CN108169077A - 模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置 - Google Patents

模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置 Download PDF

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陆诗建
李清方
董健
张新军
刘海丽
刘东杰
朱红彬
李金环
刑庆艳
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Abstract

本发明提供了一种模拟污染物在土壤‑地下水中迁移的实验装置，其包括：中空柱体，具有内腔；密封盖，用于密封中空柱体的顶部；喷淋头，位于中空柱体内、固定于密封盖上且连通于外部水源；布料，设置在中空柱体的底部，内腔的位于布料和喷淋头之间的部分用于收容混合有污染物的土壤；砾石层，设置在中空柱体的底部并位于布料的下方；穿孔板，支撑中空柱体，设置有与内腔连通的多个穿孔；桶体，位于穿孔板的下方，内设有收容槽且外设有污染土壤水取样口，收容槽与穿孔板的所述多个穿孔相对且间隔开；地下水储罐，连通于桶体的收容槽，以向桶体的收容槽提供真实的地下水；污染水储罐，设有污染地下水取样口；泵，位于桶体和污染水储罐之间。

Description

模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置
技术领域
本发明涉及土壤技术，尤其涉及一种模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置。
背景技术
目前，室内模拟土壤实验的装置主要集中在污染物污染土壤的迁移。一般是采用土柱淋溶的方法，然后通过收集淋滤液来分析污染物的含量；或者是通过分层取土的方法分析不同土壤层的污染物含量。
但是这些手段均未模拟污染物在土壤下方的地下水中的迁移，从而使得污染物的迁移转化规律与实际情况有差异。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其能模拟降雨时污染物在土壤和地下水中的迁移情况，从而使得污染物的迁移转化规律接近实际情况，并能够用于对污染土壤的污染物和污染地下水的污染物进行取样。
为了实现上述目的，本发明提供了一种模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其包括：中空柱体，具有顶部和底部均开口的内腔；密封盖，用于密封中空柱体的顶部；喷淋头，位于中空柱体内、固定于密封盖上且连通于外部水源；布料，设置在中空柱体的底部，中空柱体的内腔的位于布料和喷淋头之间的部分用于收容混合有污染物的土壤；砾石层，设置在中空柱体的底部并位于布料的下方；穿孔板，支撑中空柱体，设置有与中空柱体的内腔连通的多个穿孔；桶体，位于穿孔板的下方，内设有收容槽且外设有污染土壤水取样口，收容槽与穿孔板的所述多个穿孔相对且间隔开，污染土壤水取样口位于收容槽和穿孔板之间且与桶体的内部连通；地下水储罐，位于桶体的外部，连通于桶体的收容槽，以向桶体的收容槽提供真实的地下水；污染水储罐，位于桶体的外部，设有污染地下水取样口；以及泵，位于桶体和污染水储罐之间。
本发明的有益效果如下：基于本发明的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置能模拟降雨时污染物在土壤和地下水中的迁移情况，从而使得污染物的迁移转化规律接近实际情况，且能够用于对污染土壤的污染物和污染地下水的污染物进行取样。
附图说明
图1是根据本发明的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置的示意图；
图2是混合有污染物的土壤的平面图；
图3是混合有污染物的土壤的分层取样的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1中空柱体 72污染土壤水取样口
11内腔 8地下水储罐
12出气端口 9污染水储罐
2密封盖 91污染地下水取样口
3喷淋头 10泵
4布料 S1第一开关
5砾石层 S2第二开关
6穿孔板 S3第三开关
61穿孔 C盖体
7桶体 S混合有污染物的土壤
71收容槽
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置。
如图1所示，根据本发明的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置包括：中空柱体1，具有顶部和底部均开口的内腔11；密封盖2，用于密封中空柱体1的顶部；喷淋头3，位于中空柱体1内、固定于密封盖2上且连通于外部水源(未示出)；布料4，设置在中空柱体1的底部，中空柱体1的内腔11的位于布料4和喷淋头3之间的部分用于收容混合有污染物的土壤S；砾石层5，设置在中空柱体1的底部并位于布料4的下方；穿孔板6，支撑中空柱体1，设置有与中空柱体1的内腔11连通的多个穿孔61；桶体7，位于穿孔板6的下方，内设有收容槽71而外设有污染土壤水取样口72，收容槽71与穿孔板6的多个穿孔61相对且间隔开，污染土壤水取样口72位于收容槽71和穿孔板6之间且与桶体7的内部连通；地下水储罐8，位于桶体7的外部，连通于桶体7的收容槽71，以向桶体7的收容槽71提供真实的地下水；污染水储罐9，位于桶体7的外部，设有污染地下水取样口91；以及泵10，位于桶体7和污染水储罐9之间。
在操作时，打开密封盖2，将混合有污染物的土壤S填充在中空柱体1的内腔11并位于布料4上，然后密封盖2盖合在中空柱体1的顶部；开启外部水源以使外部水源提供的模拟降雨的水经由喷淋头3喷洒在混合有污染物的土壤S上，开启泵10以使地下水储罐8的真实的地下水以水平流动方式进入桶体7的收容槽71、以水平流动方式流出桶体7的收容槽71、再经由泵10回流到污染水储罐9中以模拟真实的流动的地下水；喷淋头3喷洒的水渗入混合有污染物的土壤S中并使污染物随着水的下沉而迁移，含有迁移的污染物的模拟降雨的水通过布料4、砾石层5以及穿孔板6的穿孔61下降进入到桶体7、再在桶体7中下降至收容槽71以进入到收容槽71的水平流动的地下水中，混合有污染物和模拟降雨的水的水平流动的地下水经由泵10流出桶体7的收容槽71并输送到污染水储罐9中，混合有污染物的模拟降雨的水经由污染土壤水取样口72进行取样，混合有污染物和模拟降雨的水的地下水经由污染地下水取样口91进行取样。
基于本发明的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置能模拟降雨时污染物在土壤和地下水中的迁移情况，从而使得污染物的迁移转化规律接近实际情况，且能够用于对污染土壤的污染物和污染地下水的污染物进行取样。
参照图1，中空柱体1还设有使内腔11与外部排气收集装置(未示出)受控连通的出气端口12。在操作时，出气端口12关闭以使内腔11与外部排气收集装置不连通；而在操作完毕时，出气端口12连接排气收集装置，以将内腔11内的气体抽出并收集，从而避免在实验过程中挥发的污染物直接排放到环境中。进一步地，如图1所示，出气端口12设有第一开关S1，以控制内腔11与外部的连通。
参照图1，污染土壤水取样口72设有盖体C，以控制污染土壤水取样口72与桶体7的内部的连通。由此，可以在盖体C取下的情况下，外部接水器具(未示出)穿过污染土壤水取样口72并伸入到桶体7的内部以将混合有污染物的模拟降雨的水进行取样。
参照图1，地下水储罐8设有第二开关S2，以控制地下水储罐8与桶体7的内部的连通。
如图1所示，为了便于取样，污染地下水取样口91设有第三开关S3，以控制污染地下水取样口91与污染水储罐9的内部的连通。
中空柱体1可为透明有机玻璃管，由此便于观察喷淋头3喷洒在混合有污染物的土壤S上的来自外部水源提供的模拟降雨的水的强弱和量，进而调整喷淋头3的喷洒的水的强弱。
布料4可防止土壤漏到砾石层5并透过砾石层5进入到穿孔板6的穿孔61而堵塞穿孔61。优选地，布料4为无纺布，无纺布具有优良的拨水性能，从而使得水能以水滴形式透过无纺布并进入到穿孔板6的穿孔61中，从而进一步真实地模拟了混合有污染物的降雨的渗透情况。
穿孔板6可为有机玻璃板，从而有利于观察穿孔板6的穿孔61是否被堵塞。
桶体7可为透明塑料桶，由此便于目测桶体7的收容槽71内的地下水的深度，进而通过对泵10的控制来控制收容槽71内的地下水的水位的波动保持在合理的与实际相符的范围内，避免收容槽71内的地下水向上接触到穿孔板6的下表面、甚至反溢到混合有污染物的土壤S中。
地下水储罐8可为透明塑料罐，由此便于目测地下水储罐8中的地下水的液位。
污染水储罐9可为透明塑料罐，由此便于目测污染水储罐9中的液位。
根据模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置的组成部件(包括混合有污染物的土壤S)的尺寸可以按照几何相似原则设置。由此可以更真实地反映污染物在受污染的土壤中的实际迁移情况。根据模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置的组件的尺寸可进一步地基于实验操作(尤其是实验室)的空间和便捷性设计。在一实施例中，中空柱体1的高度为800mm-1200mm、内径为100mm-300mm；桶体7的高度为200mm-300mm；砾石层5的高度为2mm-5mm；穿孔板6的穿孔61的直径为3mm-10mm；穿孔板6与收容槽71的间距为30mm-50mm。
除了上述采用混合有污染物的模拟降雨的水经由污染土壤水取样口72进行取样、混合有污染物和模拟降雨的水的地下水经由污染地下水取样口91进行取样外，还可以进一步结合分层取土的方法，对实验结束后的土壤进行分析。例如参照图2和图3，在实验结束后的混合有污染物的土壤S等分成三个部分，即上部区域、中部区域、下部区域，再将每个区域等分成6个子区域，即1#-6#子区域，将这些子区域各自进行取样并进行检测。

Claims (10)

1.一种模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，包括：
中空柱体(1)，具有顶部和底部均开口的内腔(11)；
密封盖(2)，用于密封中空柱体(1)的顶部；
喷淋头(3)，位于中空柱体(1)内、固定于密封盖(2)上且连通于外部水源；
布料(4)，设置在中空柱体(1)的底部，中空柱体(1)的内腔(11)的位于布料(4)和喷淋头(3)之间的部分用于收容混合有污染物的土壤(S)；
砾石层(5)，设置在中空柱体(1)的底部并位于布料(4)的下方；
穿孔板(6)，支撑中空柱体(1)，设置有与中空柱体(1)的内腔(11)连通的多个穿孔(61)；
桶体(7)，位于穿孔板(6)的下方，内设有收容槽(71)且外设有污染土壤水取样口(72)，收容槽(71)与穿孔板(6)的所述多个穿孔(61)相对且间隔开，污染土壤水取样口(72)位于收容槽(71)和穿孔板(6)之间且与桶体(7)的内部连通；
地下水储罐(8)，位于桶体(7)的外部，连通于桶体(7)的收容槽(71)，以向桶体(7)的收容槽(71)提供真实的地下水；
污染水储罐(9)，位于桶体(7)的外部，设有污染地下水取样口(91)；以及
泵(10)，位于桶体(7)和污染水储罐(9)之间。
2.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，中空柱体(1)还设有使内腔(11)与外部抽气收集装置受控连通的出气端口(12)。
3.根据权利要求2所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，出气端口(12)设有第一开关(S1)，以控制内腔(11)与外部的连通。
4.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，污染土壤水取样口(72)设有盖体(C)，以控制污染土壤水取样口(72)与桶体(7)的内部的连通。
5.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，地下水储罐(8)设有第二开关(S2)，以控制地下水储罐(8)与桶体(7)的内部的连通。
6.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，污染地下水取样口(91)设有第三开关(S3)，以控制污染地下水取样口(91)与污染水储罐(9)的内部的连通。
7.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，中空柱体(1)为透明有机玻璃管。
8.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，布料(4)为无纺布。
9.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，穿孔板(6)为有机玻璃板。
10.根据权利要求1所述的模拟污染物在土壤-地下水中迁移的实验装置，其特征在于，桶体(7)为透明塑料桶，地下水储罐(8)为透明塑料罐，污染水储罐(9)为透明塑料罐。
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