不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置的制作方法

本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置。

背景技术：

全球气候变化所引起的环境问题使各国政府和科学家面临着前所未有的挑战。各种极端天气的频繁发生，可能与以co2为代表的温室气体大量排放有关。co2处置技术引起了国内外研究者越来越多的关注，期望能在保持经济持续发展的前提下，采用多种方法控制温室气体的排放。co2捕集和封存（ccs）作为一项新兴的、具有大规模应用潜力的co2处置技术，为化石能源使用的co2近零排放提供了一种可能。

从技术层面来说，虽然co2捕集和地质埋存技术已趋成熟，但制约其大规模推广应用的原因主要在于其经济性和埋存的安全性，经济性可以通过不断的技术创新和实施碳税得到改善，但是对co2地下埋存的安全性问题（即可能会发生渗漏）公众一直存在担心和质疑，因为ccs需要把co2有效地封存在地球的深处，但随着地球内部压力的变化以及构造的活动所引发的突发事件（如地震），以及人为因素（如废弃井的不封闭处理）的影响，co2渗漏和逃逸的风险依然存在，这就会直接影响土壤、地下水以及人类和动植物的正常生态环境。所以提前对此有针对性的研究，可以为预防和控制由于压力的变化造成二氧化碳渗透对生态环境的影响提供理论依据。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能对二氧化碳实施不同的压力，以便测量一定时间里由于二氧化碳的渗透对土壤各个指标的变化，得到不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置。

本实用新型是通过如下措施实现的：不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体内底部设置有岩石层，所述箱体的内部且位于所述岩石层上方设置有土壤层；还包括密封的气体预存桶，所述气体预存桶的侧面底部通过管道一与所述箱体连通，所述管道一位于所述岩石层的底部，所述气体预存桶的侧面底部且与所述管道一相对的位置设置有管道二，所述管道二的另一端与二氧化碳气罐连接，所述管道二上设置有流量阀，所述气体预存桶的内部同心设置有密封塞，所述密封塞上设置有施压伸缩机构，所述气体预存桶的下端面设置有排气管一以及上端面设置有排气管二，所述排气管二通过软管与二氧化碳反应装置连接，所述管道一、排气管一和排气管二上均设置有控制阀。

所述施压伸缩机构为设置在所述气体预存桶正上方的电推杆，所述电推杆的推杆与所述气体预存桶同心设置且下端伸入所述气体预存桶内与所述密封塞连接。

所述二氧化碳反应装置为内装有氢氧化钙溶液的吸收池。

所述吸收池内设置有可与二氧化碳进行反应的溶液，可以是澄清的氢氧化钙溶液，与二氧化碳反应后澄清的氢氧化钙溶液会变浑浊，生成碳酸钙沉淀，也可采用紫色石蕊试液，紫色石蕊试液与二氧化碳反应会变成红色，都可以反应有二氧化碳气体。

所述施压伸缩机构为丝杠，所述丝杠转动设置在所述气体预存桶上，所述丝杠上端与驱动机构连接，所述丝杠的下端设置在所述气体预存桶内且与所述密封塞连接。

对于土壤的采样，要尽量保持土壤的原有状态，一般需要将采样的土壤在黑暗和温度保持在0-4℃的密封空间内进行保存。土壤各种参数的测量均可采用现有技术，在此不再赘述。

进一步，还包括活动架，所述活动架包括两个立柱，所述立柱底部内侧之间固定设置有连接板，所述箱体固定设置在所述连接板上，所述立柱的外侧面中间位置固定设置有轴；

还包括机架，所述轴通过轴承座设置在所述机架上，任一所述轴伸出所述轴承座与带有减速器的电机连接，所述电机设置在所述机架上；所述管道一包括与箱体连通的箱体管、连接管和与所述气体预存桶连通的气体预存桶管，所述箱体管和所述气体预存桶管相邻的一端均设置有参数一致的外螺纹，所述外螺纹的长度大于所述连接管的长度，所述连接管通过螺纹连接分别与所述箱体管和所述气体预存桶管连接，所述箱体管穿过所述立柱与所述连接管连接；所述机架上且与所述电机相对的另一侧设置有托板，所述托板上设置有所述气体预存桶，所述托板位于所述轴承座的外侧下方，所述机架的上方且与所述托板相对应的位置设置有顶板，所述电推杆的壳体固定在所述顶板上，所述排气管一的底端穿过所述托板，所述托板底部设置有l型固定板，所述吸收池设置在所述l型固定板上；所述二氧化碳气罐设置在所述机架的一侧。所述箱体的横截面形状为圆形且内部中空的柱体，所述箱体采用规整的几何形状，可以使正方体或者圆柱形。所述电机启动可以带动所述轴和所述箱体一起转动，只要倾斜一定的角度就可以方便往所述箱体内放置待测样品，待实验完成后，可以在所述箱体下方放置容器，直接将所述箱体内的样品直接排除。所述l型固定板板上对称设置有耳板，所述耳板上通过螺纹连接设置有定位螺杆，所述定位螺杆顶在所述吸收池上。

进一步，所述立柱的上方均设置有螺柱，所述箱体上方设置有盖板，所述盖板的上方设置有活动板，所述活动板的两端套接在所述螺柱上，所述活动板通过螺母固定在所述盖板上。根据具体的试验要求，可以通过所述盖板使箱体处于密封状态，使所述箱体在密封状态下试验，也可以在裸露状态的进行试验。所述活动板一是固定所述盖板，二是可以避免倾斜时，样品流出。所述盖板可以通过螺纹连接与所述箱体连接，也可以仅仅采用所述活动板、螺杆和螺母的配合进行固定。

进一步，所述气体预存桶内设置有二氧化碳浓度测量的传感器。

进一步，所述气体预存桶的外壁外围设置有衬套，所述衬套和所述气体预存桶的外壁构成封闭空间，所述衬套上部设置有排水口，下部设置有进水口，还包括水箱、加热器、循环水泵以及设置在所述气体预存桶内的温度传感器，所述进水口与所述加热器的出水端连接，所述出水口与所述水箱连接。这样可以对二氧化碳加热，可以通过实验得到温度不同的二氧化碳在不同压力下对土壤的影响。

不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验方法，其特征在于，包括：

步骤（1）：对待测地区的土壤进行采样，在所述箱体内用采用鹅卵石或者玄武岩作为岩石层，将定量的采样土壤均匀平铺在岩石层上，并通过测量仪器对取样土壤的水分、ph值、有机碳、电导率、so42-、co32-、hco3-以及有效态na、k、ca、mg、fe、mn、zn、pb、cr、cu、细菌总数、全氮、速效磷进行测量，并纪录；

步骤（2）：将所述气体预存桶内的空气排出，通过所述二氧化碳气罐向所述气体预存桶内冲入定量的二氧化碳；对所述气体预存桶内的二氧化碳施加特定压力并保持一定时间，使二氧化碳逐渐进入所述箱体；分时间段通过仪器测量土壤水分、ph值、有机碳、电导率、so42-、co32-、hco3-以及有效态na、k、ca、mg、fe、mn、zn、pb、cr、cu、细菌总数、全氮和速效磷进行测量，并一一纪录；待气体预存桶内的二氧化碳排尽后，立刻通过测量仪器对土壤参数进行测量并记录；

步骤（3）重复上述动作但需加大施加的压力值，并对数据进行记录；

步骤（4）：对所记录的数据进行分析和处理，对数据进行分析和处理均可采用现有技术，在此不再赘述。

所述步骤（1）具体为：启动所述电机，使所述箱体处于倾斜的位置，然后设置所述岩石层和土壤，完成后使所述箱体恢复垂直。

所述步骤（2）具体为：将所述软管置于所述吸收池的外侧，打开所述排气管一上的阀门，其他阀门均处于关闭状态，启动所述电推杆，所述密封塞处于最低位置时，关闭所述电推杆，将所述软管放置在所述吸收池内，打开所述排气管二的阀门和所述流量阀，并设定流量值，同时启动所述电推杆，待所述吸收池内发生反应时，关闭所述排气管一上的阀门，所述密封塞处于最高位置时，关闭所述排气管二上的阀门，待二氧化碳充满所述气体预存桶时关闭所述流量阀；打开所述管道一上的阀门，关闭其他阀门，启动所述电推杆，并设定压力值，所述密封塞对二氧化碳施加压力。根据所述流量阀的流速和开通时间可以判断所述气体预存桶内的二氧化碳的容量，并且还有浓度传感器进行数据的辅助参考。

所述电推杆采用低速型的。

另外，本装置可以通过将玄武岩或者鹅卵石放置在模具内形成固定的所述岩石层，这样可以测量对二氧化碳施加不同的压力对同样的土壤产生的影响。

在启动所述电机时，要先将所述连接管与所述箱体管分离，使所述连接管完全处于所述气体预存桶管上，这样可以避免影响所述箱体的转动。所述二氧化碳气罐采用先有的技术。所述密封塞要上设置有密封结构，侧面设置成阶梯状且设置有密封圈，也可以是其他有效阻止气体渗透的其他结构或方案。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：测量一定时间里由于二氧化碳的渗透对土壤各个指标的变化，得到不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为图1中a处的局部放大图。

图3为本实用新型密封塞的结构示意图。

其中，附图标记为：1、箱体；101、盖板；102、活动板；2、气体预存桶；201、排气管一；202、排气管二；203、软管3、管道一；301、箱体管；302、连接管；303、气体预存桶管；4、管道二；401、流量阀；5、二氧化碳气罐；6、电推杆；601、推杆；602、密封塞；7、吸收池；8、活动架；801、立柱；802、连接板；803、轴；804、轴承座；805、螺柱；806、螺母；9、机架；901、托板；902、顶板；903、l型固定板；10、电机。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1-图3，不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置，包括箱体1，箱体1内底部设置有岩石层，箱体1的内部且位于岩石层上方设置有土壤层；还包括密封的气体预存桶2，气体预存桶2的侧面底部通过管道一3与箱体1连通，管道一3位于岩石层的底部，气体预存桶2的侧面底部且与管道一3相对的位置设置有管道二4，管道二4的另一端与二氧化碳气罐5连接，管道二4上设置有流量阀401，气体预存桶2的内部同心设置有密封塞201，还包括设置在气体预存桶2正上方的电推杆6，电推杆6的推杆601与气体预存桶2同心设置且下端伸入气体预存桶2内与密封塞连接，气体预存桶2的下端面设置有排气管201一以及上端面设置有排气管二202，排气管二202通过软管203与吸收池7连接，管道一3、排气管一201和排气管二202上均设置有控制阀。

吸收池7内设置有可与二氧化碳进行反应的溶液，可以是澄清的氢氧化钙溶液，与二氧化碳反应后澄清的氢氧化钙溶液会变浑浊，生成碳酸钙沉淀，也可采用紫色石蕊试液，紫色石蕊试液与二氧化碳反应会变成红色，都可以反应有二氧化碳气体。

对于土壤的采样，要尽量保持土壤的原有状态，一般需要将采样的土壤在黑暗和温度保持在0-4℃的密封空间内进行保存。土壤各种参数的测量均可采用现有技术，在此不再赘述。

进一步，还包括活动架8，活动架8包括两个立柱801，立柱801底部内侧之间固定设置有连接板802，箱体1固定设置在连接板802上，立柱801的外侧面中间位置固定设置有轴803；还包括机架9，轴803通过轴承座804设置在机架9上，任一轴803伸出轴承座804与带有减速器的电机10连接，电机10设置在机架9上；管道一3包括与箱体1连通的箱体管301、连接管302和与气体预存桶2连通的气体预存桶管303，箱体管301和气体预存桶管303相邻的一端均设置有参数一致的外螺纹，外螺纹的长度大于连接管302的长度，连接管302通过螺纹连接分别与箱体管301和气体预存桶管303连接，箱体管301穿过立柱801与连接管302连接；机架9上且与电机10相对的另一侧设置有托板901，托板901上设置有气体预存桶2，托板901位于轴承座804的外侧下方，机架9的上方且与托板901相对应的位置设置有顶板902，电推杆6的壳体固定在顶板902上，排气管一201的底端穿过托板901，托板901底部设置有l型固定板903，吸收池7设置在l型固定板903上；二氧化碳气罐5设置在机架9的一侧。箱体1采用规整的几何形状，可以使正方体或者圆柱形。电机10启动可以带动所述轴803和箱体1一起转动，只要倾斜一定的角度就可以方便往箱体1内放置待测样品，待实验完成后，可以在箱体1下方放置容器，直接将箱体1内的样品直接排除。

进一步，立柱801的上方均设置有螺柱805，箱体1上方设置有盖板101，盖板101的上方设置有活动板102，活动板102的两端套接在螺柱805上，活动板102通过螺母806固定在盖板101上。根据具体的试验要求，可以通过盖板101使箱体1处于密封状态，使箱体1在密封状态下试验，也可以在裸露状态的进行试验。活动板102一是固定盖板101，二是可以避免倾斜时，样品流出。盖板101可以通过螺纹连接与箱体1连接，也可以仅仅采用活动板102、螺杆805和螺母806的配合进行固定。

进一步，气体预存桶2内设置有二氧化碳浓度测量的传感器。

不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验方法，其特征在于，包括：

步骤（1）：对待测地区的土壤进行采样，在箱体1内用采用鹅卵石或者玄武岩作为岩石层，将定量的采样土壤均匀平铺在岩石层上，并通过测量仪器对取样土壤的水分、ph值、有机碳、电导率、so42-、co32-、hco3-以及有效态na、k、ca、mg、fe、mn、zn、pb、cr、cu、细菌总数、全氮、速效磷进行测量，并纪录；

步骤（2）：将气体预存桶2内的空气排出，通过二氧化碳气罐4向气体预存桶2内冲入定量的二氧化碳；对气体预存桶2内的二氧化碳施加特定压力并保持一定时间，使二氧化碳逐渐进入箱体1；分时间段通过仪器测量土壤水分、ph值、有机碳、电导率、so42-、co32-、hco3-以及有效态na、k、ca、mg、fe、mn、zn、pb、cr、cu、细菌总数、全氮和速效磷进行测量，并一一纪录；待气体预存桶2内的二氧化碳排尽后，立刻通过测量仪器对土壤参数进行测量并记录；

步骤（3）重复上述动作但需加大施加的压力值，并对数据进行记录；

步骤（4）：对所记录的数据进行分析和处理，对数据进行分析和处理均可采用现有技术，在此不再赘述。

所述步骤（1）具体为：启动电机10，使箱体1处于倾斜的位置，然后设置岩石层和土壤，完成后使箱体1恢复垂直。

所述步骤（2）具体为：将软管203置于吸收池7的外侧，打开排气管一201上的阀门，其他阀门均处于关闭状态，启动电推杆6，密封塞602处于最低位置时，关闭电推杆6，将软管203放置在吸收池7内，打开排气管二202的阀门和流量阀401，并设定流量值，同时启动电推杆6，待吸收池7内发生反应时，关闭排气管一201上的阀门，密封塞602处于最高位置时，关闭排气管二202上的阀门，待二氧化碳充满气体预存桶2时关闭流量阀401；打开管道一3上的阀门，关闭其他阀门，启动电推杆6，并设定压力值，密封塞602对二氧化碳施加压力。根据流量阀401的流速和开通时间可以判断气体预存桶2内的二氧化碳的容量，并且还有浓度传感器进行数据的辅助参考。

电推杆6采用低速型的。

另外，本装置可以通过将玄武岩或者鹅卵石放置在模具内形成固定的岩石层，这样可以测量对二氧化碳施加不同的压力对同样的土壤产生的影响。

实施例二：

不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置，包括箱体1，箱体1内底部设置有岩石层，箱体1的内部且位于岩石层上方设置有土壤层；还包括密封的气体预存桶2，气体预存桶2的侧面底部通过管道一3与箱体1连通，管道一3位于岩石层的底部，气体预存桶2的侧面底部且与管道一3相对的位置设置有管道二4，管道二4的另一端与二氧化碳气罐5连接，管道二4上设置有流量阀401，气体预存桶2的内部同心设置有密封塞201，还包括转动设置在气体预存桶2正上方的丝杠，丝杠与气体预存桶2同心设置且下端伸入气体预存桶2内与密封塞连接，气体预存桶2的下端面设置有排气管201一以及上端面设置有排气管二202，排气管二202通过软管203与吸收池7连接，管道一3、排气管一201和排气管二202上均设置有控制阀。

吸收池7内设置有可与二氧化碳进行反应的溶液，可以是澄清的氢氧化钙溶液，与二氧化碳反应后澄清的氢氧化钙溶液会变浑浊，生成碳酸钙沉淀，也可采用紫色石蕊试液，紫色石蕊试液与二氧化碳反应会变成红色，都可以反应有二氧化碳气体。

实施例三：

不同压力下二氧化碳的渗透对土壤影响的试验装置，包括箱体1，箱体1内底部设置有岩石层，箱体1的内部且位于岩石层上方设置有土壤层；还包括密封的气体预存桶2，气体预存桶2的侧面底部通过管道一3与箱体1连通，管道一3位于岩石层的底部，气体预存桶2的侧面底部且与管道一3相对的位置设置有管道二4，管道二4的另一端与二氧化碳气罐5连接，管道二4上设置有流量阀401，气体预存桶2的内部同心设置有密封塞201，还包括设置在气体预存桶2正上方的电推杆6，电推杆6的推杆601与气体预存桶2同心设置且下端伸入气体预存桶2内与密封塞连接，气体预存桶2的下端面设置有排气管201一以及上端面设置有排气管二202，排气管二202通过软管203与吸收池7连接，管道一3、排气管一201和排气管二202上均设置有控制阀。

吸收池7内设置有可与二氧化碳进行反应的溶液，可以是澄清的氢氧化钙溶液。

还包括活动架8，活动架8包括两个立柱801，立柱801底部内侧之间固定设置有连接板802，箱体1固定设置在连接板802上，立柱801的外侧面中间位置固定设置有轴803；还包括机架9，轴803通过轴承座804设置在机架9上，任一轴803伸出轴承座804与带有减速器的电机10连接，电机10设置在机架9上；管道一3包括与箱体1连通的箱体管301、连接管302和与气体预存桶2连通的气体预存桶管303，箱体管301和气体预存桶管303相邻的一端均设置有参数一致的外螺纹，外螺纹的长度大于连接管302的长度，连接管302通过螺纹连接分别与箱体管301和气体预存桶管303连接，箱体管301穿过立柱801与连接管302连接；机架9上且与电机10相对的另一侧设置有托板901，托板901上设置有气体预存桶2，托板901位于轴承座804的外侧下方，机架9的上方且与托板901相对应的位置设置有顶板902，电推杆6的壳体固定在顶板902上，排气管一201的底端穿过托板901，托板901底部设置有l型固定板903，吸收池7设置在l型固定板903上；二氧化碳气罐5设置在机架9的一侧。l型固定板903上对称设置有耳板，耳板上通过螺纹连接设置有定位螺杆，定位螺杆顶在吸收池7上。

立柱801的上方均设置有螺柱805，箱体1上方设置有盖板101，盖板101的上方设置有活动板102，活动板102的两端套接在螺柱805上，活动板102通过螺母806固定在盖板101上。根据具体的试验要求，可以通过盖板101使箱体1处于密封状态，使箱体1在密封状态下试验，也可以在裸露状态的进行试验。活动板102一是固定盖板101，二是可以避免倾斜时，样品流出。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。