一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置及其方法与流程

本发明属于土壤测量用具领域，具体的提供了一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置及其方法。

背景技术：

大量污染物经排放进入表层土壤中，随后表层土壤中的污染物随着间隙水运动向更深层渗漏迁移，进而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，故分层采集土壤间隙水样厘清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：在土壤间隙水的采样过程中，采样操作会对土壤原位环境造成干扰；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的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种土壤间隙水分层取样及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，一种土壤间隙水分层取样及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、土壤间隙水收集器、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，可有效防止渗漏液在下渗过程中出现短流现象，污染物迁移实验柱的下开口处设有圆形筛孔板；

所述污染物迁移实验柱外套有外套管，外套管与污染物迁移实验柱之间的腔体内设有沿污染物迁移实验柱高度方向布置的若干隔板，若干隔板将外套管与污染物迁移实验柱之间的腔体分割为若干土壤间隙水采集通道，土壤间隙水采集通道的高度和污染物迁移实验柱的高度相同；每个土壤间隙水采集通道与污染物迁移实验柱之间的污染物迁移实验柱侧壁上均设有间隙水进水口，土壤间隙水采集通道经间隙水进水口与污染物迁移实验柱内的中空腔贯通；若干间隙水进水口根据实际情况的不同设在不同高度处，间隙水进水口上包裹有防止土壤颗粒进入的纱布；每个土壤间隙水采集通道的底部均设有间隙水出水控制阀门，土壤间隙水收集器设置于间隙水出水控制阀门的下方；

所述渗漏液收集系统包括锥形渗漏液过滤装置和渗漏液收集器，锥形渗漏液过滤装置安装固定于污染物迁移实验柱的底部，锥形渗漏液过滤装置底部设有出水阀门，渗漏液收集器置于锥形渗漏液过滤装置底部出水阀门下方。

锥形渗漏液过滤装置通过螺纹连接装置与污染物迁移实验柱底部固定连接。

污染物迁移实验柱中，污染物迁移实验柱上标有刻度，污染物迁移实验柱下开口处圆形筛孔板的半径为25cm，厚度为1cm。

所述渗漏液收集系统中，针对亲水性污染物，锥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，锥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。

所述渗漏液收集器为500ml。

所述污染物迁移实验柱的中空腔内壁设有螺纹。

一种土壤间隙水分层取样及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、向锥形渗漏液过滤装置内填充填料：针对亲水性污染物，向锥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，向锥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；

第二步、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的上开口处铺填入污染物迁移实验柱的中空腔内，均质化后的土样托于下开口处的圆形筛孔板上；

第三步、向污染物迁移实验柱的中空腔内注水：将实验所需的水样从污染物迁移实验柱上开口缓慢注入污染物迁移实验柱的中空腔内，以模拟污染物在土壤中的迁移转化行为；

第四步、土壤间隙水的取样和测试：污染物迁移实验柱的中空腔内不同高度处的土壤间隙水经间隙水进水口进入土壤间隙水采集通道，并流至土壤间隙水采集通道底部被间隙水出水控制阀门阻挡；打开间隙水出水控制阀门，用土壤间隙水收集器从土壤间隙水采集通道底部的间隙水出水控制阀门处收集土壤间隙水样，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间隙水样中的浓度和含量；

第五步、深层渗漏液的取样和测试：污染物迁移实验柱的中空腔内土壤中的深层渗漏液经过圆形筛孔板进而流入锥形渗漏液过滤装置内，并被锥形渗漏液过滤装置底部的出水阀门阻挡，用渗漏液收集器收集从锥形渗漏液过滤装置底部出水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。

本发明中，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。

本发明的技术思路是：本发明提供了一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置，污染物迁移实验柱外壁四周布有多个土壤间隙水采集通道，整体呈柱式空心管状，污染物迁移实验柱底部通过螺纹连接装置和锥形渗漏液过滤装置固定连接。土壤间隙水采集通道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，锥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。

本发明结构合理、方法先进科学，通过本发明，一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置，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；污染物迁移实验柱外壁四周布有多个土壤间隙水进水口，底部通过螺纹连接装置和锥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通道和土壤间隙水收集器，土壤间隙水采集通道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通道出水阀门下方；渗漏液收集系统包括锥形渗漏液过滤装置和渗漏液收集器，锥形渗漏液过滤装置底部开设有阀门与渗漏液收集器相连。本装置可准确、快捷的进行土壤间隙水的采集和渗漏液的收集，在土壤间隙水的采集过程中，不会对土壤原位环境造成干扰，针对亲水性/疏水性污染物，锥形渗漏液过滤装置内分别填充有聚丙烯填料/惰性高铝球，有利于渗漏液中污染物的准确收集。

本发明的优点和效果：本发明的一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置在土壤间隙水的采集过程中，不会对土壤原位环境造成干扰；针对亲水性/疏水性污染物，锥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。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。

图中：1污染物迁移实验柱、2土壤间隙水采集通道、3间隙水进水口、4间隙水出水控制阀门、5土壤间隙水收集器、6锥形渗漏液过滤装置、7出水阀门、8渗漏液收集器、9螺纹连接装置、10隔板、11外套管。

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，本发明的一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置及其方法，包括污染物迁移实验柱1、土壤间隙水采集通道2、土壤间隙水收集器5、锥形渗漏液过滤装置6、渗漏液收集器8、螺纹连接装置9；在污染物迁移实验柱1上标有刻度，上下均为开口设计，底部出口处固定有一个圆形筛孔板，底部通过螺纹连接装置9和锥形渗漏液过滤装置6固定连接，外壁四周布有多个土壤间隙水采集通道2，在污染物迁移实验柱1的中空腔内壁设置螺纹，可有效防止短流现象。

土壤间隙水采集系统包括土壤间隙水采集通道2和土壤间隙水收集器5，土壤间隙水采集通道2附于污染物迁移实验柱1外壁四周，和污染物迁移实验柱1整体呈柱式空心管状，污染物迁移实验柱1侧壁根据实际情况在不同高度处开设间隙水进水口3，并用纱布将其包裹防止土壤颗粒进入致使间隙水进水口3堵塞，底部设有间隙水出水控制阀门4，土壤间隙水收集器5置于间隙水出水控制阀门4下方，土壤间隙水透过间隙水进水口3进入土壤间隙水采集通道2，进而在土壤间隙水采集通道2底部收集，这种采集土壤间隙水的方法不会对土壤原位环境造成干扰。

渗漏液收集系统包括锥形渗漏液过滤装置6和渗漏液收集器8，锥形渗漏液过滤装置6通过螺纹连接装置9与污染物迁移实验柱1底部固定连接，针对亲水性污染物，锥形渗漏液过滤装置6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，锥形渗漏液过滤装置6内填充惰性高铝球，填充的空隙率为1:9，锥形渗漏液过滤装置底部设有出水阀门7，渗漏液收集器8置于底部渗漏液出水阀门7下方，每个渗漏液收集器8的容积为500ml。

具体的，一种土壤间隙水分层取样及渗漏液收集的实验装置，包括污染物迁移实验柱1、土壤间隙水收集器5、渗漏液收集系统，污染物迁移实验柱1为上、下开口的中空管，污染物迁移实验柱1内为中空腔，污染物迁移实验柱1的下开口处设有圆形筛孔板；

在污染物迁移实验柱1外套有外套管11，在外套管11与污染物迁移实验柱1之间的腔体内设置沿污染物迁移实验柱1高度方向布置的若干隔板10，若干隔板10将外套管11与污染物迁移实验柱1之间的腔体分割为若干土壤间隙水采集通道2，土壤间隙水采集通道2的高度和污染物迁移实验柱1的高度相同；每个土壤间隙水采集通道2与污染物迁移实验柱1之间的污染物迁移实验柱1侧壁上均设置间隙水进水口3，土壤间隙水采集通道2经间隙水进水口3与污染物迁移实验柱1内的中空腔贯通；若干间隙水进水口3根据实际情况的不同设在不同高度处，间隙水进水口3上包裹有防止土壤颗粒进入的纱布；每个土壤间隙水采集通道2的底部均设有间隙水出水控制阀门4，土壤间隙水收集器5设置于间隙水出水控制阀门4的下方；渗漏液收集系统包括锥形渗漏液过滤装置6和渗漏液收集器8，锥形渗漏液过滤装置6安装固定于污染物迁移实验柱1的底部，锥形渗漏液过滤装置6底部设置出水阀门7，渗漏液收集器8置于锥形渗漏液过滤装置6底部出水阀门7下方。

在本发明中，一种土壤间隙水分层取样及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、向锥形渗漏液过滤装置6内填充填料：针对亲水性污染物，向锥形渗漏液过滤装置6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，向锥形渗漏液过滤装置6内填充有惰性高铝球，填充的空隙率为1:9；

第二步、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的上开口处铺填入污染物迁移实验柱1的中空腔内，均质化后的土样托于下开口处的圆形筛孔板上；

第三步、将实验所需的水样从污染物迁移实验柱1上开口缓慢注入污染物迁移实验柱1的中空腔内，以模拟污染物在土壤中的迁移转化行为。

第四步，土壤间隙水的取样和测试：污染物迁移实验柱1的中空腔内不同高度处的土壤间隙水经间隙水进水口3进入土壤间隙水采集通道2，并流至土壤间隙水采集通道2底部被间隙水出水控制阀门阻挡；打开间隙水出水控制阀门4，用土壤间隙水收集器5从土壤间隙水采集通道2底部的间隙水出水控制阀门4处收集间隙水样，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间隙水样中的浓度和含量；

第五步、深层渗漏液的取样和测试：污染物迁移实验柱1的中空腔内土壤中的深层渗漏液经圆形筛孔板进而流入锥形渗漏液过滤装置6内，并被锥形渗漏液过滤装置6底部的出水阀门7阻挡，用渗漏液收集器8收集从锥形渗漏液过滤装置6底部出水阀门7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：在阅读了本发明讲述的内容后，本技术领域的普通技术人员，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。