本發(fā)明屬于污染土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域，涉及一種可在實(shí)驗(yàn)室中自組裝使用的批量污染土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

淋溶是造成地下水污染的主要原因。研究污染物在不同土壤中的遷移行為及存在狀態(tài)，可為預(yù)測及評價(jià)污染物對土壤環(huán)境產(chǎn)生的危害提供科學(xué)依據(jù)，為有效控制甚至消除這些污染物、解決由此類污染物引起的重大環(huán)境與健康問題，提供重要的理論和指導(dǎo)意義。

污染物在土壤中的淋溶包括田間試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。田間試驗(yàn)研究過程過于冗長，工作量大，試驗(yàn)條件不易控制，取樣不夠便捷、準(zhǔn)確，并需要投入大量的人力、物力。而實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)具有簡單易行，便于操控的特點(diǎn)。

因此，通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立可以模擬條件土壤層次的淋溶裝置，以克服田間試驗(yàn)的缺陷，這就對土壤淋溶模擬裝置提出了更高的要求。然而，現(xiàn)有的淋溶裝置不易控制水流以及進(jìn)行批量實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)工作量增加及操作較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過模擬自然條件下土壤中污染物的淋洗，為評估污染物對土壤環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，提供一種實(shí)用、便捷、設(shè)計(jì)合理、便于操控的土壤淋溶模擬裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：提供一種批量土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置，包括一架體，所述架體上設(shè)有可調(diào)節(jié)裝配的多層面板并通過所述面板設(shè)置有土壤淋溶系統(tǒng)以及多通道淋溶器，所述土壤淋溶系統(tǒng)包括供實(shí)驗(yàn)用的土壤柱以及與所述土壤柱相適配的淋溶液收集器，通過所述多通道淋溶器控制淋溶液的流速流量，以此提高實(shí)驗(yàn)精度。

優(yōu)選地，所述架體為可調(diào)節(jié)高度的鋼結(jié)構(gòu)支架，所述架體的底部設(shè)有滾輪。

優(yōu)選地，多層所述面板由上而下依次層疊的第一層面板、第二層面板、第三層面板、第四層面板以及第五層面板，所述多通道淋溶器以及淋溶液設(shè)于所述第一層面板上，所述第一層面板上開口以供所述多通道淋溶器的軟管穿過，所述第二層面板上設(shè)有多個(gè)引導(dǎo)孔以供引導(dǎo)所述軟管對應(yīng)穿過所述第二層面板，所述第三層面板上開設(shè)有多個(gè)定位孔以供插設(shè)定位所述土壤柱，穿過所述第二層面板的所述軟管連接于所述土壤柱，所述第四層面板上開設(shè)有多個(gè)卡孔以供分別卡設(shè)多個(gè)漏斗，所述土壤柱的底部支承于所述漏斗上，所述淋溶液收集器設(shè)于所述第五層面板上以供收集經(jīng)由所述漏斗引流的所述淋溶液。

優(yōu)選地，所述引導(dǎo)孔、所述定位孔以及所述卡孔一一垂直對應(yīng)，所述引導(dǎo)孔的孔徑大于所述軟管的外徑且小于所述土壤柱的外徑，所述定位孔的孔徑大于所述土壤柱的外徑，所述卡孔的孔徑小于所述漏斗的最大外徑且小于所述定位孔孔徑。

優(yōu)選地，多個(gè)所述引導(dǎo)孔、多個(gè)所述定位孔以及多個(gè)所述卡孔分別成排均勻排列，相鄰兩排所述引導(dǎo)孔、所述定位孔以及所述卡孔相互錯(cuò)開排布。

優(yōu)選地，所述面板為透明的有機(jī)玻璃面板。

優(yōu)選地，所述土壤柱的端部包裹有土工布以供水泥分離。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明批量土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置的有益效果包括以下方面：

1.結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、節(jié)省開支；土壤淋溶柱的各個(gè)組件設(shè)計(jì)安裝簡便，如實(shí)驗(yàn)室已有大量土壤柱，直接設(shè)計(jì)主體支架與之匹配即可，有很大的自主性及可持續(xù)性；

2.可依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求大批量同時(shí)進(jìn)行土壤柱淋溶實(shí)驗(yàn)，并且可有效的控制淋溶時(shí)間、淋溶速度及淋溶量，提高實(shí)驗(yàn)精度，減少誤差；多通道蠕動(dòng)泵的設(shè)計(jì)是為了將淋溶液統(tǒng)一、均勻地分布到每個(gè)土壤柱中，有效控制實(shí)驗(yàn)條件；

3.取樣方便、準(zhǔn)確；淋溶液收集器于整體系統(tǒng)是分離的，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可在放置收集器的有機(jī)玻璃面板層直接取走收集器；如若測定不同深度土壤層中污染物含量，采用分體式土壤柱即可。

附圖說明

圖1為本發(fā)明批量土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為對應(yīng)于圖1中第一層面板的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為對應(yīng)于圖1中第二層面板的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為對應(yīng)于圖1中第三層面板的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為對應(yīng)于圖1中第四層面板的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-鉚釘鋼架主體支架，2-擱置多通道蠕動(dòng)泵用有的第一層機(jī)玻璃面板，3-引導(dǎo)布置多通道蠕動(dòng)泵軟管用的第二層有機(jī)玻璃面板，4-土壤柱體，5-布置土壤柱用的第三層有機(jī)玻璃面板，6-漏斗，7-布置漏斗用的第四層有機(jī)玻璃面板，8-淋溶液收集器，9-擱置淋溶液用的第五層面板，10-萬向輪，11-多通道蠕動(dòng)泵。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步加以說明。

結(jié)合圖1至圖5所示，本發(fā)明首先提供了一種批量土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置，其中，如圖1所示，本發(fā)明選擇加工組裝簡便的鉚釘鋼架作為主體支架1，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)主體支架1的長、寬、高。本發(fā)明原本設(shè)計(jì)設(shè)為五層，但可依據(jù)需求自行增加層數(shù)。第一層面板2-用于擱置多通道蠕動(dòng)泵11(即多通道淋溶器)及淋溶用溶液，并開口安置多通道軟管至下一層，此處有機(jī)玻璃面板以8mm為宜，可承受泵重；第二層面板3-依據(jù)第三層面板5中土壤柱4排布的格局設(shè)計(jì)軟管引導(dǎo)孔；第三層5面板-用于排布土壤柱4，開孔根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需的濃度梯度、平行樣數(shù)量等設(shè)計(jì)；第四層面板7-開孔設(shè)計(jì)與第二層面板3及第三層面板5一致，但孔徑需比漏斗6的最大直徑小很多，以方便架設(shè)漏斗6并承受上方土壤柱4的重量，此有機(jī)玻璃面板以8mm為宜；第五層面板9-為淋溶液收集器8擱置用，此為底層，材質(zhì)選擇可固定為鐵板。土壤柱4的設(shè)計(jì)本發(fā)明采用最為常見的一體式PVC管，但并不局限于單一的土壤柱4，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)計(jì)不同功能的土壤柱體4，土壤柱4的一端用土工布包裹用于泥水分離，并用漏斗6引流至下一層的淋溶液收集器8中。層與層之間的間距依據(jù)實(shí)驗(yàn)用土壤深度調(diào)整。

較為優(yōu)選地，所述架體1的底部設(shè)有萬向輪10，多個(gè)所述引導(dǎo)孔30、多個(gè)所述定位孔50以及多個(gè)所述卡孔70分別成排均勻排列，相鄰兩排所述引導(dǎo)孔30、所述定位孔50以及所述卡孔70相互錯(cuò)開排布。每層面板選用有機(jī)玻璃面板方便上下觀察，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)用土壤柱的數(shù)量和尺寸設(shè)計(jì)有機(jī)玻璃面板開孔，有機(jī)玻璃面板后期可依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求的不同而重新設(shè)計(jì)更換。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)濃度梯度和平行樣的數(shù)量而架設(shè)一部或多部多通道蠕動(dòng)泵11，以有效控制淋溶液流速及流量，提高實(shí)驗(yàn)精度。

本發(fā)明在淋溶模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于用多通道蠕動(dòng)泵11進(jìn)行多孔統(tǒng)一流速、流量進(jìn)行更有效的實(shí)驗(yàn)條件控制，因此蠕動(dòng)泵11的另一端軟管亦可延伸至淋溶液收集器8中，進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的淋溶模擬實(shí)驗(yàn)。

在具有上述結(jié)構(gòu)特征后，如圖1，本發(fā)明可按以下過程實(shí)施：

1.根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)并制作完成土壤淋溶實(shí)驗(yàn)裝置。以本發(fā)明為例，設(shè)計(jì)為8×3、五層裝置，可同時(shí)進(jìn)行24根(本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)中土壤柱4選用口徑50cm的PVC管，裁剪成每根約30cm長度)土壤柱4(以下簡稱PVC管)淋溶實(shí)驗(yàn)；

2.將多通道蠕動(dòng)泵11與軟管連接并設(shè)置完畢，并將配置好淋溶用溶液與蠕動(dòng)泵11一同放置至第一層；

3.裁剪以PVC管為材料的土壤柱4，一端用裁剪好的土工布封口，將封口的一端朝下，然后將篩選好、風(fēng)干后的均勻土粒稱重，分裝至PVC管中，并逐一架設(shè)至第三層對應(yīng)圓孔中以固定；

4.將漏斗6架設(shè)至第四層對應(yīng)圓孔中以固定，用于銜接PVC管中的淋溶液至第五層的淋溶液收集器8中，同時(shí)用作PVC管的支撐。在第五層上按漏斗6的分布擱置淋溶液收集器8，用于收集淋溶液；

4.設(shè)置第一層的多通道蠕動(dòng)泵11參數(shù)，調(diào)節(jié)至實(shí)驗(yàn)所需的流速及時(shí)間。將多通道蠕動(dòng)泵的軟管通過第二層引導(dǎo)槽至各個(gè)PVC管上方，確保一一對應(yīng)并準(zhǔn)確無誤的輸送溶液至PVC管中；

5.淋溶結(jié)束后，對淋溶液進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，同時(shí)可取下PVC管，取其中土壤樣品進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)；

6.此為批量式裝置，因此，在實(shí)驗(yàn)過程中，可以通過多臺(tái)多通道蠕動(dòng)泵11同時(shí)工作，以考察不同流量對同一土壤柱4組成的影響；同時(shí)也在第一層設(shè)置多個(gè)含有不同物質(zhì)的水箱，以考察不同物質(zhì)對同一土壤柱4組成的影響。

本發(fā)明還包括以下潛在變化：

1.土壤柱材質(zhì)和設(shè)計(jì)制作可自行確定，選用PVC管、PP管或不銹鋼管制作成一體式或分體式均可，只需依照土壤柱的大小、數(shù)量和規(guī)模重新設(shè)計(jì)有機(jī)玻璃面板上的孔徑大小、孔的排布及調(diào)整主體支架中層與層之間的高度即可；

2.主體支架下裝有可拆卸萬向輪，方便整體移動(dòng)，同時(shí)主體支架可依據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行添加置物層用于整理收納實(shí)驗(yàn)用品。

上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。