一种模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统

1.本实用新型涉及室内实验模拟和数据监测的技术领域，尤其涉及一种用于室内模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统。


背景技术：

2.土壤中溶质运移问题一直是地球关键带科学中面临的主要挑战之一。反应性溶质运移是地球关键带中普遍存在的地球化学过程，其本质上是表层岩土多孔介质中溶质与溶质之间以及溶质与富含氧气和二氧化碳的水之间反应，并发生迁移或被生物利用的过程。反应性溶质迁移通常会伴随着矿质元素反应、迁移和转化，进而对地球表层岩土介质土壤理化性质演变，全球碳循环过程乃至气候变化等产生一定的反馈和响应。环境因子及多孔介质结构的变化对反应性溶质的反应速率及流场具有显著影响，这种影响在环境异质性、土壤异质性以及具有典型冻融循环特征的高寒区尤为显著。因此，在高寒区关于反应性溶质迁移的研究非常少。这很大一部原因在于目前还没有一套完善的实验系统能够在室内模拟冻融循环影响下的反应性溶质迁移行为。


技术实现要素：

3.针对上述的问题，本实用新型提供了一套成熟的反应性溶质迁移土柱实验系统，该实验系统能够在室内实现模拟冻融循环对反应性溶质迁移的影响。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
4.一种模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，包括：反应性溶质进样器、蠕动泵、自主设计的pvc柱及支架、控温设备、全自动样品接收器与第二支撑架，其中：所述反应性溶质进样器为两组，两组溶质进样器分别通过第一导管、第二导管与所述pvc柱的进水口连接，且第一导管和第二导管上均设置所述蠕动泵提供压力，以便于将溶质进样器中的反应性溶质溶液输送至pvc柱中。所述支撑架固定在控温设备中，所述pvc柱固定在第一支撑架上，所述样品接收器位于控温设备外部，且pvc柱的出水口与第三导管的一端连接，所述第三导管固定在样品接收器和第二支撑架上，所述样品接收器与第三导管的另一端连接。
5.进一步地，所述pvc柱内充填多孔介质，多孔介质选择包括石英砂和玻璃珠等理想多孔介质以及真实土壤介质。其中，理想多孔介质可以填充均匀结构柱体和非均质性结构柱体，真实土壤介质可以根据实际情景和研究内容设计不同的填装方式，从而开展反应性溶质迁移对不同介质类型和介质结构的响应研究。
6.进一步地，所述进水口的数量不少于两个，每个进水口都通过导管与单独的溶质进样器连接，以便于研究单一溶质以及多个反应性溶质迁移行为。
7.进一步地，所述第一导管、第二导管、第三导管均为塑料软管，其主要作用为作为溶质的传输通道。
8.进一步地，所述样品接收器为自动样品接收器，通过时间设置和流量设置，使样品
接收器自动进行等时间和等流量的样品收集。
9.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该实验系统能填补空白，在室内搭建一套温度可控的反应性迁移柱实验，能够在室内实现模拟冻融循环对反应性溶质迁移的影响，对于研究高寒区土壤中溶质反应性迁移的动力学规律提供了可能。除此之外，本实用新型将控温实验与室内反应迁移实验相结合，增加室内迁移实验系统的温度控制装置，来模拟高寒区冻融循环对反应性溶质迁移的影响。这也是室内反应性迁移实验与控温实验的首次结合。
附图说明
10.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
11.图1为实施例中用于室内模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统的结构示意图；图中标记分别代表：1
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溶质进样器、2
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蠕动泵、3
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第一支撑架、4
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土柱、5
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控温设备、6
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第二支架、7
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样品接收器、8
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第一导管、9
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第二导管、10
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第三导管。
具体实施方式
12.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
13.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
14.正如前文所述，目前，还没有一套完善的实验系统能够在室内模拟冻融循环影响下的反应性溶质迁移行为。因此，本实用新型提出了一种用于模拟反应性溶质迁移的土柱实验系统；现结合说明书附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
15.参考附图1，对于该附图所示的用于室内模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其主要包括：溶质进样器1、蠕动泵2、第一支撑架3、土柱4、控温设备5、第二支架6和样品接收器7，其中：所述溶质进样器1为两组，两组溶质进样器1分别通过第一导管8、第二导管9与所述土柱4的进水口连接，所述土柱4内充填有介质，开展溶质迁移对不同介质类型和介质结构的响应研究，可以针对研究内容和目标选取相应的反应性溶质类型。
16.所述第一导管8和第二导管9上均设置所述蠕动泵2，以便于将溶质进样器1中的溶质溶液输送至土柱4中。
17.所述第一支撑架3固定在控温设备5中，所述土柱4固定在第一支撑架3上，所述第二支架6位于控温设备5外部，且土柱4的出水口与第三导管10的一端连接，所述第三导管10固定在第二支架6上，所述样品接收器7与第三导管10的另一端连接。所述样品接收器7为自动样品接收器，通过时间设置和流量设置，使样品接收器自动进行等时间和等流量的样品收集。所述第一导管8、第二导管9、第三导管10均为塑料软管。通过设置多个进水口、出水
口，且每个进水口都通过导管与单独的溶质进样器连接，以便于研究单一溶质以及多个反应性溶质迁移行为。本实用新型的上述实验系统首先将蠕动泵、柱体以及样品接收器为主，搭建完成一套室内迁移土柱实验，并完成多个进口的柱体设计来满足反应性迁移实验的需求。除此之外，将控温实验与室内迁移实验相结合，增加室内迁移的温度控制装置，来模拟高寒区冻融循环对反应性溶质迁移的影响。
18.最后，需要说明的是，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。


技术特征：
1.一种模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其特征在于，包括：反应性溶质进样器、蠕动泵、第一支撑架、pvc柱、控温设备、第二支架和样品接收器，其中：所述反应性溶质进样器为两组，两组反应性溶质进样器分别通过第一导管、第二导管与所述土柱的进水口连接，且第一导管和第二导管上均设置所述蠕动泵，所述第一支撑架固定在控温设备中，所述土柱固定在第一支撑架上，所述第二支架位于控温设备外部，且土柱的出水口与第三导管的一端连接，所述第三导管固定在第二支架上，所述样品接收器与第三导管的另一端连接。2.根据权利要求1所述的模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其特征在于，所述pvc柱内充填有不同类型和结构的介质。3.根据权利要求1所述的模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其特征在于，所述进水口数量不少于两个，且每个进水口都通过导管与单独的溶质进样器连接。4.根据权利要求1所述的模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其特征在于，所述第一导管、第二导管、第三导管均为塑料软管。5.根据权利要求1所述的模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，其特征在于，所述样品接收器为自动样品接收器。

技术总结
本实用新型涉及室内实验模拟及数据监测技术领域，尤其涉及一种模拟冻融循环对反应性溶质迁移影响的土柱实验系统，包括：溶质进样器、蠕动泵、第一支撑架、土柱、控温设备、第二支架和样品接收器，其中：所述溶质进样器为两组，两组溶质进样器分别通过第一导管、第二导管与所述土柱的进水口连接，且第一导管和第二导管上均设置所述蠕动泵，所述第一支撑架固定在控温设备中，所述土柱固定在第一支撑架上，所述第二支架位于控温设备外部，且土柱的出水口与第三导管的一端连接，所述第三导管固定在第二支架上，所述样品接收器与第三导管的另一端连接。所述用于模拟反应性溶质迁移的土柱实验系统能够在室内实现模拟冻融循环对反应性溶质迁移的影响。迁移的影响。迁移的影响。


技术研发人员：仝金辉 李雪莹 杨晓帆
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：2021.01.29
技术公布日：2021/9/28