[发明专利]一种可集气分层模拟土壤淋溶作用的实验装置

说明书

本发明涉及一种便携式分层可集气模拟土壤淋溶的实验装置，包括顶部的密封盖，顶部管式淋溶组件，中部的管式分层淋溶组件和底部收集器四部分组成。顶部密封盖留有集气孔可方便收集土壤呼吸产生的气体，同时四个部分的各个组件上下缘均留有卡槽可通过相互嵌合组成密封性很好的模拟淋溶装置，并可通过组合不同高度的中部管式分层淋溶组件满足不同淋溶深度的实验。整个装置安装方便，结构简单，方便移动，可随意拆卸同时淋溶效果好，可通过简易改装满足多种模拟淋溶实验需要。

技术领域

本发明涉及一种可集气分层模拟土壤淋溶作用的实验装置。

背景技术

淋溶作用是指土壤物质中可溶性或悬浮性化合物(黏粒、有机质、易溶盐、碳酸盐和铁铝氧化物等)在渗漏水的作用下由土壤上部向下部迁移，或发生侧向迁移的一种土壤发生过程。土壤中普遍存在这一过程，淋溶作用包括淋洗作用、螯合淋溶作用和机械淋移作用等。在淋溶过程中，土壤物质可能会经过溶解、化学溶提、螯合和机械淋移等作用。淋溶作用导致土壤上部的物质流失和淋溶层的形成。从土壤剖面上层向下层淋溶的土壤物质往往在下层淀积下来，形成各类淀积层。淋洗作用还会造成某些土壤物质随地下水等从土壤剖面中完全流失。因此研究土壤的淋溶作用对于研究土壤成型、农业面源污染防控和土壤重金属迁移有重要意义。影响淋溶作用的因素有:①土壤组分的溶解度。易溶盐溶解度最大，最易被淋溶。相对稳定的硅铝化合物在一定条件下才会发生淋溶。②温度和湿度。随着温度升高和降水量加大，矿物风化速度加快，淋溶作用加强；在低温干旱地区，淋溶作用微弱。③酸度。不同酸度条件将促进不同的淋溶作用，如脱硅作用中的硅淋失是在中性和微碱性条件下进行的。④氧化还原状况。土壤的还原环境会使高价铁锰氧化物还原为易溶的低价铁锰化合物而发生淋溶。⑤环境条件。气候温和湿润，排水良好而质地较粗的土壤，淋溶作用明显。土壤淋溶作用机理复杂，可研究内容众多，但是由于土壤淋溶作用的原位研究难度较高，因此需要能够模拟标称土壤淋溶的试验装置来进行研究。现有的模拟装置体积较大，成型困难，使用和移动不易，安装不便，且多数不具备较高的密封性和气体收集能力，因此需要一种新型的能够满足以上条件的新型装置支持实验室研究工作。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，通过改良提供了一种结构简单，安装方便，可拆卸，淋溶效果好，维护方便的可集气分层模拟土壤淋溶的实验装置。本发明的具体技术方案如下：一种便携式分层可集气模拟土壤淋溶的实验装置，包括顶部的密封盖，顶部管式淋溶组件，中部的管式分层淋溶组件和底部收集器四部分组成。所述顶部密封盖，中部设有气孔可与集气装置相连便于收集土柱内土壤呼吸产物，其底部内置磨口密封凹槽，可与中部管式分层淋溶组件的第一层紧密嵌合，通过涂抹凡士林可达到较好的密封效果和气密性。所述顶部的管式淋溶组件，上部管口可与顶部密封盖下部凹槽相互紧密嵌合，底部内侧有密集均匀开孔的底部挡板用于支撑土壤重量的同时保证淋溶水顺利进入下层，底部外侧设置阶梯状卡槽(或斜口嵌合槽)与中部的管式分层淋溶组件相互紧密嵌合。所述中部管式分层淋溶组件，上部有与顶部组件相连的嵌合槽 (阶梯状卡槽或斜口嵌合槽)，底部内侧有密集均匀开孔的底部挡板用于支撑土壤重量的同时保证淋溶水顺利进入下层，底部外侧设置阶梯状卡槽(或斜口嵌合槽)与中部的管式分层淋溶组件和底部的收集器相互紧密嵌合。所述底部收集器，上部有与中部组件相连的嵌合槽(阶梯状卡槽或斜口嵌合槽)，底部为未开孔的整块底部挡板，用于收集流出的液体。以下为本发明的附属技术方案：作为优选方案，整体组件的材质推荐为透明亚克力材料，整体成本较低，加工方便，且防水密封性均较好。作为优选方案，顶盖中部集气口应通过橡胶管与集气袋或集气瓶相连保证气密性，并在底部嵌合槽内涂抹凡士林。作为优选方案，在实际实验操作时应当在顶部管式淋溶组件和中部的管式分层淋溶组件的底部滤液板上放置滤纸保证各层土壤分离，并根据实验需要设置石灰沙、土壤、石英砂等多种填充层，满足不同实验需要。作为优选方案，在顶部管式淋溶组件和中部的管式分层淋溶组件的嵌合槽中应缠绕生料带后再行嵌合，保证整个装置的密封性。作为优选方案，中部的管式分层淋溶组件可设置多种不同高度，即可通过组合模拟不同高度涂层的淋溶实验效果。作为优选方案，底部收集器的实际高度应结合具体实验需要，按所需体积灵活更改设计。

附图说明

为了更清晰的说明本实验有更具体的实施方案，下面将对具体的实施方案中所需要使用的附图做简单的介绍，所有附图中所示长度单位均为厘米 (cm)。图1是本发明实施例的一种可集气分层模拟土壤淋溶的实验装置的分解结构示意图。图2是本发明实施例的一种可集气分层模拟土壤淋溶的实验装置的结构示意图(三视图/两种连接方式)。图3是本发明实施例的顶部密封盖的结构示意图(包括集气孔)。图4是本发明实施例的顶部的管式淋溶组件的结构示意图(两种连接方式)。图5是本发明实施例的中部的管式分层淋溶组件的结构示意图(高度可调/两种连接方式)。图6是本发明实施例的底部收集器的结构示意图(两种连接方式)。附图标记：1-集气孔壁；2-集气孔道；3-顶部密封盖体；4-磨砂嵌合槽；5-磨砂接口槽上缘；6-淋溶组件壁；7-组件底部透水孔；8-组件底部挡板；9-磨砂接口槽下缘。