[發明專利]一種地表陸地生態系統火干擾對地下水影響的模擬裝置和方法

有效

• 申請號: 201710776193.3
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107462692B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 范春輝
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明提供一種地表陸地生態系統火干擾對地下水影響的模擬裝置和方法：采用土鉆法采集旱成土之壤土樣品若干，將獲取的原狀土柱分為表層土和中層土；表層土經實驗室模擬火干擾后，與中層土一起按照原狀土柱之順序重新裝入淋溶柱；以配制的模擬雨水為淋溶液，采用連續降流式進水方式進行淋溶，定性和定量考察土壤淋溶水樣的精細組分。本發明利用實驗室小型淋溶裝置模擬地表陸地生態系統火干擾對地下水，特別是潛水的影響，精準度較高、操作簡便、成本低廉、可控性好、環境風險低、適用范圍廣、針對性強，有助于從全新角度評估火干擾后地下水的綜合生態效應。

技術領域

本發明涉及污染環境生態學領域，尤其涉及一種地表陸地生態系統火干擾對地下水(潛水)影響的模擬裝置和方法。

背景技術

火干擾是地表陸地生態系統最主要的干擾之一，據不完全統計，僅就陸地生態系統中的森林生態系統而言，全球每年的森林過火面積就達5.3×10⁸～5.5×10⁸km²。近些年，大規模的陸地生態系統火災事故頻發，比如中國大興安嶺(2017年)、美國科羅拉多(2017年)、美國俄克拉荷馬(2017年)、加拿大麥克默里堡(2016年)、西班牙帕爾瑪(2013年)等重大火災。這些火災將大量綠地植被短時間內化為灰燼，破壞了陸地生態系統的原生結構和正常功能，嚴重影響了陸地生態系統內部的物質循環和能量流動。

隨著科學研究的不斷深入，一個新的現實問題凸顯出來，即地表陸地生態系統火干擾能夠深入影響地下水生態系統。地表陸地生態系統遭受火干擾后，土壤圈將變得相對脆弱，火干擾的熱作用又使得土壤孔徑結構更加豐富，同時大部分植被被破壞并形成植物殘體(部分完全形成炭化植被，即生物炭)；這些植物殘體和土壤表層土富含(溶解性)有機質和礦質元素，當發生降雨或降雪融化的情況時，其組分將釋放進入臨近土壤圈界面，并通過地表徑流、土壤下滲、地下徑流等方式完成遷移轉化，最終匯集于地下水(潛水)系統。而作為重要的飲用水源，地下水(潛水)中的有機組分(有機碳、有機氮等)將在水體消毒(氯消毒、臭氧消毒等)過程扮演重要角色，或充當前驅體，或充當媒介，導致水體消毒過程產生大量有毒、有害的次生污染物小分子碎片并降低消毒效果，這些有機小分子碎片是很難徹底從水體清除的。因此，深入剖析地表陸地生態系統火干擾對地下水(潛水)的影響變得尤為重要。

然而，如何定性定量監測并評價地表陸地生態系統火干擾對地下水(潛水)的影響，一直沒有得到很好地解決。這一方面源于經火干擾的陸地生態系統多為森林生態系統、草原生態系統等，這類生態系統地質狀況、植被覆蓋狀況、水熱條件等較為復雜，監測難度較大；另一方面也因為這類地區地下水(潛水)層埋藏較深，地下水采樣和直接分析過程難度較大。鑒于此，如果能夠實現模擬地下水(潛水)的地表化監測，即在實驗室條件下實現此過程，進而評估地表陸地生態系統火干擾對地下水(潛水)的潛在影響，將有助于地下水(潛水)分析、監測、評估、開發、利用、保育等工作的全面推進，也有助于深度評估地表陸地生態系統火干擾對全球生態系統的綜合效應。目前，國內外的相關研究很少，可查找到的資料不多，例如，中國專利CN204705636U，這也成為本發明的突破點和切入點。

發明內容

針對直接監測地表陸地生態系統火干擾對地下水(潛水)影響難度極大，本發明的目的在于提供一種地表陸地生態系統火干擾對地下水影響的模擬裝置和方法。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：