专利名称：一种污染土壤修复效果快速评价的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及污染土壤修复效果快速评价，具体地说是一种污染土壤修 复效果快速评价的装置及其方法。
技术背景污染土壤修复效果评价是土壤环境污染治理的关键环节[文献l:周启星主编2004污染土壤修复原理与方法北京科学出版社]。单纯依靠化 学方法进行诊断，在很多情况下因不能全面、科学地表征土壤环境的整体 质量特征，时而导致一些错误结论。土壤环境污染生态毒理学诊断技术顺 应这一客观要求，由此也得到迅速开展。污染物在土壤环境中的迁移、转 化及降解经历一系列复杂的物理、化学和生物学变化。在这些变化中，一 部分污染物从系统中被去除，但另一些污染物只是在形态和性质上发生变 化，生成新的中间产物，它们往往会给系统带来更大的安全隐患[文献2: 孙铁珩，宋玉芳.1999.土壤环境PAHs和矿物油植物修复调控研究，应用生态 学报，10: 225-229; 文献3: Posthuma L. 1997. Progress in an eco-toxicological standard protocol with protozoa; results form a pilot ring-test with soil protozoa. Chemosphere， 35: 1023-1041]。 因 此，单纯以目标污染物的减少来判断土壤被清洁的程度有时会产生错误的 结果。蚯蚓是陆生生物与土壤环境生物传递的桥梁。当土壤环境被各类化 学品污染后，污染的土壤环境必将对蚯蚓的生存、生长、繁殖产生不同的 不利影响，甚至死亡。因此，利用蚯蚓指示土壤环境污染的状况，评价土 壤环境质量已被作为土壤环境污染生态毒理诊断的一项重要指标[文献4: 宋玉芳，周启星，宋雪英，孙铁珩.2002.土壤环境污染的生态毒理学诊断 方法研究进展.生态科学21 (2): 182-186]。蚯蚓急性毒性实验、慢性毒性实验和回避实验从不同的测试终点反映 化学物质的毒性，其中，急性毒性试验反映高浓度的化学物质在短期内(14d) 产生的致死作用，慢性毒性试验反映化学物质对蚯顿繁殖能力的抑制，回 避实验反映化学物质对蚯顿行为的影响。对于污染土壤修复效果评价，显 然，仅限于测定高浓度化学物质毒性的蚯蚓急性毒性实验不再适用，蚯虫引 慢性毒性实验反应时间长(56d),且需要对蚯蝈卵和幼体计数，费时费力， 相比之下，蚯蚓回避反应简便快速(仅3d)，重现性好，灵敏度高[文献5: 卜春红，高大文.2006.蚯蚓回避反应在生态毒理研究中的应用进展.农业 环境科学学报.25: 799-804〗。当前运用蚯蚓回避反应的实验装置通常采用单一盒体[文献6:台培东， 李培军，许华夏. 一种用于土壤健康质量快速诊断方法及实验装置.中国G01N33/24. 2004.01.21],将单一盒体分成两室，清洁土和污染土放在盒 体的两室，蚯划由人为投放入盒体内，没能充分利用蚯蚓的自主选择回避 能力，人为主观影响因素较大； 一次只能对一种土样进行实验，重复实验 和平行实验需要在其它盒内进行，由于不同盒内的水分光照等条件难以保持完全一致导致重复性变差；蚯蚓只能在盒体两室的底层移动，自由移动 的可能性降低；回避槽内土壤的湿度不可调节。 发明内容本发明的目的在于提供一种利用蚯蚓回避原理快速对污染土壤修复效 果的评价装置及其方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为评价的装置由蚯蚓回避室和含水调节盘组成，蚯蚓回避室置于含水调 节盘上两者之间设有纱网，在蚯每l回避室内同轴设有中央分室，其内设有 光源；蚯每l回避室与中央分室之间的空隙设有挡板，分隔成多个分别盛有 清洁土壤和污染土的蚯蚓回避分室，各蚯蚓回避分室上设有遮光板，挡板 上及中央分室的四周开有蚯蚓逃逸孔；在蚯蚓回避室底部开有水分调节孔。蚯蚓回避室与中央分室之间的空隙设有多个挡板分隔成多个蚯蚓回避 分室，相邻的蚯每l回避分室分别盛有清洁土和污染土。所述中夹分室内设有封堵蚯蚓逃逸孔的隔板。所述蚯划回避室尺寸小于含水调节盘。评价装置的使用方法在含水调节盘内填满花泥，加水至饱和状态； 将清洁土和污染土依次分装在，通过挡板4使蚯蚓回避室1与中央分室3 之间的空隙分隔成的多个蚯蚓回避分室内，并将蚯蚓回避室水平放置在含 水调节盘上，并保持含水量调节托盘中花泥的含水量，使蚯蚓回避室内土 壤达到合适釣持水量；再将蚯蚓放置在中央分室内，利用中央分室内光源 对蚯蚓进行光照，同时用遮光板遮盖在各蚯蚓回避分室上，待蚯蚓全部转 入土壤中后将装置置于25土rC恒温室内静止放置72小时，而后用隔板封堵中央分室上的蚯蚓逃逸孔，检测各回避分室内蚯蚓数量。本发明所具有的优点1. 充分利用蚯蚓的自主选择回避能力。本发明蚯蚓不直接投加到土壤当 中，而是投入到装置的中间分室，对中间分室进行光照，通过蚯蚓对光的 回避性使蚯蝴自主选择进入不同的土壤中。2. 本发明的实验装置可同时测定多个土壤样品，并通过带孔隔板的插 拔，实现一次对多个土壤样品或不同土壤样品的测定。3. 蚯顿可以在多个回避分室内自由活动，本发明在不同分室的挡板上 平均设置20个直径1.5cm的逃逸孔，逃逸孔总面积占隔板面积的40%。蚯顿可以在各回避分室的不同层面内自由移动。4. 本发明实验装置设有含水量调节托盘，托盘内铺有5cm高的花泥， 通过对花泥湿度的调节来调节土壤样品的湿度，并保持各实验土壤样品的湿度一致。5.本发明实验装置体积小，便于携带，适合现场评价。
图1为本发明实验装置的结构示意图。图2为本发明实验装置的剖面示意图。 图3为本发明实验装置的俯视示意图。 图4为本发明实验装置的俯视示意图。主要标号为1.蚯蚓回避室、2.含水调节盘、3.中央分室、4.挡 板、5.蚯顿回避分室、6.遮光板、7.蚯蚓逃逸孔、8.水分调节孔、9.纱网、10.隔板。 ^体《lfe力《下面结合以下实施例及附图给出本发明的详细说明。如图1、图2所示，评价的装置利用蚯躬l对污染土壤的回避行为制成的， 由蚯顿回避室1和含水调节盘2组成，蚯蚓回避室1置于含水调节盘2上 两者之间设有纱网9，在蚯蚓回避室1内同轴设有中央分室3,其内设有光 源；蚯蚓回避室1与中央分室3之间的空隙设有四块不透水的挡板4，分隔 成4个梯形分别盛有清洁土壤和污染土的蚯蚓回避分室5 (参见图1),清 洁土壤和污染土壤间隔放置(参见图3);各蚯每l回避分室5上设有遮光板 6,挡板4上及中央分室3的四周开有蚯蚓逃逸孔7,使各空间相通，保证 蚯虫l在各回避分室5之间可以自由移动；在蚯糊回避室1底部开有水分调 节孔8,保持蚯蚓回避室1内土壤湿度，并限制蚯蚓通过水分调节孔8进入 含水调节盘2;含水调节盘2内盛有花泥。所述不同分室的挡板4上平均设置20个直径1. 5cm的蚯蚓逃逸孔7, 蚯蚓逃逸孔7总面积占挡板4面积的40%，纱网9为100目。所述中央分室3内设有封堵蚯蚓逃逸孔7的隔板10,所述蚯蚓回避室 1尺寸为20 x 20 x 10cm小于含水调节盘2。评价方法在含水调节盘内填5cm厚花泥，加水至饱和状态；将750g 土量，高度8cm的清洁土和污染土依次分装在，通过用不透水的挡板4使 蚯剁回避室1与中央分室3之间的空隙分隔成的多个蚯蚓回避分室内，并 将蚯蚓回避室水平放置在含水调节盘上，并保持含水量调节托盘中花泥的 含水量，使蚯虫引回避室内土壤达到合适的持水量；再将蚯虫引放置在中央分 室内，利用中央分室内光源对蚯蚓进行光照，同时用遮光板遮盖在各蚯蚓回避分室上，待蚯每l全部转入土壤中后，将装置置于25士rc恒温室内静止放置72小时，而后用隔板封堵中央分室上的蚯顿逃逸孔，检测各回避分室 内蚯蝈数量。 实施例2与实施例l不同之处在于蚯躬l回避室1与中央分室3之间的空隙设有8个挡板4分隔成8个蚯的聚集诱导发光变化原理，能够在仪器上使用，也可以通过表面形态的变化， 通过肉眼观察使用。本方法分为三个部分进行，第一部分基材表面处理。第二部分涂膜制 备。第三部分使用。所用原料 0D0PB-DBC石英玻璃普通玻璃、金属板材等 方法如下第一步基片处理基片作为本传感器的在体，基片的材质可以选用多种材 料如石英片、普通玻璃片、金属片(比如铂、金、银、铜等)。材料的形状可以 任意选择，以矩形片状最佳，基片在使用前，需要经过预处理，将基片(石英 片或玻璃片)用混合溶液(浓硫酸双氧水=1: 1)进行浸泡，除去其上可能 的杂质。金属基片采用有机溶剂如氯仿、乙腈、乙醇、DMSO等进行清洗。第二步薄膜制备将0D0PB-DBC (纯度〉98%)在127-U0。C之间加热熔融在 基片上进行均匀涂覆，基片上ODOPB-DBC数量为10g/cm2-lxl0—'g/cm2,或者通 过将化合物ODOPB-DBC溶于氯仿或者乙腈、二氯曱烷、THF等有机溶剂，浓度在 lmol/1 - lX10－6mol/l。将溶液通过匀胶机将溶液均勻涂覆在基材表面，通过常 温或20-250。C加热条件下蒸发有机溶剂后，在表面获得ODOPB-DBC10g/cm2-l x 10—7/cm2的涂覆层，并通过加热至130-250。C之间，加热0. l-5分钟，使涂覆 层ODOPB-DBC获得无定形涂覆层。第三步检测将本薄膜检测器置于可能产生的有机气氛中，放置，如本薄膜有 迅速的转变，如由透明转变为非透明态，则可认为由氯仿、曱醇、乙醇等物质 存在，如在较长时间内本薄膜产生变化，薄膜由透明状态转变为不透明，则有 有机溶剂存在；在偏光显微镜下观察有附图三或类似的晶体双折射出现，可以 进一步确定该物质的种类。具体相应速度与结晶形态见附图2 (气体响应速度
权利要求
1. 一种污染土壤修复效果快速评价的装置，由蚯蚓回避室和含水调节盘组成，其特征在于蚯蚓回避室(1)置于含水调节盘(2)上两者之间设有纱网(9)，在蚯蚓回避室(1)内同轴设有中央分室(3)，其内设有光源；蚯蚓回避室(1)与中央分室(3)之间的空隙设有挡板(4)，分隔成多个分别盛有清洁土壤和污染土的蚯蚓回避分室(5)，各蚯蚓回避分室(5)上设有遮光板(6)，挡板(4)上及中央分室(3)的四周开有蚯蚓逃逸孔(7)；在蚯蚓回避室(1)底部开有水分调节孔(8)。
2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于蚯蚓回避室(l)与中央分 室(3)之间的空隙设有多个挡板(4)分隔成多个蚯蝈回避分室(5)，相 邻的蚯剁回避分室(5)分别盛有清洁土和污染土。
3. 按权利要求1所述的装置，其特征在于所述中央分室(3)内设 有封堵蚯蚓逃逸孔(7)的隔板(10)。
4. 按权利要求1所述的装置，其特征在于所述蚯蝈回避室(1)尺 寸小于含水调节盘(2)。
5. —种如权利要求1所述的污染土壤修复效果快速评价装置的使用方 法，其特征在于在含水调节盘内填满花泥，加水至饱和状态；将清洁土 和污染土依次分装在，通过挡板使蚯蚓回避室与中央分室之间的空隙分隔 成的多个蚯躬l回避分室内，并将蚯賴回避室水平放置在含水调节盘上，并 保持含水量调节托盘中花泥的含水量，使蚯虫引回避室内土壤达到合适的持 水量；再将蚯蚓放置在中央分室内，利用中央分室内光源对蚯掷进行光照， 同时用遮光板遮盖在各蚯蚓回避分室上，待蚯虫引全部转入土壤中后将装置 置于25土rC恒温室内静止放置72小时，而后用隔板封堵中央分室上的蚯 蚓逃逸孔，检测各回避分室内蚯每l数量。
全文摘要
本发明涉及污染土壤修复效果快速评价，具体地说是一种污染土壤修复效果快速评价的装置及其方法。具体为实验装置由含水量调节托盘和回避室两部分组成；含水量调节托盘内装有花泥；再分别将污染土壤和清洁土壤装入用不透水隔板建成回避室的分室内，清洁土和污染土间隔放置；将回避室水平置于含水量调节托盘上方，挡板上及中央分室的四周开有蚯蚓逃逸孔；在蚯蚓回避室底部开有水分调节孔。
文档编号G01N33/24GK101231277SQ20071001016
公开日2008年7月30日 申请日期2007年1月24日 优先权日2007年1月24日
发明者任丽萍, 周启星, 爽 崔, 雷 晁, 苏 陈 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所