圆盘，圆盘中间设置有预留孔5和密封圈6；上覆水释放单元为圆柱型同心圆柱体，其下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；监测单元为圆柱型同心圆柱体，其下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；监测单元顶部密封，并设置有两孔；一孔安插溶氧电极7，用于测定污染物释放过程中体系溶解氧变化；另一孔安插取样管8，用于上覆水样品采样分析；沉积物贮存单元、上覆水释放单元和检测单元上下面上均设置有蝴蝶型螺丝3，用于需要时通过蝴蝶型螺丝3和连接孔4和连接单元连接在一起。

本实施例的沉积物贮存单元为直径10cm，高度30-50cm的圆柱型同心圆柱体；连接单元为直径21cm、表面具有六个均匀分布的连接孔的圆盘；上覆水释放单元为直径10cm，高度30、50、100、200cm不等的圆柱型同心圆柱；监测单元为直径10cm，高度为20-50cm的圆柱型同心圆柱。当然，本发明的沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、监测单元也可以根据需要设计成其他形状。

本实施例的沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元均可以由不锈钢或有机玻璃材质制作而成。

本发明的装置整体置于摇床中，用于模拟各种外部扰动。

当执行污染物的静态释放实验时，首先将沉积物或其它固体样品加入沉积物贮存单元中，也可以将装有柱状沉积物的样品管直接放入沉积物贮存单元中，然后根据拟模拟的释放水深选择不同高度的上覆水释放单元，通过连接单元进行连接，后通过虹吸作用慢慢向释放单元中加入所需水体。再通过连接单元将检测单元和上覆水释放单元连接。通过预留孔加入溶氧电极和取样管。将根据实际水体水温的测量值，对不同的上覆水释放单元通入不同温度的循环水，以实现分段控温的目的。温度平衡后，在不同的释放时间通过取样管进行取样，采用相关方法对所取样品进行分析测定。

当执行污染物的动态释放实验时，根据实验需求，按照静态释放的连接方法将上覆水释放单元连接后，整体放于振荡装置中，通过左右或者前后振荡，进行污染物的动态释放实验。

尽管本说明书较多地使用了沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元、循环水进水口1、循环水出水口2、蝴蝶型螺丝3、连接孔4、预留孔5、密封圈6、插溶氧电极7、取样管8等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种固液界面污染物释放装置，其特征在于：包括沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元；

所述的沉积物贮存单元下方设有循环水进水口（1），上方设有循环水出水口（2）；

所述的连接单元为表面设置有若干个均匀分布的连接孔（4）；

所述的上覆水释放单元下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；所述的上覆水释放单元为直径10cm，高度30、50、100、200cm不等的圆柱型同心圆柱；

所述的检测单元下方设有循环水进水口，上方设有循环水出水口；检测单元顶部密封，并设置有两孔；一孔安插溶氧电极（7），用于测定污染物释放过程中体系溶解氧变化；另一孔安插取样管（8），用于上覆水样品采样分析；所述的检测单元为直径10cm，高度为20-50cm的圆柱型同心圆柱；

所述的沉积物贮存单元为直径10cm，高度30-50cm的圆柱型同心圆柱体；所述的连接单元为直径21cm、表面设置有六个均匀分布的连接孔的圆盘，圆盘中间设置有预留孔（5）和密封圈（6）；

所述的沉积物贮存单元、上覆水释放单元和检测单元上下面上均设置有蝴蝶型螺丝（3），用于需要时通过所述的蝴蝶型螺丝（3）和连接孔（4）和所述的连接单元连接在一起。

2.根据权利要求1所述的固液界面污染物释放装置，其特征在于：所述的沉积物贮存单元、连接单元、上覆水释放单元、检测单元均由不锈钢或有机玻璃材质制作而成。