CN208547628U - 一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置。该装置包括用于放置样品的容器,容器包括依次连接的顶盖、若干个柱状管和底座,顶盖和与顶盖相邻的柱状管连接,所述的底座和与底座相邻的柱状管连接,每个柱状管的一侧设置有间隙水采集装置,所述的间隙水采集装置包括间隙水采集管和穿板接头,所述的间隙水采集管通过垂直贯穿穿板接头与柱状管相连,所述的底座上设置有防止样品泄漏的滤膜和用于调节样品含水率的二氧化硅层,所述的滤膜设置于样品和二氧化硅层之间。本装置中盛放样品的容器各部件均采用可装配拆卸设计,便于装置部件的替换以及清洁,同时可以按照需求增加或减少柱状管以研究不同深度的沉积物/土壤间隙水。
Description
技术领域:
本实用新型属于环境分析技术领域,具体涉及一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置。
背景技术:
间隙水是指保存在土壤沉积物间隙中可自由流动的液态水,在重力作用下能够快速向下移动,是地下水的主要来源。沉积物中的污染物如有毒重金属、可溶性有机物等可以通过扩散作用释放到间隙水中,这些物质能够随着间隙水快速移动从而污染地下水源,因此间隙水的移动与污染物的转化、迁移和释放有重要的关系,研究间隙水的化学组成和含量对环境污染分析及地球化学均具有重要的意义。
目前间隙水的采集方法主要通过野外采集底泥样品,带回实验室后利用离心法、压榨等的方法获取,但这类方法会破坏沉积物样品,无法长期连续地对沉积物间隙水进行采样。相对于言,抽滤渗析法利用外加负压获取沉积物间隙水,不仅不需要破坏沉积物样品,保持间隙水的原位性,而且可以模拟野外的化学环境,可长期连续地获取间隙水样品,如中国专利 201320482039.2提供的一种利用黑色塑料薄膜外覆层以及上方敞开的透明容器组合而成的实验装置,可以利用外覆层上的通孔采集沉积物中的间隙水。中国专利200720043929.8和 201320481401.4报道的间隙水的采集装置则利用了管壁上的孔嘴连接渗水管,再将渗水管插入到沉积物中获取间隙水样品。
但是目前这类装置尚没有针对模拟缺氧厌氧的化学环境设计,无法对研究在缺氧厌氧条件下污染物迁移和转化,为环境污染分析研究带来了困难。
实用新型内容:
本实用新型的目的在于提供一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,该装置能够较好地过滤土壤/沉积物颗粒同时保持了间隙水的原位性,具有方便组装拆卸,密封性良好的特点。
本实用新型是通过以下技术方案予以实现的:
一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,包括用于放置样品的容器,所述的容器包括依次连接的顶盖、若干个柱状管和底座,所述的顶盖和与顶盖相邻的柱状管连接,所述的底座和与底座相邻的柱状管连接,每个柱状管的一侧设置有间隙水采集装置,所述的间隙水采集装置包括间隙水采集管和穿板接头,所述的间隙水采集管通过垂直贯穿穿板接头与柱状管相连,所述的底座上设置有防止样品泄漏的滤膜和用于调节样品含水率的二氧化硅层,所述的滤膜设置于样品和二氧化硅层之间。
在本实用新型中,容器为玻璃材质,柱状管为柱状玻璃管,便于实验人员实时观察土壤/ 沉积物的变化。间隙水采集管通过垂直贯穿柱状管的穿板接头与柱状管相连,与柱状管外壁部分的连接处设有弹性垫圈,穿板接头通过螺帽固定于柱状管外壁上,穿板接头一端与间隙水采集管紧密连接,另外一端与注射管相连,注射管通过对间隙水采集管施加负压以抽取沉积物/土壤内部间隙水并保存于样品瓶中进行检测。
优选,所述的容器包括依次连接的顶盖、第一柱状管、第二柱状管、第三柱状管和底座,所述的顶盖和第一柱状管通过第一卡箍连接,所述的第一柱状管和第二柱状管通过第二卡箍连接,所述的第二柱状管和第三柱状管通过第三卡箍连接,所述的第三柱状管和底座通过第四卡箍连接。放置样品的容器各部件均采用可装配拆卸设计,便于装置部件的替换以及清洁,同时可以按照需求增加或减少柱状管的数量以研究不同深度的沉积物/土壤间隙水。
优选,所述的第一柱状管上设置有第一间隙水采集装置,第一间隙水采集装置包括第一间隙水采集管和第一穿板接头,所述的第一间隙水采集管通过垂直贯穿第一穿板接头与第一柱状管相连,所述的第二柱状管上设置有第二间隙水采集装置,第二间隙水采集装置包括第二间隙水采集管和第二穿板接头,所述的第二间隙水采集管通过垂直贯穿第二穿板接头与第一柱状管相连,所述的第三柱状管上设置有第三间隙水采集装置,第三间隙水采集装置包括第三间隙水采集管和第三穿板接头,所述的第三间隙水采集管通过垂直贯穿第三穿板接头与第三柱状管相连。
优选,所述的样品的液面高度高于第一间隙水采集管的高度。样品的液面高度必须高于第一间隙水采集管的高度,这样才能检测到间隙水中污染物的情况。
优选,所述的顶盖上设置有上覆水采集装置,所述的上覆水采集装置包括上覆水采集管和与上覆水采集管连接的注射器。本装置可实时考察上覆水、间隙水中的污染物在缺氧厌氧环境下的变化过程及在水-土界面中的迁移过程,并可长期连续地定位研究沉积物/土壤中的间隙水。
优选,所述的底座为平底锥形底座,所述的底座底部设置有水阀。平底锥形底座的设计使得盛放样品的容器的放置更稳定,当二氧化硅层中的水积聚过多时,可通过水阀将多余的水排掉。
优选,所述的顶盖上设置有用于气体交换的换气孔。
优选,所述的相邻两个间隙水采集管的垂直距离为10~15cm。
用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的实验方法,包括以下步骤:
(A)样品采集与处理:从野外采集沉积物/土壤样品,将运回的样品放置于容器中,容器利用卡箍保持良好气密性,土壤/沉积物的液面高度须高于间隙水采集管高度。
(B)缺氧环境模拟:利用密封盖密封穿板接头,打开气孔塞,向换气孔中通入惰性气体以排出容器内部的空气后,紧塞气孔塞。
(C)样品的采集:打开气孔塞,将穿板接头的外端与注射管连接,通过对间隙水采集管施加负压以抽取沉积物/土壤内部间隙水并保存于样品瓶中,重复步骤B。
(D)对步骤(C)所获得的间隙水样品中的污染物进行测定。
本实用新型的有益效果是:
1、经野外采集土壤沉积物样品后可放置于本装置上进行间隙水的采样,不需要经过二次转移,节省了实验时间,同时降低了转移过程中容器对样品造成污染的风险。
2、本装置可实时考察上覆水、间隙水中的污染物在缺氧厌氧环境下的变化过程及在水- 土界面中的迁移过程,并可长期连续地定位研究沉积物/土壤中的间隙水。
3、本装置中盛放样品的容器各部件均采用可装配拆卸设计,便于装置部件的替换以及清洁,同时可以按照需求增加或减少柱状管以研究不同深度的沉积物/土壤间隙水。
4、本装置可实现土壤/沉积物缺氧环境的模拟以及间隙水的获取,应用于污染物环境化学行为研究以及重金属的生物可利用性评价实验。
附图说明:
图1是本实用新型实施例1的结构示意图;
图2是图1中第一间隙水采集管连接示意图;
图3是第一穿板接头结构示意图;
图4是图1中第一卡箍结构示意图;
附图标记说明:11、顶盖;12、第一柱状管;13、第二柱状管;14、第三柱状管;15、平底锥形底座;21、第一间隙水采集管;22、第二间隙水采集管;23、第三间隙水采集管; 24、第一密封圈;25、第二密封圈;26、塑料螺帽;27、密封盖;28、第一螺纹结合部;29、第二螺纹结合部;210、第三螺纹结合部;31、第一卡箍;32、第二卡箍;33、第三卡箍;34、第四卡箍;35、第一管卡;36、第一螺栓;37、第二螺栓;38、第二管卡;41、换气孔;42、注射器;43、上覆水采集管;44、水阀;45、纤维滤膜;46、二氧化硅层。
具体实施方式:
以下实施例是对本实用新型的进一步说明,而不是对本实用新型的限制。
除特别说明,本实用新型中提到的设备和材料均为市售。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等数字仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量,由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例1:
如图1~4所示,一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,包括用于放置样品的容器,容器包括顶盖11、第一柱状管12、第二柱状管13、第三柱状管14和底座,顶盖11和第一柱状管12通过第一卡箍31连接,第一柱状管12和第二柱状管13通过第二卡箍32连接,第二柱状管13和第三柱状管14通过第三卡箍33连接,第三柱状管14和底座通过第四卡箍34连接,第一柱状管12一侧设置有第一间隙水采集装置,第一间隙水采集装置包括第一间隙水采集管21和第一穿板接头,第一间隙水采集管21通过垂直贯穿第一穿板接头与第一柱状管12相连,第二柱状管13一侧设置有第二间隙水采集装置,第二间隙水采集装置包括第二间隙水采集管22和第二穿板接头,第二间隙水采集管22通过垂直贯穿第二穿板接头与第二柱状管13相连,第三柱状管14一侧设置有第三间隙水采集装置,第三间隙水采集装置包括第三间隙水采集管23和第三穿板接头,第三间隙水采集管23通过垂直贯穿第三穿板接头与第三柱状管14相连。
在本实施例中,底座为平底锥形底座15,平底锥形底座15底座底部设置有水阀44。平底锥形底座15的设计使得盛放样品的容器的放置更稳定,当二氧化硅层46中的水积聚过多时,可通过水阀44将多余的水排掉。
各个间隙水采集管通过垂直贯穿各穿板接头与相对应的柱状管相连,底座上设置有防止样品泄漏的滤膜和用于调节样品含水率的二氧化硅层46,滤膜设置于样品和二氧化硅层46 之间,二氧化硅层46由直径1mm的微球组成,滤膜为纤维滤膜45,其防止样品泄漏的效果最好,水阀上设有玻璃纤维过滤头。本实施例中,容器各部件均采用可装配拆卸设计,便于装置部件的替换以及清洁,在各个部件的连接处均采用磨砂处理以保持装置的密封性。
第一卡箍31、第二卡箍32、第三卡箍33和第四卡箍34的结构完全相同,如图4所示,在本实施例中,以图4中的第一卡箍为例来说明,顶盖11与第一柱状管12使用第一卡箍31紧密连接,连接处设有防滑垫圈,更具体的说顶盖11与第一柱状管12通过第一螺栓36以及第二螺栓37锁紧第一管卡35和第二管卡38密封和固定,第一柱状管12与第二柱状管13、第二柱状管13与第三柱状管14、第三柱状管14与底座之间的连接结构与上述相同,在此不做赘述。
顶盖11上设置有用于气体交换的换气孔41,顶盖11上设置有上覆水采集装置,上覆水采集装置包括上覆水采集管43和与上覆水采集管连接的注射器42。本装置可实时考察上覆水、间隙水中的污染物在缺氧厌氧环境下的变化过程及在水-土界面中的迁移过程,并可长期连续地定位研究沉积物/土壤中的间隙水
第一间隙水采集管21、第二间隙水采集管22和第三间隙水采集管23的结构完全相同,如图2所示,第一穿板接头、第二穿板接头和第三穿板接头的结构完全相同,如图3所示,在本实施例中,以图2中的第一间隙水采集管为例来说明,图3中的第一穿板接头为例来说明,第一穿板接头设有第一螺纹结合部28、第二螺纹结合部29以及第三螺纹结合部210,其中第一螺纹结合部28用于与密封盖27连接密封装置;第二螺纹结合部29用于与塑料螺帽26连接固定于第一柱状管12上,连接处设有第一密封圈24以及第二密封圈25防止沉积物样品和间隙水在连接处发生泄漏;第三螺纹结合部210用于与第一间隙水采集管21连接。第二间隙水采集管22与第二穿板接头、第三间隙水采集管23与第三穿板接头的结构与上述相同,再次不做赘述。
第一间隙水采集管21、第二间隙水采集管22和第三间隙水采集管23均为为40~50mm 的高密度聚乙烯环装结构管道,外径为7~10mm,内径为1~3mm,各间隙水采集管的垂直距离为10~15cm,各间隙水采集管的垂直距离优选为10cm。通过连接各柱状管壁上的穿板接头固定在容器中部并插入沉积物内部中,各个间隙水采集管表面分布有众多2~5nm的微小通孔,微小的通孔能够有效过滤土壤沉积物中的固体颗粒、细菌,允许沉积水中的重金属、有机小分子通过,保证了间隙水样品的原位性。
本实施例中,用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的实验方法,包括以下步骤:
(A)样品采集与处理:从野外采集沉积物/土壤样品,将运回的样品放置于容器中,容器利用卡箍保持良好气密性,土壤/沉积物的液面高度须高于间隙水采集管高度。
(B)缺氧环境模拟:利用密封盖密封穿板接头,打开气孔塞,向换气孔中通入惰性气体以排出容器内部的空气后,紧塞气孔塞。
(C)样品的采集:打开气孔塞,将穿板接头的外端与注射管连接,通过对间隙水采集管施加负压以抽取沉积物/土壤内部间隙水并保存于样品瓶中,重复步骤B。
(D)对步骤(C)所获得的间隙水样品中的污染物进行测定。
本装置能够较好地过滤土壤/沉积物颗粒同时保持了间隙水的原位性,具有方便组装拆卸,密封性良好的特点。同时实现了土壤/沉积物缺氧环境的模拟以及间隙水的获取,应用于污染物环境化学行为研究以及重金属的生物可利用性评价实验。
以上对本实用新型提供的一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置进行了详细的介绍,以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想,应当指出,对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以对本实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,包括用于放置样品的容器,所述的容器包括依次连接的顶盖、若干个柱状管和底座,所述的顶盖和与顶盖相邻的柱状管连接,所述的底座和与底座相邻的柱状管连接,每个柱状管的一侧设置有间隙水采集装置,所述的间隙水采集装置包括间隙水采集管和穿板接头,所述的间隙水采集管通过垂直贯穿穿板接头与柱状管相连,所述的底座上设置有防止样品泄漏的滤膜和用于调节样品含水率的二氧化硅层,所述的滤膜设置于样品和二氧化硅层之间。
2.根据权利要求1所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的容器包括依次连接的顶盖、第一柱状管、第二柱状管、第三柱状管和底座,所述的顶盖和第一柱状管通过第一卡箍连接,所述的第一柱状管和第二柱状管通过第二卡箍连接,所述的第二柱状管和第三柱状管通过第三卡箍连接,所述的第三柱状管和底座通过第四卡箍连接。
3.根据权利要求2所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的第一柱状管上设置有第一间隙水采集装置,第一间隙水采集装置包括第一间隙水采集管和第一穿板接头,所述的第一间隙水采集管通过垂直贯穿第一穿板接头与第一柱状管相连,所述的第二柱状管上设置有第二间隙水采集装置,第二间隙水采集装置包括第二间隙水采集管和第二穿板接头,所述的第二间隙水采集管通过垂直贯穿第二穿板接头与第一柱状管相连,所述的第三柱状管上设置有第三间隙水采集装置,第三间隙水采集装置包括第三间隙水采集管和第三穿板接头,所述的第三间隙水采集管通过垂直贯穿第三穿板接头与第三柱状管相连。
4.根据权利要求3所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的样品的液面高度高于第一间隙水采集管的高度。
5.根据权利要求1所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的顶盖上设置有上覆水采集装置,所述的上覆水采集装置包括上覆水采集管和与上覆水采集管连接的注射器。
6.根据权利要求1所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的底座为平底锥形底座,所述的底座底部设置有水阀。
7.根据权利要求1所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的顶盖上设置有用于气体交换的换气孔。
8.根据权利要求1所述的用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置,其特征在于,所述的相邻两个间隙水采集管的垂直距离为10~15cm。
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CN201821060763.5U CN208547628U (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种用于模拟和获取缺氧环境土壤/沉积物间隙水的装置 |
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