本发明涉及污染物模拟测试领域，特别是涉及一种模拟不同土壤环境条件下土壤污染释放的装置。
背景技术：
土壤、沉积物中的污染物与地下水、食物链污染风险紧密相连，其释放、迁移转化行为已受到广泛的关注。污染物的释放、迁移与转化行为受一系列土壤环境因子的影响，主要包括土壤质地、ph值、温度、含水率、土壤气体种类及含量等。虽然土壤的环境因子存在着不稳定性，但是通过研究最适合土壤中污染物释放、迁移与转化的环境，可改变污染土壤中污染物的含量，改善环境质量。为了准确的掌握污染物在土壤环境中的释放、迁移与转化行为通常需要开展土柱淋溶模拟试验对土壤进行环境模拟，并在较短的周期内得出结论。
现有研究污染物释放的实验用装置，模拟的往往是单一的实验环境条件，如土壤温度的影响、土壤质地的影响等。然而，土壤是由固相颗粒(矿物质和有机质)、水分和气体等物质组成的十分复杂的系统，土壤水、气、热状况并非孤立存在，而是相互联系，相互制约的，其中某一因素的变化，都可能引起其它因素的相应变化，而这些变化又将会引起土壤污染物释放、迁移与转化的相应变化，因此，仅考虑单一环境条件而忽略多种土壤环境因子的相互作用，难以模拟自然环境中不同环境因子影响下土壤污染物的释放、迁移与转化差异。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种模拟不同土壤环境条件下土壤污染释放的装置，以模拟干冷、湿冷、干热、湿热、降雨、厌氧、好氧等水、热、气组成的不同土壤环境条件下以及不同土壤环境条件交替作用下，土壤中的污染物浓度变化和迁移释放等行为。
本发明所采取的技术方案是：
一种模拟不同土壤环境条件下土壤污染释放的装置，包括至少一个用于装载土壤样品的样品罐，样品罐内设有布水装置，样品罐的底部设有出液口，样品罐的下侧连通有进气管，进气管的进口端设有气体发生装置，进气管上串联有气体流量计、气体控温装置和气体控湿装置。
作为上述方案的改进，布水装置包括喷头和连接喷头的进水管，喷头处于样品罐内部的上侧，进水管上设有液体流量计和水泵。
作为上述方案的改进，样品罐连通有气压管道，气压管道上设有调节样品罐内部气压的压力系统。
作为上述方案的改进，压力系统包括气泵和吸收瓶，气压管道的一端插入吸收瓶的液面之下，气泵连通吸收瓶。
作为上述方案的改进，气体控温装置包括壳体和设在壳体首尾两端的管口，一侧的管口上设有阀门，壳体内贯穿有换热管，在壳体内的一段换热管上设有换热翅片。
作为上述方案的改进，气体控湿装置包括管道和两个相互并联的壳体，两壳体的进口侧均设有阀门，一个壳体内放置有干燥剂，另一个壳体内放置有喷雾器。
作为上述方案的改进，进气管上还串联有气体湿度传感器、气体温度传感器和气泵，样品罐内设有气压传感器，气体湿度传感器、气体温度传感器、气压传感器、气泵和水泵均电连接计算机。
作为上述方案的改进，样品罐内从下到上层叠放有隔离层和土壤样品，样品罐内从上到下依次设置若干用于检测温度、湿度、ph值和氧化还原电位的传感器，各传感器均电连接计算机。
作为上述方案的改进，出液口设有阀门，出液口的下方设有收集瓶，收集瓶连通有气泵，该气泵电连接计算机。
本发明的有益效果：此模拟不同土壤环境条件下土壤污染释放的装置通过布水装置模拟喷淋或降雨作用下污染物的释放，通过压力系统调节样品罐内的气压，在进气管的前端设置气体发生装置，用于产生好氧或厌氧气体，模拟好氧环境或缺氧环境；通过气体控温装置模拟不同温度条件下的土壤环境，通过气体温度控湿装置模拟不同湿度条件下的土壤环境；当气体控温装置和气体控湿装置串联设置之后，更是能模拟干冷、湿冷、干热、湿热、厌氧、好氧等多种土壤环境条件；对于布水装置、压力系统、气体控温装置和气体控湿装置的多种组合还可以变换出多种不同的土壤环境条件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是整个装置的原理图；
图2是一种气体控温装置的示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明为一种模拟不同土壤环境条件下土壤污染释放的装置，包括至少一个用于装载土壤样品2的样品罐1。样品罐1内设有布水装置，样品罐1的底部设有出液口，样品罐1的下侧连通有进气管51，进气管51的进口端设有气体发生装置50，气体发生装置50从市场上购买，用于产生厌氧或好氧气体；进气管51上串联有气体流量计54、气体控温装置53和气体控湿装置52。出液口设有阀门，出液口的下方设有收集瓶9。更多的样品罐1则是排列在支架上，然后进气管51和进水管42在输出端形成分支连接到各个样品罐1，多个样品罐1形成横向对照实验。
收集瓶9上设有气泵6，气泵6在收集瓶9内产生负压，可辅助加快淋滤过程。
样品罐1内从下到上层叠放有隔离层3和土壤样品2，样品罐1内从上到下依次设置若干用于检测温度、湿度、ph值和氧化还原电位的传感器，各传感器电连接计算机。
布水装置包括喷头41和连接喷头41的进水管42，进水管42的一端连入储液罐44，喷头41处于样品罐1内部的上侧，进水管42上设有液体流量计43和水泵7。
样品罐1连通有气压管道91，气压管道91上设有调节样品罐1内部气压的压力系统。压力系统包括气泵6和吸收瓶8，吸收瓶8内放入水或者其他液体，气压管道91的一端插入吸收瓶8的液面之下，气泵6连通吸收瓶8。吸收瓶8的设计可以用于捕捉易挥发性污染物；该处的气泵6可辅助加快气压平衡过程。
气体控温装置53和气体控湿装置52具有多种实施例，本实施例中，气体控温装置53包括壳体和设在壳体首尾两端的管口，一侧的管口上设有阀门，壳体内贯穿有换热管，在壳体内的一段换热管上设有换热翅片，换热管内用于通入换热介质，换热介质通常指低温的水或是高温的蒸汽。气体控湿装置52包括管道和两个相互并联的壳体，两壳体的进口侧均设有阀门，一个壳体内放置有干燥剂，另一个壳体内放置有喷雾器。气体控温装置53放置气体控湿装置52的前方，使气体依次经过气体控温装置53和气体控湿装置52，避免湿润的气体腐蚀到气体控温装置53。
作为优选的实施方式，进气管51上还串联有气体湿度传感器、气体温度传感器和气泵6，样品罐1内设有气压传感器。气体湿度传感器、气体温度传感器、气压传感器以及气泵6、水泵7均电连接计算机。计算机上自然要有显示屏和操作界面。
此模拟不同土壤环境条件下样品土壤污染释放的装置通过布水装置模拟喷淋或降雨作用下污染物的释放；通过压力系统调节样品罐1内的气压；通过气体发生装置50产生好氧或厌氧气体，模拟好氧环境或缺氧环境；通过气体控温装置53模拟不同温度条件下的土壤环境，通过气体控湿装置模拟不同湿度条件下的土壤环境；当气体控温装置53和气体控湿装置52串联设置之后，更是能模拟干冷、湿冷、干热、湿热、厌氧、好氧多种土壤环境条件；对于布水装置、压力系统、气体控温装置53和气体控湿装置52的多种组合还可以变换出多种土壤环境条件。
其中一种模拟单一湿热、喷淋或降雨条件下土壤污染物的迁移情况的实验方法是：
1、把土壤样品2缓慢装入透明的样品罐1内，将整个装置置于一个温度与湿度相对稳定的常温常压环境中，待样品罐1与外界环境达到平衡状态。
2、在储液罐44中装入如去离子水、模拟酸雨、修复药剂、营养液之类的喷淋液，启动布水装置的水泵7，设置一定的喷淋速度，按一定的固液比使土壤样品2完全浸润在喷淋液中。保持一段时间后，打开样品罐1下方的阀门将喷淋液排出至收集瓶9，测定收集瓶9中的液体的ph、eh、电导率以及污染物的浓度等参数。
3、待滤液排尽后，使进气管51中的气体依次经过喷雾器和通入热介质的换热管，使气体达到设定温度、湿度和流速，并让土壤样品2处于湿热环境下一定天数；在通入湿热气体的过程中，每隔一段时间分层采集各层的土壤样品2的电导率、污染物浓度等，并同时观测记录不同深度土壤温度、湿度、ph值和eh值的变化情况。
4、关闭进气管51。通过计算机控制水泵7运行，喷头41把刚才的喷淋液均匀喷淋至土壤样品2中，使土壤样品2浸泡在喷淋液中。保持一段时间后将喷淋液排至收集瓶9中，测定收集瓶9中的液体的ph值、eh值、导电率和污染物浓度等参数。
5、重复上述步骤3和步骤4，循环次数可根据实际需要确定。
其他的实验方法有，进气管51中通入不同的气体还可以模拟厌氧条件和有氧条件；当储液罐44内放置氧化药剂时，模拟不同土壤环境条件及不同土壤环境交替作用下，土壤样品2中污染物的氧化修复效果；当储液罐44内放置微生物菌剂时，模拟不同土壤环境条件及不同土壤环境交替作用下，土壤样品2中污染物的微生物修复效果；当储液罐44内放置稳定化药剂时，模拟不同土壤环境条件及不同土壤环境交替作用下，土壤样品2中污染物的稳定化修复效果；当储液罐44内放置重金属浸提剂时，模拟不同土壤环境条件及不同土壤环境交替作用下，土壤样品2中重金属经固化或稳定化修复后的长效修复效果评估；在上述基础上，还可以往样品罐1中加入不同性质的土壤，模拟不同性质土壤中污染物的释放效果。上述实验方案可以两两三三地组合，实现综合实验。
该装置既可用于未修复的污染土壤中有机污染物与重金属的释放过程，也可以用于修复后土壤中有机污染物与重金属的释放过程及其修复效果评估，尤其可针对采用固化稳定化处理后的土壤重金属长效稳定效果进行评估。
当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。