模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置的制作方法

本实用新型涉及微塑料迁移领域，特别是涉及一种模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置。

背景技术：

微塑料，作为一种环境持续性和复杂性的新型污染物，受全球的广泛关注。目前，微塑料在海洋环境中涉及分布、丰度及迁移的研究较多。但是，对于陆地环境的微塑料研究较少，只有少部分涉及滨海浅滩及海岸线的沙土中关于微塑料丰度相关的研究。而且，涉及微塑料在土壤环境中的迁移的相关文献基本上没有，因此，关于微塑料在土壤环境中的迁移存在认识上的严重不足，影响土壤环境中微塑料的研究。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前无法获得微塑料在土壤中迁移情况的问题，提供一种可以实现微塑料在土壤中迁移情况模拟的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置，包括：

排水箱，所述排水箱具有排水口；以及

实验组件，设置于所述排水箱中，所述实验组件包括设置于所述排水箱的实验管以及位于所述实验管底部的石英棉，所述实验管还用于承载位于所述石英棉上方的沙土以及位于所述沙土上方的微塑料；

从所述实验管的顶部向所述实验管注入实验溶液，以模拟微塑料在土壤中的迁移路径。

在其中一个实施例中，所述实验组件还包括具有通孔的密封盖，所述密封盖设置于所述实验管的底部，并位于所述石英棉的下方，所述实验管中的溶液通过所述通孔渗入所述排水箱。

在其中一个实施例中，所述实验组件还包括固定件，所述固定件用于将所述密封盖固定于所述实验管。

在其中一个实施例中，所述密封盖由橡胶材料制成；

所述石英棉的厚度为5mm～10mm。

在其中一个实施例中，所述实验组件还包括延伸管以及密封件，所述延伸管可拆卸的设置于所述实验管的顶部，并通过所述密封件密封所述延伸管与所述实验管的连接处。

在其中一个实施例中，所述实验管的长度范围为0.25m～1.5m，所述实验管的直径范围为20mm～200mm，所述实验管由聚氯乙烯制成；

所述延伸管的长度为25cm～50cm，所述延伸管由聚氯乙烯制成。

在其中一个实施例中，所述实验装置还包括排水开关，所述排水开关设置于所述排水口，用于控制所述排水口的通断。

在其中一个实施例中，所述实验装置还包括支架组件，所述支架组件用于支撑所述实验组件，使所述实验组件固定于所述排水箱；

所述支架组件包括支撑板以及支撑柱，所述支撑板具有限位孔，并套设于所述实验管，所述支撑柱设置于所述支撑板的下方，用于支撑所述支撑板。

在其中一个实施例中，所述实验装置还包括流量泵以及输入管，所述输入管的一端与所述流量泵连接，所述输入管的另一端伸入所述实验管，所述流量泵通过所述输入管将实验溶液泵送至所述实验管。

在其中一个实施例中，所述排水箱的底部铺设3cm～8cm的粗砾石，用于排出所述实验管渗透的溶液。

在其中一个实施例中，所述实验组件的数量为多个，多个所述实验组件均设置于所述排水箱，各所述实验组件填充不同种类的微塑料。

采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下技术效果：

本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置，实验时，将微塑料与沙土盛装到实验管中，再从实验管的顶部向实验管内注入实验溶液，微塑料会随着实验溶液渗透到沙土中，有效的解决目前无法获得微塑料在土壤中迁移情况的问题，实现微塑料在土壤中迁移的模拟，便于实验人员获得微塑料在土壤中迁移的实验数据，为实际应用提供理论依据。同时，本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置的结构简单，便于实验操作，同时，还可以循环利用，成本低。

附图说明

图1为是本实用新型一实施例的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置的结构示意图；

图2是图1所示的实验装置中实验组件的剖视图；

图3是图1所示的实验装置中排水箱的剖视图；

图4为采用图1所示的实验装置对微塑料进行迁移模拟的实验结果图。

其中：

100-模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置；

110-实验组件；

111-实验管；

112-石英棉；

113-密封盖；1131-通孔；

114-固定件；

115-延伸管；

120-排水箱；121-排水口；

130-支架组件；

140-流量泵；

150-量杯；

200-沙土；

300-微塑料；

400-粗砂。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1至图3，本实用新型提供一种模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100。该模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100用于模拟微塑料300在土壤中的迁移情况。可以理解的，这里的微塑料300是指塑料样品，包括但不限于聚乙烯颗粒、聚丙烯颗粒等，而且，微塑料300的来源也不受限定，比如，从身体乳和洗面奶中分离出来的聚乙烯颗粒，并且，微塑料300的粒径也不受限制，可以模拟较小粒径和/或较大粒径的微塑料300。本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100可以实现微塑料300在土壤中迁移的模拟，便于实验人员获得微塑料300在土壤中迁移的实验数据，进而为实际应用提供理论依据。同时，本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100的结构简单，便于实验操作，同时，还可以循环利用，成本低。

在一实施例中，本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100包括排水箱120以及实验组件110。排水箱120具有排水口121。实验组件110设置于排水箱120中，实验组件110包括设置于排水箱120的实验管111以及位于实验管111底部的石英棉112，实验管111还用于承载位于石英棉112上方的沙土200以及位于沙土200上方的微塑料300。从实验管111的顶部向实验管111注入实验溶液，以模拟微塑料300在土壤中的迁移路径。

实验组件110为微塑料300进行迁移实验模拟的主要场所。实验管111的底部填充石英棉112，在石英棉112上填充预定厚度的沙土200，并向实验管111中注入去离子水，观察沙土200的下渗情况，并持续平铺沙土200以及注入去离子水，直至沙土200达到预设标记处。沙土200中多余的去离子水可以经过被石英棉112吸收，进而排出到排水箱120中。可选地，石英棉112的厚度为5mm～10mm。可选地，石英棉112为玻璃石英棉。

可以理解的，预定标记可以实现实验管111中沙土200位置的控制。向沙土200注入去离子水后，因沙土200有空隙，会发生部分下渗，以使得实验管111中的沙土200填充结实，可以等同于实际的土壤情况。并且，向实验管111中注入去离子水时，要缓慢注入。通常，去离子水的量为0.5l～2l。可选地，预定标记位置位于实验管111的顶部以下15cm～25cm之间。

实验管111中沙土200盛装完成后，在沙土200的顶层平铺一定厚度的微塑料300颗粒，然后再继续向实验管111中填充粗砂400。也就是说，沙土200的顶层平铺微塑料300颗粒后，在微塑料300颗粒的顶层平铺一层粗砂400。粗砂400可以压住微塑料300，实现微塑料300的固定。示例性地，粗砂400的粒径为1mm～2mm，铺设粗砂400的厚度为3cm～4cm。当然，在本实用新型的其他实施例中，也可以将微塑料300与沙土200混合后，再铺设于经去离子水压实的沙土200的顶层。可以理解的，微塑料300与沙土200需要按照合适的比例充分混合，再均匀的、缓慢的平铺到被去离子水压实沙土200的顶层。

至此，模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100的实验准备过程完毕，然后进行模拟实验。向实验容器的实验管111中填充从实验管111的顶部向实验管111注入实验溶液后，微塑料300会在实验溶液的作用下发生反应，并沿着实验管111中的沙土200向下渗透，实现微塑料300在土壤中迁移的模拟。可以理解的，向实验管111中注入实验溶液是为了模拟降雨过程对微塑料300在土壤中迁移的影响。示例性地，实验溶液为模拟雨水的酸性溶液。

排水箱120用于收集多余的去离子水，同时，实验过程中注入的实验溶液也会渗透到排水箱120中，通过排水箱120排出。排水箱120通过排水口121排水其中的液体。控制排水口121的通断，即可实现排水箱120的排水控制。可以理解的，排水箱120为具有顶部开口的箱体结构，以便于安装实验管111。可以理解的，排水箱120的尺寸原则上不受限制，可以根据实际使用需求选择合适尺寸，只要能够实现实验组件110的安装即可。示例性地，排水箱120的长宽高为90mm、60mm、25mm。可选地，排水箱120由聚乙烯材料制成。

本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100实验时，先将微塑料300与沙土200盛装到实验管111中，再从实验管111的顶部向实验管111内注入实验溶液，微塑料300会随着实验溶液渗透到沙土200中，有效的解决目前无法获得微塑料300在土壤中迁移情况的问题，实现微塑料300在土壤中迁移的模拟，便于实验人员获得微塑料300在土壤中迁移的实验数据，为实际应用提供理论依据。同时，本实用新型的模拟微塑料在土壤中迁移的实验装置100的结构简单，便于实验操作，同时，还可以循环利用，成本低。

在一实施例中，排水箱120的底部铺设3cm～8cm的粗砾石12，用于排出实验管111渗透的溶液。从实验管111底部的流出的实验溶液可以通过粗砾石12之间的缝隙进入排水箱120，便于实验管111中的实验溶液顺利流出。同时，粗砾石12还能固定实验管111，使得实验管111可靠的安装于排水箱120中。

在一实施例中，实验组件110还包括具有通孔1131的密封盖113，密封盖113设置于实验管111的底部，并位于石英棉112的下方，实验管111中的溶液通过通孔1131渗入排水箱120。也就是说，密封盖113是用来保证实验管111底部的密封性的，使得实验溶液只能从密封盖113上的通孔1131流出，这样，实验溶液可以充分与微塑料300接触，并带动微塑料300在沙土200中移动，实现微塑料300在土壤中迁移的模拟。可选地，密封盖113由橡胶材料制成。当然，在本实用新型的其他实施方式中，密封盖113还可有其他可以实现密封的材料制成。

在一实施例中，实验组件110还包括固定件114，固定件114用于将密封盖113固定于实验管111。固定件114可以使密封盖113可靠的安装于实验管111中，避免密封件在沙土200以及实验溶液的作用下掉落，保证实现可靠进行。示例性地，固定件114为喉箍，进一步地，固定件114为不锈钢喉箍。

在一实施例中，实验组件110还包括延伸管115以及密封件，延伸管115可拆卸的设置于实验管111的顶部，并通过密封件密封延伸管115与实验管111的连接处。延伸管115用于增加实验管111的长度。实验时，通常会向实验管111内加入较多的实验溶液，为防止实验溶液流出，需要增加实验管111的长度。因此，在实验管111的顶部增加一节延伸管115。同时，通过密封件密封延伸管115与实验管111的连接处，避免实验溶液泄露。示例性地，密封件包括但不限于黑胶带或橡胶密封圈等，还可为其他能够实现密封的部件。

可选地，采用喉箍套设于密封件的外侧，防止延伸管115弯折。可选地，实验管111的长度范围为0.25m～1.5m，实验管111的直径范围为20mm～200mm，实验管111由聚氯乙烯制成。延伸管115的长度为25cm～50cm，延伸管115由聚氯乙烯制成。

在一实施例中，实验装置100还包括排水开关，排水开关设置于排水口121，用于控制排水口121的通断。通过排水开关实现排水口121的通断控制，进而实现排水箱120的排水控制。示例性地，排水开关为水龙头。

在一实施例中，实验装置100还包括支架组件130，支架组件130用于支撑实验组件110，使实验组件110固定于排水箱120。支架组件130可以竖直固定实验管111，确保管子在实验过程中的稳定性。可选的，支架组件130可以支撑于排水箱120的外侧，也可以支撑于排水箱120中。支架组件130的尺寸原则上不受限制，可以根据实际需要选择合适的尺寸。示例性地，支架组件130对应的长宽高分别为560mm、100mm、70mm。可选地，支架组件130由有机玻璃或木材制成。当然，在本实用新型的其他实施方式中，支架组件130也可由其他材料制成。

具体的，支架组件130包括支撑板以及支撑柱，支撑板具有限位孔，并套设于实验管111，支撑柱设置于支撑板的下方，用于支撑支撑板。可选的，限位孔的直径比实验管111的外径大1mm～3mm。可选的，支撑板的数量为多个，多个支撑板沿高度方向间隔布置，并且，各支撑板的限位孔对应，用于安装实验管111。这样可以保证支撑管可靠固定。

在一实施例中，实验装置100还包括流量泵140以及输入管，输入管的一端与流量泵140连接，输入管的另一端伸入实验管111，流量泵140通过输入管将实验溶液泵送至实验管111。实验溶液配置完成后，流量泵140可以将实验溶液泵送到实验管111中。同时，流量泵140可以适配不同规格尺寸的输入管引流。当然，在本实用新型的其他实施方式中，也可以采用量杯150容器向实验管111内注入实验溶液。

可选的，实验装置100还包括实验棒。实验棒放置于微塑料300的顶部，实验溶液沿着实验棒进入实验管111。实验棒可以限制实验溶液的水流速度，避免水流速度过大导致沙土200移位。

在一实施例中，实验组件110的数量为多个，多个实验组件110均设置于排水箱120，各实验组件110填充不同种类的微塑料300。也就是说，排水箱120中可以放置多个实验管111，多个实验管111中可以承载不同粒径的同种微塑料300，也可以承载不同种类、不同粒径的微塑料300。这样可以同时进行多个模拟实验，实现不同微塑料300在土壤中情况的模拟，提高实验效率。可选地，可以在实验管111上做出标记，便于区分不同的微塑料300，保证实验结果的准确性。

采用本实用新型的模拟微塑料300在土壤中迁移的实验装置100对微塑料300在土壤中迁移情况的进行模拟。选用不同来源的微塑料300作为实验样品，其分别为粒径较细的聚乙烯颗粒、粒径较粗的聚乙烯颗粒和聚丙烯颗粒、以及从身体乳和洗面奶中分离出来的聚乙烯颗粒。图4即为本实用新型的模拟微塑料300在土壤中迁移的实验装置100进行迁移模拟的初步实验结果。从图4中可知，在其他条件相同下，不同种类的微塑料300迁移深度不同，并且，归一化质量(即实验后土壤中微塑料的浓度与实验前土壤中微塑料的浓度之比)也不同，可知微塑料300的粒径以及种类对迁移具有较大的影响。

本实用新型还提供一种模拟微塑料300在土壤中迁移的实验方法，应用于模拟微塑料300在土壤中迁移的实验装置100，实验方法包括如下步骤：

向实验组件110的实验管111中填充沙土200，并注入去离子水，直至沙土200渗透到预设标记；

向实验管111的沙土200上方平铺微塑料300，并在微塑料300的上层平铺粗砂400；

向实验管111中注入实验溶液，观察微塑料300的渗透情况。

先在实验管111的底部填充石英棉112，再在石英棉112上填充预定厚度的沙土200，并向实验管111中注入去离子水，观察沙土200的下渗情况，并持续平铺沙土200以及注入去离子水，直至沙土200达到预设标记处。沙土200中多余的去离子水可以经过被石英棉112吸收，进而排出到排水箱120中。实验管111中沙土200盛装完成后，在沙土200的顶层平铺一定厚度的微塑料300颗粒，然后再继续向实验管111中填充粗砂400。然后进行模拟实验。向实验容器的实验管111中填充从实验管111的顶部向实验管111注入实验溶液后，微塑料300会在实验溶液的作用下发生反应，并沿着实验管111中的沙土200向下渗透，实现微塑料300在土壤中迁移的模拟。此时，可以观察微塑料300在沙土200中的迁移情况。

在一实施例中，实验方法还包括如下步骤：

将微塑料300与粗砂400混合后，再平铺于沙土200的上方；

将延伸管115安装于实验管111的顶部，并密封延伸管115与实验管111的延伸处。

微塑料300也可以与粗砂400混合后再平铺到沙土200的顶层。具体的，微塑料300与沙土200需要按照合适的比例充分混合，再均匀的、缓慢的平铺到被去离子水压实沙土200的顶层。在实验管111的顶部增加一节延伸管115，以便于注入实验溶液。同时，通过密封件密封延伸管115与实验管111的连接处，避免实验溶液泄露。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。