CN109283100A - 一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法 - Google Patents

一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法，包括污染物迁移实验柱、土壤间隙水采集系统、渗漏液收集系统、螺纹连接装置；污染物迁移实验柱内为中空腔，中空腔内放置有土壤，污染物迁移实验柱下开口处固定有一个圆形筛孔板，底部通过螺纹连接装置和柱形渗漏液过滤装置固定连接；污染物迁移实验柱右侧垂向均匀分布有若干用来取土样的柱式取样口，柱式取样口与污染物迁移实验柱的中空腔贯通；土壤间隙水采集系统包括土壤间隙水采集管和土壤间隙水收集器；渗漏液收集系统包括柱形渗漏液过滤装置和渗漏液收集器。通过本发明，利用土壤间隙水采集管采集土壤间隙水的方法可有效消除边壁效应，有利于渗漏液中污染物准确收集。

Description

一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法
技术领域
本发明属于土壤测量用具领域，具体的提供了一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法。
背景技术
随着我国经济的迅猛发展，大量污染物经排放进入表层土壤中，随后污染物会在水土系统中迁移转化，甚至通过渗漏作用对地下水体造成污染，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。土壤间隙水的理化性质随土壤深度的增加具有明显的变化，所以分层采集土样和间隙水样对剖析污染物在土壤中的迁移转化行为具有重要指导意义；对深层土壤渗漏液进行收集并检测，也是研究污染物在土壤中迁移转化行为的重要途径。
现有的一些实验装置仍存在许多不足，如：在取间隙水样的实验过程中，取样过程会受到边壁效应的影响；在渗漏液的收集过程中，存在渗漏液中污染物的收集不够准确等缺点。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法。
本发明的目的是这样实现的，一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其主要技术特征在于：包括污染物迁移实验柱、土壤间隙水采集系统、渗漏液收集系统、螺纹连接装置，污染物迁移实验柱为上、下开口的中空筒状管，污染物迁移实验柱内为中空腔，中空腔内放置有土壤，中空腔内壁设有螺纹，污染物迁移实验柱下开口处固定有一个圆形筛孔板；
所述污染物迁移实验柱右侧垂向均匀分布有若干用来取土样的柱式取样口，柱式取样口与污染物迁移实验柱的中空腔贯通，污染物迁移实验柱底部通过螺纹连接装置和柱形渗漏液过滤装置固定连接；所述土壤间隙水采集系统包括若干土壤间隙水采集管和土壤间隙水收集器，土壤间隙水收集器置于土壤间隙水采集管底部下方；柱形渗漏液过滤装置底部设有若干小孔，小孔直径比土壤间隙水采集管直径略大，以供土壤间隙水采集管穿过，小孔周围垫有防止柱形渗漏液过滤装置底部漏水的橡胶垫；若干土壤间隙水采集管插放于污染物迁移实验柱内土壤中，底部穿过污染物迁移实验柱和柱形渗漏液过滤装置，土壤间隙水采集管顶部密封，底部设有尖头出水口，侧壁在不同高度处开设有间隙水进水口，间隙水进水口上包裹有纱布，可防止土壤进入致使间隙水进水口堵塞；
所述渗漏液收集系统包括柱形渗漏液过滤装置和渗漏液收集器，柱形渗漏液过滤装置右侧底部设有阀门，渗漏液收集器置于柱形渗漏液过滤装置右侧底部阀门下方。
所述污染物迁移实验柱底部通过螺纹连接装置和柱形渗漏液过滤装置固定连接。
所述污染物迁移实验柱上标有刻度，污染物迁移实验柱右侧垂向每间距5 cm均匀分布有柱式取样口，柱式取样口用来取土样，污染物迁移实验柱下开口处固定的圆形筛孔板，圆形筛孔板的半径为25cm，厚度为1cm。
所述土壤间隙水收集器置于土壤间隙水采集管正下方，土壤间隙水收集器内部设有多个土壤间隙水收集孔，土壤间隙水收集孔所处位置与土壤间隙水采集管位置一一对应。
针对亲水性污染物，柱形渗漏液过滤装置内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8；针对疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置内填充惰性高铝球，填充的空隙率为1:9。
所述渗漏液收集器的容积为500 mL。
所述污染物迁移实验柱的中空腔内壁设有螺纹。
一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置进行试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，插入土壤间隙水采集管：将土壤间隙水采集管插入污染物迁移实验柱中空腔内，土壤间隙水采集管底部穿过污染物迁移实验柱和柱形渗漏液过滤装置底部所设的小孔，小孔周围垫有橡胶垫防止柱形渗漏液过滤装置底部漏水；
第二步，向柱形渗漏液过滤装置内填充填料：针对亲水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8；针对疏水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置内填充有惰性高铝球，填充的空隙率为1:9；
第三步，装入实验所需的均质化土样：将用于实验的土样均质化后，均匀地从污染物迁移实验柱上开口铺填入污染物迁移实验柱中空腔内，均质化后的土样托于下开口处的圆形筛孔板上；
第四步，向污染物迁移实验柱中注水：将实验所需的水样注入污染物迁移实验柱中空腔内，以模拟污染物在土壤中的迁移转化行为；
第五步，土样、间隙水的取样和测试：土样可从污染物迁移实验柱右侧垂向的柱式取样口分层取出，间隙水样可从土壤间隙水采集管底部用土壤间隙水收集器收集，所有取样操作可在不同时间节点内进行，随后检测并分析污染物在土样和间隙水样中的浓度和含量；
第六步，深层渗漏液的取样和测试：用渗漏液收集器收集从柱形渗漏液过滤装置右侧底部阀门处流出的深层渗漏液，随后检测并分析深层渗漏液中污染物的浓度和含量。
本发明结构合理、生产制造容易、使用方便、方法先进科学,本发明提供了一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法，包括污染物迁移实验柱、土壤间隙水采集系统、渗漏液收集系统、螺纹连接装置；污染物迁移实验柱右侧垂向均匀分布有柱式取样口，底部通过螺纹连接装置和柱形渗漏液过滤装置固定连接；土壤间隙水采集系统包括土壤间隙水采集管和土壤间隙水收集器，土壤间隙水采集管侧壁根据实际情况在不同高度处开设有间隙水进水口，土壤间隙水收集器置于土壤间隙水采集管出水阀门下方；渗漏液收集系统包括柱形渗漏液过滤装置和渗漏液收集器，柱形渗漏液过滤装置右侧底部开设有阀门与渗漏液收集器相连。本装置利用土壤间隙水采集管采集土壤间隙水的方法可有效消除边壁效应，针对亲水性/疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置内分别填充有聚丙烯填料/惰性高铝球，极大地减少了渗漏液中污染物在下渗过程中由于吸附作用造成的损失，有利于渗漏液中污染物的准确收集。
本发明的技术思路是：污染物迁移实验柱右侧垂向均匀分布有柱式取样口，柱式取样口用于取土样，底部通过螺纹连接装置和柱形渗漏液过滤装置固定连接；土壤间隙水采集管插放于污染物迁移实验柱内土壤中，底部穿过污染物迁移实验柱和柱形渗漏液过滤装置，侧壁根据实际情况在不同高度处开设有间隙水进水口，并用纱布将其包裹防止土壤进入致使间隙水进水口堵塞；针对亲水性/疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置内分别填充有聚丙烯填料/惰性高铝球，极大减少了渗漏液中污染物在下渗过程中由于吸附作用造成的损失，有利于渗漏液中污染物的准确收集。利用土壤间隙水采集管采集间隙水样、在污染物迁移实验柱不同高度处的柱式取样口分层取土样、利用柱形过滤装置收集深层渗漏液，通过分析这些所取样品，进一步确定污染物在上覆水层、土壤、间隙水中的时空分异特征及响应机制。
本发明的优点和效果：本发明的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置及其方法根据实际情况，设置多根土壤间隙水采集管，不同土壤间隙水采集管侧壁根据实际情况的不同在不同高度处开设有间隙水进水口，并用纱布将其包裹防止土壤进入致使间隙水进水口堵塞，利用土壤间隙水采集管采集土壤间隙水的方法可有效消除边壁效应；针对亲水性/疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置内分别填充有聚丙烯填料/惰性高铝球，极大地减少了渗漏液中污染物在下渗过程中由于吸附作用造成的损失，有利于渗漏液中污染物的准确收集。此外，本装置还具有操作简单、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明结构原理示意图。
图2为图1中土壤间隙水采集管示意图。
图中：1污染物迁移实验柱、2土壤间隙水采集管、3间隙水进水口、4柱式取样口、5柱形渗漏液过滤装置、6阀门、7渗漏液收集器、8土壤间隙水收集器、9土壤间隙水收集孔、10螺纹连接装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，包括污染物迁移实验柱1、土壤间隙水采集管2、土壤间隙水收集器8、柱形渗漏液过滤装置5、渗漏液收集器7、螺纹连接装置10；污染物迁移实验柱1上标有刻度，污染物迁移实验柱1为上、下开口的中空筒状管，污染物迁移实验柱1内为中空腔，中空腔内放置有土壤，污染物迁移实验柱1下开口处固定有一个圆形筛孔板；污染物迁移实验柱1右侧垂向每间距5 cm均匀分布有若干柱式取样口4，通过在污染物迁移实验柱1不同高度处分层取土样，来进一步确定污染物在土壤中的时空分布特征及转化规律；污染物迁移实验柱1下开口处固定有一个圆形筛孔板，筛孔板的设置可有效防止土壤流失，污染物迁移实验柱1底部通过螺纹连接装置10和柱形渗漏液过滤装置5固定连接，污染物迁移实验柱1内壁处设有螺纹，可有效防止短流现象，短流现象是指水不按照规定的路线走，空腔内壁设有螺纹的确是为了防止这一现象。
在本实施例中，所述土壤间隙水收集系统包括土壤间隙水采集管2和土壤间隙水收集器8；土壤间隙水采集管2顶部密封，底部有尖头出水口，侧壁根据实际情况在不同高度处开设有间隙水进水口3，并用纱布将其包裹防止土壤进入致使间隙水进水口3堵塞；土壤间隙水采集管2插放于污染物迁移实验柱1内土壤中，底部穿过污染物迁移实验柱1和柱形渗漏液过滤装置5；土壤间隙水收集器8置于土壤间隙水采集管2正下方，土壤间隙水收集器8内部设有多个土壤间隙水收集孔9，土壤间隙水收集孔9所处位置与土壤间隙水采集管2出水口位置一一对应。
在本实施例中，所述渗漏液收集系统包括柱形渗漏液过滤装置5和渗漏液收集器7，柱形渗漏液过滤装置5通过螺纹连接装置10与污染物迁移实验柱1底部固定连接；针对亲水性污染物，柱形渗漏液过滤装置5内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8，针对疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置5内填充惰性高铝球，填充的,空隙率为1:9；柱形渗漏液过滤装置5底部设有供土壤间隙水采集管2通过的小孔，小孔周围垫有橡胶垫，以防止柱形渗漏液过滤装置5底部漏水；柱形渗漏液过滤装置5右侧底部设有阀门6与渗漏液收集器7相连，每个渗漏液收集器7的容积为500 mL。
在本发明中，一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置进行试验的方法，包括以下步骤：
第一步，插入土壤间隙水采集管2：把土壤间隙水采集管2穿过柱形渗漏液过滤装置5底部所设的小孔，小孔周围垫有橡胶垫防止柱形渗漏液过滤装置5底部漏水；
第二步，向柱形渗漏液过滤装置5内填充填料：针对亲水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置5内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8；针对疏水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置5内填充有惰性高铝球，填充的空隙率为1:9；
第三步，装入实验所需的均质化土样：将用于实验的土样均质化后，均匀地铺填入污染物迁移实验柱1中；
第四步，向污染物迁移实验柱1中注水：将实验所需的水样注入污染物迁移实验柱1中，以模拟污染物在土壤中的迁移转化行为。
第五步，土样、间隙水的取样和测试：土样可从污染物迁移实验柱1右侧垂向的柱式取样口4分层取出，间隙水样可从土壤间隙水采集管2底部用土壤间隙水收集器8收集，所有取样操作可在不同时间节点内进行，随后检测并分析污染物在土样和间隙水样中的浓度和含量；
第六步，深层渗漏液的取样和测试：用渗漏液收集器7收集从柱形渗漏液过滤装置5右侧底部阀门6处流出的深层渗漏液，随后检测并分析深层渗漏液中污染物的浓度和含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在阅读了以上具体实施例讲述的内容后，本技术领域技术人员在不脱离本发明原理的前提下，可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于：包括污染物迁移实验柱（1）、土壤间隙水采集系统、渗漏液收集系统、螺纹连接装置（10），污染物迁移实验柱（1）为上、下开口的中空筒状管，污染物迁移实验柱（1）内为中空腔，中空腔内放置有土壤，中空腔内壁设有螺纹，污染物迁移实验柱（1）下开口处固定有一个圆形筛孔板；
所述污染物迁移实验柱（1）右侧垂向均匀分布有若干用来取土样的柱式取样口（4），柱式取样口（4）与污染物迁移实验柱（1）的中空腔贯通，污染物迁移实验柱（1）底部固定连接有柱形渗漏液过滤装置（5）；所述土壤间隙水采集系统包括若干土壤间隙水采集管（2）和土壤间隙水收集器（8），土壤间隙水收集器（8）置于土壤间隙水采集管（2）底部下方；柱形渗漏液过滤装置（5）底部设有若干小孔，小孔直径比土壤间隙水采集管（2）直径大，以供土壤间隙水采集管（2）穿过，小孔周围垫有防止柱形渗漏液过滤装置（8）底部漏水的橡胶垫；若干土壤间隙水采集管（2）插放于污染物迁移实验柱（1）内土壤中，底部穿过污染物迁移实验柱（1）和柱形渗漏液过滤装置（5），土壤间隙水采集管（2）顶部密封，底部设有尖头出水口，侧壁在不同高度处开设有间隙水进水口（3），间隙水进水口（3）上包裹有纱布，可防止土壤进入致使间隙水进水口（3）堵塞；
所述渗漏液收集系统包括柱形渗漏液过滤装置（5）和渗漏液收集器（7），柱形渗漏液过滤装置（5）右侧底部设有阀门（6），渗漏液收集器（7）置于柱形渗漏液过滤装置（5）右侧底部阀门（6）下方。
2.根据权利要求1所述的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于，所述污染物迁移实验柱（1）底部通过螺纹连接装置（10）和柱形渗漏液过滤装置（5）固定连接。
3. 根据权利要求1所述的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于，所述污染物迁移实验柱（1）上标有刻度，污染物迁移实验柱（1）右侧垂向每间距5 cm均匀分布有柱式取样口（4），柱式取样口（4）用来取土样，污染物迁移实验柱（1）下开口处固定的圆形筛孔板，圆形筛孔板的半径为25cm，厚度为1cm。
4.根据权利要求1所述的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于，所述土壤间隙水收集器（8）置于土壤间隙水采集管（2）正下方，土壤间隙水收集器（8）内部设有多个土壤间隙水收集孔（9），土壤间隙水收集孔（9）所处位置与土壤间隙水采集管（2）位置一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于，针对亲水性污染物，柱形渗漏液过滤装置（5）内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8；针对疏水性污染物，柱形渗漏液过滤装置（5）内填充惰性高铝球，填充的空隙率为1:9。
6. 根据权利要求1所述的一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置，其特征在于，所述渗漏液收集器（7）的容积为500 mL。
7.一种土壤采集及间隙水、渗漏液收集的实验装置进行实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，插入土壤间隙水采集管（2）：将土壤间隙水采集管（2）插入污染物迁移实验柱（1）中空腔内，土壤间隙水采集管（2）底部穿过污染物迁移实验柱（1）和柱形渗漏液过滤装置（5）底部所设的小孔，小孔周围垫有橡胶垫防止柱形渗漏液过滤装置（5）底部漏水；
第二步，向柱形渗漏液过滤装置（5）内填充填料：针对亲水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置（5）内填充聚丙烯填料，填充的空隙率为1:8；针对疏水性污染物，向柱形渗漏液过滤装置（5）内填充有惰性高铝球，填充的空隙率为1:9；
第三步，装入实验所需的均质化土样：将用于实验的土样均质化后，均匀地从污染物迁移实验柱（1）上开口铺填入污染物迁移实验柱（1）中空腔内，均质化后的土样托于下开口处的圆形筛孔板上；
第四步，向污染物迁移实验柱（1）中注水：将实验所需的水样注入污染物迁移实验柱（1）中空腔内，以模拟污染物在土壤中的迁移转化行为；
第五步，土样、间隙水的取样和测试：土样可从污染物迁移实验柱（1）右侧垂向的柱式取样口（4）分层取出，间隙水样可从土壤间隙水采集管（2）底部用土壤间隙水收集器（8）收集，所有取样操作可在不同时间节点内进行，随后检测并分析污染物在土样和间隙水样中的浓度和含量；
第六步，深层渗漏液的取样和测试：用渗漏液收集器（7）收集从柱形渗漏液过滤装置（5）底部阀门（6）处流出的深层渗漏液，随后检测并分析深层渗漏液中污染物的浓度和含量。
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