[发明专利]一种监测反应器及其使用方法

说明书

本发明提供了一种监测反应器及其使用方法，属于微生物电化学预警技术领域。本发明的监测反应器在使用前对监测反应器内的微生物进行富集，并对有机质进行消耗，待监测反应器内的有机质消耗完毕，即微生物处于饥饿状态时，将监测反应器放入待检测体系进行检测，能够避免监测反应器土壤中有机质对电信号的干扰，提高监测准确度；且由于监测反应器内的电信号是通过产电菌的传导，而产电菌进行产电过程为微生物生长和繁殖的过程，这个过程受监测环境的影响较小，所以信号输出过程稳定，不会出现电信号骤升和骤降的情况。

技术领域

本发明涉及微生物电化学预警技术领域，尤其涉及一种监测反应器及其使用方法。

背景技术

油田的开采和利用极大提升了国家的经济水平，但在开采和运输过程中也同样带来了严重的石油污染问题。2018年颁布的《中华人民共和国土壤污染防治法》也对石油污染土壤高效、环保修复提出了更高的要求。随着世界各国对石油污染引起的生态毒害和健康风险的不断认识，及时、快速地实现对泄露石油烃的监测则可极大地减小修复工作量，从而减轻土壤污染。

目前，监测微生物呼吸过程是最常见的用来表征土壤健康程度的方法，该方法通过反映土壤生物活性、土壤有机质含量等实现土壤健康监测。但是这种方法耗时、耗材；且对土壤环境含水率有很高要求，对饱和水土壤或低透水性土壤灵敏度较低。

微生物电化学技术通过量化微生物降解土壤有机质释放的电子来评估土壤微生物活性水平，从而通过电压变化完成对土壤健康程度的评估与监测，这种技术具有实时、低成本、低消耗等优势。近年来，微生物电化学技术已经实现对土壤中石油烃分子的高效降解，但是却始终缺少对石油烃污染土壤的健康程度实时监测且稳定运行的技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种监测反应器及其使用方法，本发明提供的监测反应器能够对石油烃污染物的降解过程进行实时、准确和稳定的监测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种监测反应器，包括外包钢网4，所述外包钢网为上部敞口的空心倒置圆台状；位于所述外包钢网内部的生物炭结构2，所述生物炭结构为上部敞口的空心倒置圆台状；位于所述生物碳结构内部的空心圆柱体钢网结构3；所述外包钢网4、生物炭结构2和空心圆柱体钢网结构3同轴；所述外包钢网4和生物炭结构2之间、生物碳结构2和空心圆柱体钢网结构3之间填充交联型聚丙烯酸钠和土壤颗粒混合物；所述土壤颗粒为农田土壤颗粒；生物碳结构为阳极、空心圆柱体钢网结构为对电极，通过导线与外部无线互联网供电采集器1连接。本发明提供的监测反应器中的交联型聚丙烯酸钠的吸水作用可以带动土壤中的有机污染物的水体流动，从而实现阳极的微生物膜的电信号输出，从而达到监测的目的；本发明的监测反应器在使用前对监测反应器内的微生物进行富集，并对有机质进行消耗，待监测反应器内的有机质消耗完毕，即微生物处于饥饿状态时，将监测反应器放入待检测体系进行检测，能够避免监测反应器土壤中有机质对电信号的干扰，提高监测准确度；且由于监测反应器内的电信号是通过产电菌的传导，而产电菌进行产电过程为微生物生长和繁殖的过程，这个过程受监测环境的影响较小，所以信号输出过程稳定，不会出现电信号骤升和骤降的情况。且本发明的监测器是即插即用，使用方便，不仅能够对潜在有污染风险的土壤完成技术诊断，还能对未污染的土壤进行实时监测，应用范围广。

进一步地，本发明提供的检测器在使用前进行预处理，在所述生物碳结构和空心圆柱体钢网结构之间施加外源电压，待电信号低于0.01mA时；所述预处理能够利用土壤颗粒中少量有机碳源对土壤颗粒中的微生物进行富集，为后续监测提供微生物基础。

附图说明

图1为本发明提供的监测反应器的结构示意图，其中，右侧插图监测反应器的截面图；其中，1为无线互联网供电采集器，2为生物炭结构，3为空心圆柱体钢网结构，4为外包钢网，5为拓土锥；

图2为本发明提供的监测反应器动态监测石油烃的原理图；