[發明專利]用于沉積物營養鹽釋放阻控技術研究的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610285878.3
• 申請日: 2016-05-03
• 公開（公告）號: CN105974057B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 王圣瑞;張莉;趙海超;席銀;張清花;許可宸;李文章
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 朱云

技術領域

本發明屬于污染生態修復和污染物削控技術領域，具體涉及一種用于沉積物營養鹽釋放阻控技術研究的實驗裝置。

背景技術

湖泊、水庫的富營養化是湖庫污染治理面臨的一個難題，水體的富營養化會對水生生態系統造成很大的破壞，帶來一系列的環境問題。營養鹽含量的居高不下是造成湖庫富營養化的主要原因之一。從源頭上進行分析，湖庫水體中的營養鹽主要來源于流域河流、大氣沉降和湖庫內的沉積物。其中，沉積物營養鹽的釋放對湖庫營養鹽的水平有著很大影響，是很多湖庫水體中營養鹽的重要來源。因此如何深度研究沉積物營養鹽阻控技術，研發阻控材料，阻控湖庫沉積物營養鹽釋放水平，是本領域關注的一個重點。

為了研究沉積物營養鹽的釋放阻控技術及阻控材料，本領域工作者在實驗室進行了大量的模擬實驗。對于湖庫沉積物-水體界面營養鹽擴散模擬實驗而言，目前存在的一個難題是在排出上覆水然后對沉積物進行取樣時，由于沉積物具有一定的流動性，不同深度的沉積物之間很容易相互干擾，從而降低了實驗的精確性。并且目前，阻控沉積物營養鹽釋放的手段之一是在沉積物表面覆蓋一層阻控材料，如蛭石、阻控材料顆粒物、氧化鋁或者海綿鐵顆粒等，利用阻控材料的吸附作用阻止營養鹽向水體中釋放。但是現階段本領域對于外加阻控材料對沉積物的營養鹽釋放阻控機制和營養鹽釋放過程并不清楚，對于添加阻控材料前后的沉積物的理化性質變化的研究更是鮮有報道。在進行實驗室模擬實驗時，相較于湖庫沉積物-水體界面營養鹽遷移模擬實驗而言，外加阻控材料的沉積物模擬實驗要更加復雜。原因在于，為了了解阻控材料與沉積物界面處營養鹽的釋放機制，在實驗中還需要對二者的界面進行分離。然而，目前在實驗后對阻控材料和沉積物進行分離時通常只能通過肉眼識別、手動分離的方式，而通過這種方式得到的沉積物樣品已經被干擾，且阻控材料與沉積物的界面被破壞，難以得到真實的阻控界面。

因此，如何在減少擾動的前提下實現沉積物不同深度的分層以及沉積物和阻控材料的分離，這是本領域急需解決的問題，解決這一問題對于湖庫富營養化控制技術和材料的研究具有重要的現實意義。

發明內容

本發明解決的是現有技術中的沉積物模擬實驗裝置存在的難以在不產生擾動的情況下對不同深度的沉積物進行分層以及阻控材料和沉積物界面難以分離的技術問題，進而提供一種能夠不破壞樣品、得到真實界面的實驗裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

用于沉積物營養鹽釋放阻控技術研究的實驗裝置，包括：

頂端開口設置的第一實驗容器，用于放置固體顆粒層和上覆水；所述第一實驗容器側壁的一部分設置為活動板，所述活動板適宜于打開形成通道開口；

在所述活動板的內側設置有隔離膜，所述隔離膜覆蓋所述第一實驗容器位于所述通道開口周圍的內壁設置，將所述通道開口與所述第一實驗容器內部隔絕；

分離片，用于從所述通道開口橫向切割所述隔離膜，完全插入所述第一實驗容器內并占滿所述第一實驗容器的橫截面；

抬升機構，當所述分離片完全插入所述第一實驗容器內時，所述抬升機構適于帶動所述分離片沿豎直方向上升至所述第一實驗容器的頂端。

還設置有第二實驗容器，用于放置作為對照的固體顆粒層和上覆水；在所述第二實驗容器內設置有溶解氧電極裝置，適宜于檢測所述第二實驗容器內包括固體顆粒層-水界面在內的區域沿豎直方向上的溶解氧分布數據。

所述隔離膜為塑料薄膜，所述隔離膜熱封在所述通道開口周圍的內壁上，將所述通道開口與所述第一實驗容器內部隔絕；

所述抬升機構包括：沿豎直方向設置在所述第一實驗容器內壁上的滑動槽和安裝在所述滑動槽中的抬升桿，與所述抬升桿固定連接設置有環形圈，所述 環形圈緊貼所述第一實驗容器的內壁設置，在所述環形圈上固定安裝有抬升片，所述抬升片平行于所述第一實驗容器的軸向設置。

所述抬升機構設置在所述第一實驗容器的外部，所述抬升機構與所述分離片通過聯接結構相連接；

所述通道開口包括連通設置的橫向通道開口和豎向通道開口；

所述分離片通過所述橫向通道開口橫向切割所述隔離膜；當所述分離片完全插入所述第一實驗容器內時，所述聯接結構貫穿所述通道開口設置，并適宜于沿豎向通道開口上升。