[发明专利]一种原位土柱淋溶试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种原位土柱淋溶试验装置及方法，所述装置包括限位框、设置在限位框下方的接收盘、与接收盘底部连通的储液器、通过采样导管与储液器的底部连通的采样瓶、用以向储液器内充气的充气装置、用以将储液器内的气体排出的排气管以及用以控制充气装置的控制器。本发明利用“双框等水头下渗”约束淋溶液的侧向渗流，得到逼近土柱的一维垂向淋溶，大幅度减少了溶质侧向流的影响，对目标渗漏面定向收集，实现了对目标土柱的原位淋溶及液体收集。本发明特殊设计的淋溶液收集结构设计巧妙，可有效避免土壤淋溶液与空气的长期接触，有利于含还原敏感指标的淋溶液的无暴氧收集，避免了还原性敏感指标的氧化、沉淀，保证收集的淋溶液组成的真实性。

技术领域

本发明涉及一种土壤检测试验装置及方法，具体地说是一种原位土柱淋溶试验装置及方法。

背景技术

土壤的物质组成密切影响着土壤生态质量和与之接触的环境因子的迁移变化行为。土柱淋溶实验在获取土壤淋溶液时维持土壤颗粒结构的完整性，同时也能模拟降水、灌溉等自然动态渗滤过程，因而在土壤化学及土壤污染修复研究中得到广泛应用。现有的土壤研究方法是对采集的土样进行室内土柱装填和淋溶实验，其操作过程极有可能造成环境背景、土壤结构、理化性质以及生物活性等条件发生改变，使得实验条件与原状土壤产生区别。原状土柱的室内淋溶实验可以很大程度避免土壤结构和组成的变化，但是依然会造成环境条件（温度、水分）的改变，此外，还存在着淋溶液发生壁面优先流干扰的问题。

另外，现有的对田间土壤自然淋滤过程滤液收集方法是待储液器中溶液收集到一定量后，用泵将其抽入采样瓶，在收集以及抽取的过程中，由于长时间暴露在空气中，淋溶液的性质会发生变化，尤其是土壤溶液中可能存在的还原性敏感指标（如NH4⁺、二价硫、Fe²⁺、DOC等）可能会发生氧化及沉淀等，导致收集的淋溶液组成发生改变，进而造成实验数据产生误差。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种原位土柱淋溶试验装置，以解决现有的试验装置误差偏大，试验结果不准确的问题。

本发明的目的之二就是提供一种原位土柱淋溶试验方法，以实现对目标土柱的原位淋溶及液体收集。

本发明的目的之一是这样实现的：一种原位土柱淋溶试验装置，包括限位框、设置在限位框下方的接收盘、与接收盘底部连通的储液器、通过采样导管与储液器的底部连通的采样瓶、用以向储液器内充气的充气装置、用以将储液器内的气体排出的排气管以及用以控制充气装置的控制器；

所述限位框包括内框和套设在内框外的外框，所述内框与所述外框为等高的圆形框，且两者同轴设置，所述接收盘位于所述内框的正下方，且两者的中心轴线共直线，所述接收盘的盘口口径与所述内框的内径相等；

所述储液器包括筒体、设置在筒体内的隔挡板和排液活塞、以及设置在筒体侧壁上用以监测筒体内液面高度的高液位传感器和低液位传感器，所述排液活塞可在隔挡板下方的筒体内往复运动，将该段筒体分成两部分，上部为气体腔，下部为液体腔，所述高液位传感器和所述低液位传感器分别通过导线与所述控制器电连接；

所述排气管、所述充气装置分别与所述气体腔连通，所述采样导管与所述液体腔连通。

所述接收盘包括漏斗状盘体和设置在盘体上的过滤层，所述盘体的底端通过连接管与所述筒体的底部连通，在所述连接管上设有向筒体流通的单向阀。所述过滤层包括设置在盘体盘口处的过滤板和设置在过滤板下方的石英砂层，在所述石英砂层的上下两面分别设有纱网。

所述排气管包括管体、设置在管体内部的排气活塞和硬质支杆，所述管体的底部穿过所述隔挡板插入所述气体腔内，在所述管体上设有膨胀部，所述排气活塞位于膨胀部的上方，且可在管体内往复滑动，所述硬质支杆的上端连接在排气活塞上，所述硬质支杆的下端连接到所述排液活塞上。

所述充气装置包括充气管和充气泵，所述充气管的一端与充气泵相连，另一端穿过隔挡板伸入所述气体腔内，所述充气泵与所述控制器电连接。