[发明专利]非饱和土壤中污染物原位在线测量装置以及测量方法

说明书

本申请公开了非饱和土壤中污染物原位在线测量装置以及测量方法。本技术方案中，将包括渗透膜、套管气室和导管等的测量装置与非饱和土壤基质相接触，在渗透膜内维持负压高于土壤基质势，形成从土壤到膜内的非饱和渗流条件，测量在所形成的渗流条件下土壤溶液中的污染物进入膜体后的浓度，基于解析方法对测量条件下的溶质迁移方程进行求解，确定土壤溶液浓度与膜体内浓度的函数关系，基于模拟实验率定渗透膜体参数，通过对膜体内污染物浓度的连续测定实现对土壤溶液中污染物浓度的连续测定。本申请测测试方法为非饱和土壤条件下污染物原位在线、连续过程监测提供了基础性支撑。

技术领域

本申请涉及土壤水环境和农业面源污染的技术领域，尤其涉及非饱和土壤中污染物原位在线测量装置以及测量方法。

背景技术

目前，非饱和土壤溶液中污染物的监测需要采集土壤样品，通过浸提的方法提取土壤溶液后，对污染物浓度进行测定。这种方法已经严重的制约了非饱和土壤中对污染物迁移，转化机制的了解，以及对污染物实时动态的掌控。

现有的土壤溶液污染物测量方法同一个位置不可能连续地对污染物进行取样，而土壤本身具有高度的变异性，并且，水流运动及其驱动下的污染物迁移转化过程具有高度的非线性。因而在不同的时刻、不同位置取样所测定的污染物浓度在多大程度上能够反映污染物的实际行为是不清楚的。更为重要的，非饱和条件下，由于土壤水和土壤之间的作用力，通常很难直接提取土壤溶液以进行土壤溶液的测定，并且原位连续测定的基本要求还在于不能破坏土壤条件，或者扰动原位的条件，由于这些条件的限制，目前仍然缺少非饱和土壤条件下污染物浓度的原位、在线直接测定方法。

发明内容

有鉴于此，本申请提供非饱和土壤中污染物原位在线测量装置以及测量方法，能够准确地对非饱和土壤条件下对污染物浓度的原位、在线直接测定。

第一方面，本申请提供一种非饱和土壤中污染物原位在线测量装置，包括：

一套管气室，具有密闭的气室；

一渗透膜，构成所述套管的至少部分外壁，用以与待测土壤相接触；

一导管，伸入所述气室内，用以抽取所述气室内的空气，以及向气室内注入或抽取液体；

一水体容积测定件，用以测量所述气室内水污染液的体积。

可选地，还包括用以密闭所述气室的封口件。

可选地，当污染物为氨氮NH₄⁺-N或可溶性磷SP时，渗透膜的材质为纤维素。

可选地，当污染物为非吸附性阴离子时，渗透膜的材质为碳酸酯。

第二方面，本申请提供一种采用上述非饱和土壤中污染物原位在线测量装置实施的测量方法，包括：

当渗透膜与土壤接触时间满足预设条件时，测定所述气室内水污染液的污染物浓度s_c；

根据所述污染物浓度s_c和标准土壤样品的已知污染物浓度s₀，得到标定参数，所述标定参数包括渗透膜等效长度L和渗透膜的等效扩散率a的组合参数a/L²、气室内污染物浓度变化对土壤-气室水体浓度差影响的修正系数R；

根据所述标定参数，并结合以下公式，得到待测土壤溶液中的污染物浓度，

其中W为套管气室内测量开始时的水量，W₀为土壤溶液沿土壤-渗透膜-套管气室进入套管气室的水量。

可选地，所述渗透膜与土壤接触时间所满足的预设条件为，该接触时间t符合大小关系，