[發明專利]環境污染物在地下水不同含水層中遷移轉化的模擬裝置

有效

• 申請號: 201410169827.5
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103994951A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 魯濤濤;李堯;陳威;王巍;侯艷;杜婷婷;楊楠;王昕喆;王祉昭;李宇
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明涉及環境污染物對地下水污染的研究，特別是一種環境污染物在地下水不同含水層中遷移轉化的模擬裝置。

背景技術

在上世紀末，碳和一些金屬氧化物納米材料陸續被人們發現，人類從此進入了納米時代。隨著納米材料的大量運用，例如氧化石墨烯、富勒烯納米顆粒等新材料在生活的各個方面都得到了大量的應用。因此大規模生產和應用導致其進入環境中，尤其當人們合成出改性后的納米材料，其具有良好的分散性能因而能夠穿透地表土壤層進入地下水含水系統中對地下水進行污染。納米材料逐漸演變成對地下水環境造成潛在威脅的環境污染物。

這類環境污染物是近些年才出現的污染物，它在自然界中的含量低，并不是很普遍。但是隨著工農業的發展，這些環境污染物的環境污染效應必然會凸顯。目前人們對它的了解處于初始階段，所以為了系統的研究其在地下水環境中的行為，必須考慮在不同的含水條件、不同的水化學場、水力壓力場等因素的影響。本發明結合上述所需考慮的方面，能夠有效的揭示這類環境污染物的遷移規律。

納米顆粒等環境污染物對地下水污染的研究迫在眉睫，其中這類環境污染物在地下水含水層中的遷移和轉化規律是解決地下水污染問題的先決條件。室內物理模擬研究能夠控制地下水含水系統的水力條件和含水層性質，如設置水頭高度、多孔介質性質、流動相的水化學條件等變量。能夠模擬出在不同條件下環境污染物在地下水不同含水層中的遷移過程，從而得出相關的結論。

發明內容

本發明目的在于針對上述存在問題，提供一種環境污染物在地下水不同含水層中遷移轉化的模擬裝置，該裝置可以模擬不同地下水含水層滲流場、地下水水化學場等不同外界環境條件，研究不同環境條件下，污染物遷移轉化的規律。

本發明的技術方案：?

一種環境污染物在地下水不同含水層中遷移轉化的模擬裝置，包括蓄水裝置、上游水頭調節裝置、含水層模擬裝置、樣品投放裝置、抽注水井裝置和下游水頭調節裝置，蓄水裝置包括抽水泵和水箱，抽水泵進口通過水管與水箱連接；上游水頭調節裝置，由蓄水盒和螺旋桿組成并通過螺紋連接，通過螺旋桿的旋轉調節蓄水盒的高度，螺旋桿支撐于鐵架臺上，蓄水盒內設有隔板并將蓄水盒分隔為前蓄水盒和后蓄水盒，前蓄水盒和后蓄水盒底部分別設有前出水口、后出水口，前出水口通過硅膠管與水箱連接，后出水口通過硅膠管與含水層模擬裝置的箱體連接，抽水泵出口通過水管與后蓄水盒連接；含水層模擬裝置為帶有頂蓋的有機玻璃箱體并固定于底座上，箱體內垂直固定有兩塊包覆有200目紗網的多孔有機玻璃板將箱體分隔為上游水槽、滲流槽和下游水槽，上游水槽底部設有進水口，下游水槽底部設有出水口，箱體側壁上設有35個取樣孔并通過設置有于側壁上的35個取樣孔直通銅管固定，其中縱向設有間距相同的五列取樣孔，每列橫向設有間距相同的七個取樣孔，每個取樣孔直通銅管的外端連接有銅質寶塔和硅膠管，直通銅管的外端與銅質寶塔之間設有200目致密紗網并利用硅膠墊片密封，硅膠管上設有止水夾；箱體頂蓋上固定有七個測壓探頭并通過導線與水力壓力監測儀連接構成水壓監測裝置，其中兩個測壓探頭分別位于上游水槽和下游水槽部分，五個測壓探頭別位于滲流槽部分并分別與五列取樣孔對應，下游水槽的外壁上固定有四個電極直通銅管，pH電極、電導電極、溶氧電極和氧化還原電位電極分別穿過電極直通銅管并利用硅膠墊片密封，pH電極、電導電極、溶氧電極和氧化還原電位電極分別通過導線與監測表連接構成水化學場監測裝置；樣品投放裝置包括注射器泵、注射器、直通閥和多孔陶瓷頭，注射器泵與注射器連接，直通閥設于注射器的出口并通過四氟乙烯管、有機玻璃管和硅膠管與多孔陶瓷頭連接，其中硅膠管和多孔陶瓷頭伸入含水層模擬裝置的箱體內；抽注水井裝置包括抽注水泵和模擬水井管并通過管道連接，模擬水井管垂直設于含水層模擬裝置的箱體內，模擬水井管管壁均布滲水孔，通過用膠帶封堵滲水孔調節井滲水層的厚度；下游水頭調節裝置與上游水頭調節裝置結構基本相同，但隔板兩邊的蓄水盒底部分別設有輸水口和排水口，其中蓄水盒的輸水口通過硅膠管與含水層模擬裝置的箱體底部出水口連接。

本發明的優點是：該裝置可以模擬飽水帶中的承壓水含水層、潛水含水層，也可以模擬包氣帶中毛細水帶等；可以根據所模擬含水層性質的需要靈活多變的設置含水層的性質；通過對滲流場，水力壓力場、水化學場的監測，用物理模擬的方式揭示納米顆粒等類型環境污染物在地下水含水層中的遷移轉化規律。

附圖說明?

圖1為該模擬裝置結構示意圖。

圖2為該模擬裝置中樣品投放裝置部分放大示意圖。

圖3為該模擬裝置中水力壓力監測裝置部分放大示意圖。