一种研究土壤中重金属淋溶迁移的土柱试验装置的制作方法

本实用新型涉及农业重金属污染试验研究技术领域，特别涉及一种研究土壤中重金属淋溶迁移的土柱试验装置。

背景技术：

土壤是由固、液、气三相组成,各种活动性元素储存在土壤液相中,随着各种自然和人为因素的作用,如降雨、灌溉、气温、风速和植物根系吸收等影响而在土壤中不断地进行着入渗、渗漏、蒸发、迁移、再分布等运动过程。重金属元素进入土壤系统后,通过与土壤中其他物质(如矿物质、有机物及微生物等)发生吸附一解吸、溶解一沉淀、氧化一还原、络合、矿化等各种反应,伴随有能量的变化,从而引起重金属赋存形态的改变及其迁移、传输的变化。研究表明：土壤重金属污染物会随降水渗入地下水系统，进入食物链，危害人类健康。因此，明确土壤中重金属的迁移特性和影响因素是急需解决的问题，但目前研究土壤中的重金属迁移的装置存在一系列缺陷：

1、实验中进行模拟降雨，无法精确控制降雨量，降雨速率。

2、淋溶土柱中水流速度不恒定。

3、淋溶土柱无法进行不同深度取样。

故设计一种能科学反映土壤中重金属迁移的试验装置是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决目前在土壤中重金属淋溶迁移特征研究方面的不足，提供一种研究土壤中重金属污染物迁移模拟的淋溶土柱，集模拟降雨、淋溶、取样、收集溶液为一体，加强土壤重金属污染物迁移方面的研究。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种研究土壤中重金属淋溶迁移的土柱试验装置，包括支架，所述支架内由上至下依次安装有模拟降雨装置及淋溶土柱，所述模拟降雨装置包括透明水桶、淋雨器，所述淋雨器通过调节阀与透明水桶的下端连通，所述淋雨器中空且底部开设有若干通孔；所述淋溶土柱为中空上端开口的柱体，所述淋溶土柱底部连通有排水龙头，所述淋溶土柱底部铺设有尼龙网，所述淋溶土柱由上至下开设有多个开孔，每一开孔均连接有土壤溶液取样器，所述土壤溶液取样器包括依次连通的取样硬管、软管、及无针注射器，所述硬管通过开孔插设在淋溶土柱内。

通过采用上述技术方案，通过以下操作步骤可完成模拟降雨、淋溶、取样、收集溶液的操作，

步骤一：固定支架，将模拟降雨装置及淋溶土柱与支架安装在一起。

步骤二：在淋溶土柱内部均匀涂抹一层超疏水聚硅氮烷树脂涂层，将加热棒插入加热，提高周围温度，使聚硅氮烷树脂涂层固化。

步骤三：关闭淋溶土柱装置底部的排水龙头。

步骤四：在淋溶土柱装置底部均匀铺设石英砂。

步骤五：取重金属污染土壤过80目筛后，填充淋溶土柱。

步骤六：在淋溶土柱内种植蚕豆或其他植物。

步骤七：在温室大棚的条件下，培养植物4—8周，观察植物生长情况。

步骤八：根据实验要求，模拟人工降雨，确定淋溶量，添加溶液至透明塑料水桶刻度处，确定淋溶速率，打开调节阀，开始淋溶，容易经过淋雨器模拟降雨后降落到淋溶土柱内。

步骤九：开始取样，通过无针注射器将淋溶土柱中的土壤溶液抽取出来，最底部则直接打开排水龙头，将土壤溶液提取至取样瓶中。

步骤十：对土壤溶液样品，淋溶液中重金属含量。

本实用新型的进一步设置为：所述透明水桶的外壁设置有刻度。

本实用新型的进一步设置为：所述淋雨器内设置有带有若干通孔的隔层。

通过采用上述技术方案，使得在模拟降雨时，水通过隔层及淋雨器后，能够使水分段流下，增强降雨模拟效果。

本实用新型的进一步设置为：所述取样硬管的管壁沿长度方向等间距开设有多个取样圆孔，每一圆孔均位于淋溶土柱内。

通过采用上述技术方案，增大抽取面积，抽取土壤内的溶液更加省力。

本实用新型的进一步设置为：淋溶土柱内涂抹有疏水涂层。

通过采用上述技术方案，减少淋溶液在柱壁的停留时间和使水流匀速下流。

本实用新型的进一步设置为：每两相邻开孔之间的间距相等。

本实用新型的进一步设置为：所述软管通过圆环形的换针器接座与无针注射器连通，所述软管与换针器接座固定连接。

通过采用上述技术方案，便于无针注射器的安装与拆卸。

本实用新型的进一步设置为：所述透明水桶、淋雨器及淋溶土柱均通过支架圆箍与支架形成固定。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：其一、集模拟降雨、淋溶、取样、收集溶液为一体，满足土壤淋溶实验中所有操作的需要，并且可以确定淋溶量和调节淋溶速率；

其二、在淋溶土柱内涂抹疏水涂层，减少淋溶液在柱壁的停留时间和使水流匀速下流；

其三、在淋溶土柱上不同深度设置取样口，在实验的要求下，通过土壤溶液取样器，提取不同深度的土壤溶液，可以精确的分析，研究在不同深度下，土壤中重金属污染物含量的变化。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图；

图2是模拟降水装置的整体结构示意图；

图3是支架的整体结构示意图；

图4是淋溶土柱及排水龙头的结构示意图；

图5是土壤溶液取样器的整体结构示意图。

图中：1、模拟降雨装置；2、支架；3、淋溶土柱；4、土壤溶液取样器；5、透明水桶；6、刻度；7、调节阀；8、淋雨器；9、隔层；10、支架圆箍；12、开孔；13、排水龙头；14、尼龙网；16、取样硬管；17、圆孔；18、软管；19、换针器接座；20、无针注射器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例，一种研究土壤中重金属淋溶迁移的土柱试验装置，参照图1-5，包括高110厘米的支架2，支架2内由上至下依次安装有一个模拟降雨装置1及一个淋溶土柱3，模拟降雨装置1包括一个透明水桶5、一个淋雨器8，透明水桶5为高20厘米,半径6厘米的透明塑料水桶，透明水桶5的外壁设置有刻度6，淋雨器8通过一个调节阀7与透明水桶5的下端连通，淋雨器8中空且底部开设有若干通孔，淋雨器8内设置有带有若干通孔的隔层9，使得在模拟降雨时，水通过隔层9及淋雨器8后，能够使水分段流下，增强降雨模拟效果，透明水桶5及淋雨器8均通过一个支架圆箍10与支架2形成固定。

所述淋溶土柱3为一个高60厘米、半径6厘米且中空上端开口的柱体，淋溶土柱3均通过一个支架圆箍10与支架2形成固定，淋溶土柱3底部连通有一个排水龙头13，淋溶土柱3底部铺设有一张尼龙网14，淋溶土柱3内涂抹有疏水涂层，减少淋溶液在柱壁的停留时间和使水流匀速下流，淋溶土柱3外壁相对的两侧自上而下的5厘米、20厘米、40厘米处均开设有开孔12，开孔12的孔径为20毫米，每一开孔12均连接有一个土壤溶液取样器4。

所述土壤溶液取样器4包括依次连通的取样硬管16、软管18、及无针注射器20，硬管通过开孔12插设在淋溶土柱3内，取样硬管16的管壁沿长度方向等间距开设有三个取样圆孔17，每一圆孔17均位于淋溶土柱3内，增大抽取面积，抽取土壤内的溶液更加省力，软管18通过一个圆环形的换针器接座19与无针注射器20连通，其中软管18与换针器接座19固定连接，便于无针注射器20的安装与拆卸。

使用方式：

步骤一：固定支架2，将模拟降雨装置1及淋溶土柱3与支架2安装在一起。

步骤二：在淋溶土柱3内部均匀涂抹一层超疏水聚硅氮烷树脂涂层，将加热棒插入加热，提高周围温度，使聚硅氮烷树脂涂层固化。

步骤三：关闭淋溶土柱3装置底部的排水龙头13。

步骤四：在淋溶土柱3装置底部均匀铺设2—3厘米的石英砂，该石英砂的粒径为1—2毫米。

步骤五：取矿区重金属污染土壤10kg,过80目筛，填充淋溶土柱3。

步骤六：在淋溶土柱3内种植蚕豆或其他植物。

步骤七：在温室大棚的条件下，培养植物4—8周，观察植物生长情况。

步骤八：根据实验要求，模拟人工降雨，确定淋溶量，添加溶液至透明塑料水桶刻度6处，确定淋溶速率，打开调节阀7，开始淋溶，容易经过淋雨器8模拟降雨后降落到淋溶土柱3内。

步骤九：开始取样，通过无针注射器20将淋溶土柱3中的土壤溶液抽取出来，最底部则直接打开排水龙头13，将土壤溶液提取至取样瓶中。

步骤十：对土壤溶液样品，测定淋溶液中重金属含量。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。