一种用于不同污染情景微域土壤采样的装置的制作方法

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本实用新型属于场地污染研究技术领域，具体涉及一种用于不同污染情景微域土壤采样的装置。


背景技术：

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土壤作为一种非均质多孔介质，是由不同理化梯度和环境条件下的各种微域构成的复杂体系。土壤微域是指土壤中某些和整个土体在性质上存在巨大差异并对土壤生产力有重大意义的区域，可分为根际微域土壤和肥际微域土壤。根际微域对土壤ph、酶、养分、过量元素等大多数参数的影响范围为0.5～4mm，但对于气体、硝酸盐、水和氧化还原电势而言，影响范围能够超过4mm。肥际微域是无机或有机肥料输入土壤中，在肥料和肥粒附近造成的特殊环境，在这一微域内，肥料浓度数倍或数十倍于整个土体，造成土壤理化性质和微生物活性改变。基于微域水平的空间研究显示，由于微孔提供了最有利的水分和养分条件，土壤中80％以上的细菌栖息在土壤稳定团聚体的微孔空间。
[0003]
因土壤具有高度异质性，其中某些微域环境的重要性甚至超过土壤整体。不同污染情景下，无机或有机污染物输入土壤中，在污染物附近造成特殊环境，形成陡峭的污染浓度梯度，对土壤理化性质和栖息在微域空间中的微生物产生显著影响。目前研究对污染场地土壤的微域结构关注不足，对于不同污染类型和降雨强度下场地土壤微域中土壤理化性质、污染物浓度和微生物分析欠缺。此外，受模拟装置限制，难以同时实现对微域结构垂直方向和水平方向的毫米级模拟与采样。


技术实现要素：

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本实用新型目的在于克服现有技术中的缺点及不足，并提供一种用于不同污染情景微域土壤采样的装置，通过模拟不同污染方式(单一污染-复合污染、低浓度污染-高浓度污染、脉冲式污染-压力式污染)和不同降雨程度(平均降雨量、最大降雨量)，实现对不同污染情景水平方向和垂直方向毫米级微域土壤的采样，满足土壤理化指标测定、污染物浓度监测和微生物相分析的要求，以期探明污染物在微域空间水平和垂直方向浓度梯度特征，解析微域空间内污染物对土壤理化性质和微生物的影响。
[0005]
本实用新型所采用的具体技术方案如下：
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一种用于不同污染情景微域土壤采样的装置，其包括无盖筒体和若干圆形隔层，所述圆形隔层可拆卸式水平固定于无盖筒体的中空内腔，圆形隔层的外围圆周与无盖筒体内壁的连接处封闭，相邻的圆形隔层之间贴合布设；
[0007]
所述圆形隔层包括内圆环、外圆环和承土网，若干内圆环同轴套设，所述外圆环同轴套设于所有内圆环外侧，圆形隔层的各圆环之间距离相等，内圆环和外圆环将圆形隔层划分为若干环形镂空空间；所述内圆环和外圆环均具有一定厚度，内圆环采用透水膜材料，外圆环采用刚性材料；所述圆形隔层的底部贴合固定有承土网，用于承接土壤，承土网上固定有经过中心的若干辐条。
[0008]
作为优选，所述圆形隔层的厚度为1mm，且包括不少于4个内圆环。
[0009]
作为优选，所述承土网的网孔直径为5～15μm，采用尼龙材料或不锈钢材料；辐条采用刚性材料。
[0010]
作为优选，所述无盖筒体的底部开设多个贯通孔，孔径均为1～3mm，所述贯通孔均匀分布于无盖筒体的底部。
[0011]
本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
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1)本实用新型提供的装置能够用于不同的污染场地环境，能够实现对不同污染类型(单一污染-复合污染、低浓度污染-高浓度污染、脉冲式污染-压力式污染)、不同降雨程度(平均降雨量、最大降雨量)的模拟；
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2)本实用新型提供的装置在水平方向采用圆环结构，竖直方向堆叠多个圆形隔层，能够同时实现不同污染情景水平方向和垂直方向毫米级微域土壤的区分与样品采集；
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3)本实用新型提供的装置在使用时能够满足毫米级尺度下土壤理化指标测定、污染物浓度监测和微生物相分析的土壤样品量要求，以期探明污染物在毫米级微域水平和垂直方向浓度梯度特征，解析微域空间内污染物对土壤理化性质和微生物的影响。
附图说明
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图1是本实用新型装置的结构示意图；
[0016]
图2是本实用新型装置的俯视图；
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图3是本实用新型装置中单个圆形隔层的示意图；
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图4为图3中a-a面的剖视图；
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图5为本实用新型装置中多个圆形隔层组配时的剖面图；
[0020]
图中：无盖筒体1，圆形隔层2，内圆环3，外圆环4，辐条5，承土网6。
具体实施方式
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下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0022]
如图1～2所示，为一种用于不同污染情景微域土壤采样的装置，其包括无盖筒体1和若干圆形隔层2，其中，圆形隔层2水平固定于无盖筒体1的中空内腔中，圆形隔层2的外围圆周与无盖筒体1内壁的连接处封闭，并且圆形隔层2和无盖筒体1的中空内腔之间采用可拆卸的固定方式，以便于后续将圆形隔层2从无盖筒体1的中空内腔中取出。在实际应用时，可以将最下方一层的圆形隔层2设置于无盖筒体1的底部，即与无盖筒体1的底部相贴合设置。此时，无盖筒体1的底部应当开设多个贯通孔，孔径均为1～3mm，贯通孔均匀分布于无盖筒体1的底部。开设该贯通孔的目的是为了模拟污染物在土壤中垂直方向流失的情形，防止污染物在最下方一层的圆形隔层2中累积，影响模拟准确性。
[0023]
如图3～4所述，圆形隔层2包括内圆环3、外圆环4和承土网6，圆形隔层2的厚度一般为1mm，以区分各微域土壤。内圆环3可以根据需要设置多个，且数量不少于4个。多个内圆环3互相之间同轴套设，外圆环4同轴套设于所有内圆环3的最外侧。相邻内圆环3之间的距离相等，相邻内圆环3之间的距离与最外侧内圆环3和外圆环4之间的距离也相等，即圆形隔层2的所有圆环之间的距离均相等，内圆环3和外圆环4将圆形隔层2划分为多个环形镂空空
间。内圆环3和外圆环4均具有一定厚度，与圆形隔层2的厚度相同，均为1mm。为了使污染无添加后能在水平方向上渗透，内圆环3采用透水膜材料，如中空纤维膜或者超滤膜。为了使各圆形隔层2之间叠合时内圆环3不被压坏或者移动位置，外圆环4采用刚性材料，从而起到支撑的作用。圆形隔层2的底部贴合固定有承土网6，承土网6用于承接土壤。为了使土壤不从承土网6中流失，承土网6的网孔直径可以为5～15μm，采用尼龙材料或不锈钢材料。为了使承土网6在水平方向上不变形，具有更好的支撑效果，在承土网6上还固定有经过中心的多个辐条5，辐条5应当采用刚性材料，从而使承土网6不变形。
[0024]
如图5所示，相邻的圆形隔层2之间贴合布设。由于圆形隔层2具有一定的厚度，因此使用时土壤位于各相邻的圆形隔层2之间，并由承土网6来承接。
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在使用上述装置进行土壤采样时的方法为：
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1)将不同分层的土壤进行预处理，预处理过程包括将土壤进行细化及干燥处理。将预处理后不同分层的土壤均匀平铺在不同的圆形隔层2上，装填了不同分层土壤的多个圆形隔层2从无盖筒体1的上方依次放入无盖筒体1的中空内腔，并将圆形隔层2固定于无盖筒体1内壁相应的高度位置，即按照不同深度土壤的高度位置进行排列叠加，保证不同分层土壤的高低顺序。
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2)装填完成后，根据场地调查的污染物类型和浓度，从最上方一层圆形隔层2的圆心处向各分层土壤中添加外源污染物，外源污染物的种类可以根据需要灵活配置，添加外源污染物的位置为最上方一层圆形隔层2的圆心处或者最上方一层圆形隔层2的整体平面，添加外源污染物的方式包括单一污染-复合污染、低浓度污染-高浓度污染、脉冲式污染-压力式污染，其中，单一污染-复合污染的添加方式为：分别配制重金属如铬、砷等溶液，有机污染物如卤代烃、多氯联苯等溶液，重金属与有机污染物复合溶液如铬和多氯联苯混合溶液，作为外源污染物，通过均匀喷洒方式进行添加；低浓度污染-高浓度污染的添加方式为：通过已有文献资料调研或污染场地实地调查确定污染物的浓度水平，如将土壤中外源砷添加量20mg/kg作为低浓度污染添加值，将土壤中外源砷添加量100mg/kg作为高浓度添加值，通过均匀喷洒方式进行添加；脉冲式污染-压力式污染的添加方式为：脉冲式添加方式即采用不连续方式进行污染物添加，如每隔1天进行外源污染物添加，共计添加5次；压力式添加方式即采用连续方式进行污染物添加，如持续均匀喷洒外源污染物48小时。
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添加外源污染物后，在无盖筒体1上方将模拟雨水淋滤至分层土壤中。其中，模拟雨水的降雨强度可以根据需要按照单位时间平均降雨量换算得到，或按照最大降雨量模拟暴雨条件下的降雨强度得到。
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3)采集不同分层的土壤样品时，从无盖筒体1的中空内腔由上至下依次取出每层圆形隔层2，实现对污染场地垂直方向毫米级别土壤微域的区分。在每一层圆形隔层2从无盖筒体1的中空内腔取出后，根据内圆环3和外圆环4将圆形隔层2划分出的若干环形镂空空间，从外到内依次刮取土壤样品，实现对污染场地水平方向毫米级别土壤微域的区分。
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4)对采集得到的不同分层的土壤样品进行测定分析，测定分析的指标包括理化性质测定、污染物浓度监测和微生物相分析。
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以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在
本实用新型的保护范围内。