一種土壤重金屬遷移轉(zhuǎn)化模擬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種土壤重金屬迀移轉(zhuǎn)化模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)環(huán)保部發(fā)布的全國土壤污染調(diào)查公報(bào)顯示:全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小，無機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。調(diào)查結(jié)果顯示:在我國土壤污染中，重金屬污染占有相當(dāng)大的比例，且污染嚴(yán)重，急需治理。因此弄清重金屬離子在土壤中的運(yùn)移轉(zhuǎn)化過程對(duì)于污染土壤治理的重要性不言而喻。
[0003]通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究重金屬在土壤中的運(yùn)移轉(zhuǎn)化過程，不僅操作難度大，費(fèi)用消耗多，而且試驗(yàn)周期過長，根本無法滿足現(xiàn)階段對(duì)于污染土壤治理的急迫性，傳統(tǒng)的土壤重金屬離子運(yùn)移轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置是在土柱下方設(shè)有自由滲漏的孔，土壤水飽和后，將重金屬溶液注入土柱內(nèi)，開始向下滲漏，下滲完全依靠土壤水的重力勢(shì)，進(jìn)度非常緩慢，試驗(yàn)精度差，且重金屬完全靠重力勢(shì)向下迀移，有很大的不均一性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的方法只能做土壤飽和水重金屬運(yùn)移試驗(yàn)，靠自由水?dāng)[脫土壤的束縛開始迀移，導(dǎo)致類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果不科學(xué)，且實(shí)驗(yàn)周期長，實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性及準(zhǔn)確性無法驗(yàn)證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供的一種土壤重金屬迀移轉(zhuǎn)化模擬裝置，解決了或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中的方法只能做土壤飽和水重金屬運(yùn)移試驗(yàn)，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不科學(xué)，實(shí)驗(yàn)周期長，實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性及準(zhǔn)確性無法驗(yàn)證的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)周期短、實(shí)驗(yàn)誤差小、測(cè)試精度高且能實(shí)現(xiàn)重金屬在土壤中的運(yùn)移與轉(zhuǎn)化過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)效果。
[0006]本發(fā)明提供了一種土壤重金屬迀移轉(zhuǎn)化模擬裝置，包括:
[0007]淋溶柱，外部為密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置容置空間；所述淋溶柱的頂部開設(shè)第一進(jìn)液口及排氣口，周身開設(shè)有多個(gè)豎直高度不同的檢測(cè)口，底部開設(shè)第二進(jìn)液口及所述檢測(cè)口 ；
[0008]儲(chǔ)液系統(tǒng)，所述儲(chǔ)液系統(tǒng)包括:蒸飽水存儲(chǔ)觸、弟一婦動(dòng)栗、重金屬洛液儲(chǔ)存觸及第二蠕動(dòng)栗；所述蒸餾水存儲(chǔ)罐通過管道連通所述第二進(jìn)液口 ；所述第一蠕動(dòng)栗設(shè)置在所述蒸餾水存儲(chǔ)罐與所述淋溶柱之間的管道上；所述重金屬溶液儲(chǔ)存罐通過管道連通所述第一進(jìn)液口 ；所述第二蠕動(dòng)栗設(shè)置在所述重金屬溶液儲(chǔ)存罐與所述淋溶柱之間的管道上；
[0009]多套收集檢測(cè)單元，數(shù)量與所述檢測(cè)口的數(shù)量相同；所述收集檢測(cè)單元包括:采樣罐、采樣管、土壤電導(dǎo)率傳感器及土壤PH傳感器；所述采樣管的一端伸入所述淋溶柱的檢測(cè)口，另一端連通所述采樣罐；所述土壤電導(dǎo)率傳感器及土壤PH傳感器設(shè)置在所述淋溶柱內(nèi)，靠近所述采樣管布置；所述采樣罐內(nèi)設(shè)置有PH電極、電導(dǎo)率電極、氧化還原電位電極及重金屬電極；
[0010]數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)包括:多個(gè)數(shù)據(jù)采集器及數(shù)據(jù)集合控制器；多個(gè)所述數(shù)據(jù)采集器對(duì)應(yīng)多套所述收集檢測(cè)單元；所述數(shù)據(jù)采集器與所述PH電極、電導(dǎo)率電極、氧化還原電位電極及所述重金屬電極通過導(dǎo)線連接；所述數(shù)據(jù)集合控制器與所述土壤電導(dǎo)率傳感器、所述土壤PH傳感器及多個(gè)所述數(shù)據(jù)采集器電性連接；
[0011 ] 其中，進(jìn)行模擬試驗(yàn)時(shí)，將土壤填充在所述容置空間內(nèi)形成土柱，所述土柱的上方和下方分別依次設(shè)置透水濾膜、透水石層及玻璃珠層；所述土柱上方的所述玻璃珠層緊貼所述淋溶柱的頂部?jī)?nèi)壁；所述土柱下方的所述玻璃珠層緊貼所述淋溶柱的底部?jī)?nèi)壁；所述模擬試驗(yàn)?zāi)苣M重金屬離子在飽和土壤中的迀移與轉(zhuǎn)化過程，也能模擬重金屬離子在非飽和土壤中的迀移與轉(zhuǎn)化過程。
[0012]作為優(yōu)選，所述淋溶柱包括:淋溶壁、頂蓋、底蓋及兩個(gè)密封圈；
[0013]所述淋溶壁為兩端敞口的空心圓筒體，所述淋溶壁的兩端分別向外延伸出設(shè)定寬度的環(huán)板；
[0014]所述頂蓋通過螺栓與所述淋溶壁頂部的所述環(huán)板固定連接；
[0015]所述底蓋通過螺栓與所述淋溶壁底部的所述環(huán)板固定連接；所述底蓋的底部與底座固定連接；
[0016]所述密封圈呈圓環(huán)形；其中一個(gè)所述密封圈固定在所述頂蓋與淋溶壁之間，另一個(gè)所述密封圈固定在所述底蓋與淋溶壁之間；
[0017]其中，所述淋溶壁、頂蓋與所述底蓋整體組成密封的空心圓筒體；所述頂蓋開設(shè)有所述第一進(jìn)液口及所述排氣口 ；所述淋溶壁開設(shè)有多個(gè)豎直高度不同的所述檢測(cè)口 ；所述底蓋開設(shè)有所述第二進(jìn)液口及所述檢測(cè)口。
[0018]作為優(yōu)選，所述淋溶壁、頂蓋及底蓋都采用透明的聚氯乙烯材料。
[0019]作為優(yōu)選，所述儲(chǔ)液系統(tǒng)還包括:可調(diào)空壓機(jī)、壓力表、分壓閥、第一流量計(jì)及第二流量計(jì);
[0020]所述可調(diào)空壓機(jī)通過氣管與所述分壓閥連通；
[0021]所述壓力表設(shè)置在所述可調(diào)空壓機(jī)與分壓閥之間的氣管上；
[0022]所述分壓閥設(shè)置有兩個(gè)氣體出口，其中一個(gè)所述氣體出口通過氣管與所述蒸餾水存儲(chǔ)罐連通，另一個(gè)所述氣體出口通過氣管與所述重金屬溶液儲(chǔ)存罐連通；
[0023]所述第一流量計(jì)設(shè)置在所述第一蠕動(dòng)栗與所述淋溶柱之間的管道上；
[0024]所述第二流量計(jì)設(shè)置在所述第二蠕動(dòng)栗與所述淋溶柱之間的管道上。
[0025]作為優(yōu)選，所述收集檢測(cè)單元還包括:固定器、過濾器、電磁閥及第三流量計(jì)；
[0026]所述固定器與所述淋溶柱固定連接，能將所述采樣管固定在所述淋溶柱的所述檢測(cè)口 ；
[0027]所述過濾器、電磁閥及第三流量計(jì)依次設(shè)置在所述采樣管上；所述過濾器靠近所述淋溶柱；
[0028]所述土壤電導(dǎo)率傳感器及土壤PH傳感器與對(duì)應(yīng)的所述采樣管位于同一水平高度。
[0029]作為優(yōu)選，所述重金屬溶液儲(chǔ)存罐、土壤電導(dǎo)率傳感器、土壤PH傳感器、過濾器、電磁閥、第三流量計(jì)、PH電極、電導(dǎo)率電極、氧化還原電位電極、重金屬電極和采樣罐均采用耐酸堿腐蝕材料。
[0030]作為優(yōu)選，所述模擬裝置包括5套所述收集檢測(cè)單元及5個(gè)所述數(shù)據(jù)采集器；
[0031]所述淋溶柱的周身開設(shè)有4個(gè)豎直高度不同的所述檢測(cè)口，底部開設(shè)1個(gè)所述檢測(cè)口 ；各個(gè)所述檢測(cè)口的豎直間距為設(shè)定值；
[0032]5套所述收集檢測(cè)單元中的所述采樣管分別與5個(gè)所述檢測(cè)口連通；
[0033]5個(gè)所述數(shù)據(jù)采集器分別設(shè)置在5個(gè)所述采樣罐上；
[0034]其中，所述數(shù)據(jù)采集器能接受對(duì)應(yīng)的所述PH電極、電導(dǎo)率電極、氧化還原電位電極及所述重金屬電極發(fā)送的電信號(hào)，并生成對(duì)應(yīng)信息。
[0035]作為優(yōu)選，所述處理設(shè)備還包括:數(shù)據(jù)終端；
[0036]所述數(shù)據(jù)終端為電腦；所述數(shù)據(jù)終端與所述數(shù)據(jù)集合控制器電性連接；
[0037]其中，所述數(shù)據(jù)集合控制器能接受和存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的信息；所述數(shù)據(jù)終端能顯示和處理所述信息。
[0038]本發(fā)明提供的土壤重金屬迀移轉(zhuǎn)化模擬裝置通過儲(chǔ)液系統(tǒng)控制淋溶柱內(nèi)土壤水勢(shì)的變化，通過多個(gè)收集檢測(cè)單元對(duì)不同高度處淋溶柱的重金屬溶液收集和參數(shù)檢測(cè)，土壤電導(dǎo)率傳感器和土壤PH傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤的電導(dǎo)率和PH，PH電極、電導(dǎo)率電極、氧化還原電位電極、重金屬電極可實(shí)時(shí)檢測(cè)淋溶液的PH、電導(dǎo)率、氧化還原電位、重金屬濃度，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能對(duì)重金屬溶液參數(shù)和土壤參數(shù)的信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)重金屬離子在土壤中迀移與轉(zhuǎn)化過程的快速觀測(cè)。因此，該模擬裝置集溶液的儲(chǔ)存、收集、檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集于一體，結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，為土壤重金屬離子迀移與轉(zhuǎn)化模型建立提供了參數(shù)優(yōu)化手段，縮短了試驗(yàn)周期，提高了試驗(yàn)