一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法

本发明专利涉及地下水污染防治领域，具体涉及一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法。

背景技术：

1、亚硝胺是一类含亚硝基的有机污染物，其化学通式为 r1(r2)n—n=o，目前已报道的同系物超过300种。亚硝胺类化合物被国际癌症研究机构（iarc）列为对人类和动物具有高度毒性和强致癌性的有机污染物，是全球公认的除黄曲霉毒素和二噁英之外的第三大致癌物。亚硝胺广泛存在于地表水和地下水等环境水体中，由于其较强的水溶性，易通过淋溶作用在土壤中发生纵向迁移。这种迁移过程不仅可能引发土壤污染，还可能进一步污染地下水系统，对人体健康和生态系统构成严重威胁。

2、目前，针对地下水环境中亚硝胺迁移的研究仍主要停留在野外宏观观测阶段，对于亚硝胺微观迁移行为及其机理的研究较为缺乏。现有的土柱淋溶装置大多仅能单独分析土壤或浸出液，且一些装置结构复杂，取样不够便捷，难以实现土壤间隙液和土壤浸出液的有效联动，从而无法准确分析污染物迁移的动态变化特征。在污染物下渗过程中，有机污染物的环境行为主要受到土壤吸附、离子交换和微生物降解的影响。本实验装置能综合考察这三个因素，进行环境中亚硝胺纵向迁移的室内模拟实验，通过模拟地表径流冲刷污染物导致污染物下渗迁移的过程，联合分析同期土壤间隙液和土壤浸出液中亚硝胺随时间的瞬时分布和迁移规律，探究亚硝胺在地表水-土壤-地下水系统中的迁移转化机制。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的不足，本发明设计了一种能够分析亚硝胺类化合物在土壤及浸出液中动态变化特征的装置。该装置配备了不同深度的取样口，可通过多层次取样，准确解析污染物在土壤和浸出液中的纵向分布特征。装置结构简洁，操作便捷，采样过程高效，具有良好的实用性和易用性。

2、通过以下方案实现，包括步骤：

3、本发明专利一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，包括淋溶土柱管、供试土壤和土柱支撑台，其特征在于，所述淋溶土柱管顶部设置有模拟地表径流冲刷的喷淋头，所述土柱支撑台下部设置有土壤浸出液收集瓶，所述土壤浸出液收集瓶通过设置于其上方的漏斗与所述淋溶土柱管底部相连通。

4、[1]优选地，所述淋淋溶土柱管和土柱支撑台均采用有机玻璃材质，其中，所述淋溶土柱管的内径为15 cm，高度为110 cm，所述土柱支撑台的高度为30 cm，台面边长为20cm。

5、[2]优选地，所述喷淋头通过进水管与蠕动泵及供水水箱依次相连。

6、[3]优选地，所述供试土壤的填充高度为100 cm，且顶部预留注水空间为10 cm。

7、[4]优选地，所述淋溶土柱管自距底部10 cm处起，从下至上每隔10 cm共设置10个取样口。

8、[5]优选地，所述漏斗的入口和所述淋溶土柱管的底部重合，重合面设有分布均匀、内径为1 cm的钻孔，所述漏斗的出口伸入所述土壤浸出液收集瓶，插入长度为1 cm。

9、[6]优选地，所述取样口内径为15 mm，出口处分别由内嵌硅胶隔垫的塑料盖包覆，且所述取样口内部贯穿一条内径为4 mm的取样管。

10、[7]优选地，所述取样管向淋溶土柱管内部插入6 cm，向取样口外部延伸3 cm，且取样管的出口设有旋转式锁紧装置。

11、本发明专利的优点与有益效果为：

12、本装置能够实现单独且多次收集不同时间、不同土层的土壤间隙液和同期的土壤浸出液，实现土壤间隙液和土壤浸出液同期联动分析的同时又避免了相互间干扰，且采样数据丰富，实验结果更真实有效。装置设计结构简单，制作成本低，易于装卸和维护，具备良好的实用性与推广应用价值。

技术特征：

1.一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于，包括淋溶土柱管（7）、供试土壤（10）和土柱支撑台（11），其特征在于，所述淋溶土柱管（7）顶部设置有模拟地表径流冲刷的喷淋头（4），所述土柱撑台（11）下部设置有土壤浸出液收集瓶（13），所述土壤浸出液收集瓶（13）通过设置于其上方的漏斗（12）与所述淋溶土柱管（7）底部相连通。

2.根据权利要求1所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述淋溶土柱管(7)和土柱支撑台(11)均采用有机玻璃材质，其中，所述淋溶土柱管(7)的内径为15 cm，高度为110 cm，所述土柱支撑台(11)的高度为30 cm，台面边长为20 cm。

3.根据权利要求1所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于:所述喷淋头（4）通过进水管（3）与蠕动泵(2)及供水水箱(1)依次相连。

4.根据权利要求1所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述供试土壤(10)的填充高度为100 cm，且顶部预留注水空间为10 cm。

5.根据权利要求1所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述淋溶土柱管(7)自距底部10 cm处起，从下至上每隔10 cm共设置10个取样口(5)。

6.根据权利要求1所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述漏斗(12)的入口和所述淋溶土柱管（7）的底部重合，重合面设有分布均匀、内径为1 cm的钻孔，所述漏斗(12)的出口伸入所述土壤浸出液收集(13)瓶1 cm。

7.根据权利要求5所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述取样口(5)内径为15 mm，出口处分别由内嵌硅胶隔垫的塑料盖(8)包覆，且所述取样口(5)内部贯穿一条内径为4 mm的取样管（6）。

8.根据权利要求5或7所述的一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，其特征在于：所述取样管(6)向淋溶土柱管(7)内部插入6 cm，向取样口(5)外部延伸3 cm，且取样管（6）的出口设有旋转式锁紧装置（9）。

技术总结
本发明专利一种模拟亚硝胺下渗迁移的土柱淋溶装置及其试验方法，属于地下水污染防治领域，包括淋溶土柱管、供试土壤和土柱支撑台，其特征在于，所述淋溶土柱管顶部设置有模拟地表径流冲刷的喷淋头，所述土柱支撑台下部设置有土壤浸出液收集瓶，所述土壤浸出液收集瓶通过设置于其上方的漏斗与所述淋溶土柱管底部相连通。本装置通过模拟淋溶条件下的污染物迁移过程，能够实现单独且多次收集分析不同时间、不同土层的土壤间隙液和同期的土壤浸出液，实现土壤间隙液和土壤浸出液同期联动分析的同时又避免了相互间干扰，且采样数据丰富，实验结果更真实有效。装置设计结构简单，制作成本低，易于装卸和维护，具备良好的实用性与推广应用价值。

技术研发人员：印学超,陈文文,陈英杰,汪志辉,夏境轩
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18