模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置制造方法及图纸

本发明专利技术所述的模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，在所述试验箱内设置有多个台阶，所述多个台阶的高度呈梯度设置，在每个所述台阶上设置有用于盛放沉积物的置放槽；由于实际的湖泊面积较大，沉积物高程波动较大，野外现场无法按照试验目标设定高程梯度变化，而本装置通过多个台阶的设置能够有效模拟沉积物的高程梯度和水位变化。同时，本发明专利技术所述模拟装置还设置有水体在线检测系统和送气管，从而可以对水样中的DO含量进行调节，模拟出真实的水深环境。

【技术实现步骤摘要】
模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置
本专利技术属于湖泊环境科学、环境工程范畴，具体涉及一种适用于研究湖泊水位变化对对沉积物氮磷和重金属含量、形态和生物有效性影响的模拟装置。
技术介绍
湖泊的沉积物中富集着大量的氮、磷、重金属等污染物，是破坏湖泊水环境的一个内源。富集在沉积物中的污染物在湖泊水体环境发生变化时极易从沉积物中释放出来，从而影响到湖泊水质。由于内源污染是我国大多数湖泊存在的普遍问题，因此如何控制湖泊的内源污染已经成为环境领域的一个重要课题，在这种背景环境下，如何通过有效的实验装置对沉积物中氮、磷、重金属的释放机制进行模拟和研究，就有了十分重要的意义。 现有技术中模拟沉积物氮、磷释放的实验通常都是在较为简易的容器中进行，如中国科技论文《水体沉积物中的氮磷释放规律研究》(广东工业大学硕士学位论文，林华实，2011年)中公开了一种用于模拟沉积物氮磷释放的实验装置，该装置为一个自制的聚乙烯桶(直径23cm、高36cm)，在距离桶底15cm的桶壁上设置了一个取样口。在进行模拟实验时，桶中置放的湖泊沉积物的厚度为4cm，在所述沉积物的上方覆上原采样点的水样，水样的液面到沉积物表层的垂直高度为20cm。在需要检测指标时，通过取样口取出10ml水样，然后即可对水样的pH、DO等值进行检测，从而可研究不同pH、Do、温度等条件下氮、磷的释放规律。 除了上述自制聚乙烯桶之外，中国专利文献CN102735810A还公开了一种用于研究高水位条件下水一沉积物界面重金属释放和形态变化的模拟装置，该装置为柱样透明的有机玻璃管，在进行实验时，将原位采集的沉积物样品放入所述有机玻璃管中并形成一个淹水的条件，然后利用在线安装的Do、0RP、pH、Hl和温度仪检测水体的物理化学变化；同时设置一条采样软管，在固定的时间间隔抽取距沉积物Icm处的水样，从而可以长期连续地监测水体的变化并实现即时采样。 上述模拟装置虽然可实现环境指标的在线监测，不过无论是采用现有技术中的简易容器还是采用设置了在线监测仪器的模拟装置，其出发点都是为了研究诸如Do、pH等水体环境指标对污染物释放量产生的影响。而本专利技术的专利技术人在进行了大量调研的基础上发现，除了上述常规的水体环境指标外，水位的变化也是影响氮、磷释放的一个关键因素:近年来，由于大量水利工程的建设和气候变化等原因，大量的湖泊与其相连的大江、大河之间的江湖关系发生较大变化，进而引起湖泊水位、水动力、泥沙、透明度等发生显著变化。而其中，水位变化是引起其它因素改变的关键，水位变化总体表现为丰水期水位持续偏低，枯水期时间提前且出现频率增加，水位的这种变化直接导致沉积物的出露时间延长，而沉积物高程越高其出露水面时间越长，导致沉积物表层环境、理化性质、微生物活性等发生较大改变，进而引起其氮磷和重金含量形态、结构及活性等发生变化，来年湖泊进入丰水期，沉积物被淹后，将对水质造成严重的威胁。 因此，模拟不同高程沉积物氮磷和重金属释放实验，研究水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险的影响，具有十分重要的意义。但是截止目前，现有技术中还未出现可用于模拟不同高程沉积物的氮磷、重金属释放的实验装置。虽然从进行实验室实验的角度出发，要模拟出不同高程沉积物的自然环境，可以通过设置多个液面高度不同的实验容器来实现，但是这样一来无疑就使得实验装置较为复杂，其操作难度随之加大，试验获得数据的误差也将增大。
技术实现思路
本专利技术解决的是现有技术中缺少可用于模拟不同高程沉积物的氮磷、重金属释放风险的实验装置，进而提供一种结构简单、便于操作、能够最大程度减少系统误差的能够模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为:一种模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，包括:试验箱；水体在线检测系统，包括重金属检测仪、氮磷检测仪和pH/ORP/溶解氧/电导率多参数测量仪，用于检测试验箱内水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值、Eh值、电导率值；多个台阶，设置在所述试验箱内，所述多个台阶的高度呈梯度设置，在每个所述台阶上设置有用于盛放沉积物的置放槽；沉积物在线检测系统，包括多个检测机构，所述多个检测机构分别伸入位于所述多个台阶上的置放槽内，每个所述检测机构适宜于检测沉积物样品的PH值、DO值、Eh值；多组板式磷酸盐和/或重金属DGT探针，分别插入所述多个置放槽内设置；送气管，设置在所述试验箱内且位于液面的下方，与所述送气管连通设置有氮气瓶和氧气瓶。 还设置有颗粒物收集管，位于所述颗粒物收集管一端的开口设置在所述试验箱内的水体中，与所述颗粒物收集管的另一端连接设置有过滤装置和电机；正对所述颗粒物收集管位于所述水体中的开口处设置有挡流板，所述挡流板包括一个正对所述开口设置的平板和两个分别位于所述平板两侧的侧板，所述两个侧板沿从所述平板到所述开口的方向逐渐向外扩张，在每个所述侧板和所述平板之间设置有l_2cm的间隙，所述平板到所述开口的距离为3-5cm。 所述多个台阶紧贴设置且按照高度由高到低依次排列，每两个相邻台阶之间的高度差为30cm。 还设置有水位控制系统，所述水位控制系统包括:液体输送机构；抽水管和送水管，分别有一端与所述液体输送机构连通设置，另一端设置在所述试验箱内水体液面下方；在正对所述送水管位于所述水体液面下方的送水口处以及正对所述抽水管位于所述水体液面下方的抽水口处分别设置有缓冲板，所述缓冲板为圆弧形板，其中，位于正对所述送水口处的所述缓冲板的开口朝向所述送水口设置；位于正对所述抽水口处的所述缓冲板的开口朝向所述抽水口设置。 所述水位控制系统还包括:操作模块，与所述液体输送机构连接设置，用于输入水位设定值和设定时间，并适宜于向所述输送装置下达指令控制所述入水管的送水量和所述出水管的抽水量；电子标尺，与所述操作模块连接设置，所述电子标尺对所述试验箱内的水位高度进行监测，并将监测值传送至所述操作模块。 基于所述装置的模拟实验方法，包括如下步骤:(1)对湖泊采样点处的沉积物表层的DO值进行检测，完成检测后采集所述采样点处的沉积物；(2)将步骤(I)中原位采集的沉积物分成多份，分别放置在位于所述多个台阶上的置放槽内；(3)向所述试验箱中注入水体；(4)通过调节送气管的送气量使得水体中的DO值与步骤(I)中检测的DO值相等；(5)利用所述水体在线检测系统在线检测水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值、Eh值，利用沉积物在线检测系统在线检测各个沉积物样品的pH值、DO值和Eh值；同时利用多组板式磷酸盐和/或重金属DGT探针测定沉积物中的磷酸盐和/或重金属的浓度；(6)步骤(5)中的检测完成后，改变所述试验箱中水体的液面高度，再次重复步骤 (4)- (5)，直至完成不同液面高度下的模拟实验。 步骤(5 )中，还使用颗粒物收集管采集所述试验箱内的水样和颗粒物样品。 步骤(6)中，利用液体输送机构通过抽水管对所述试验箱内水体液面进行抽水；利用液体输送机构通过送水管向所述试验箱内输入水,从而改变试验箱中水体的液面高度。 向操作模块中输入一个或者多个水位设定值和每个水位设定值所对应的设定时间，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，包括：试验箱；水体在线检测系统，包括重金属检测仪、氮磷检测仪和pH/ORP/溶解氧/电导率多参数测量仪，用于检测试验箱内水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值、Eh值、电导率值；其特征在于，还包括：多个台阶，设置在所述试验箱内，所述多个台阶的高度呈梯度设置，在每个所述台阶上设置有用于盛放沉积物的置放槽；沉积物在线检测系统，包括多个检测机构，所述多个检测机构分别伸入位于所述多个台阶上的置放槽内，每个所述检测机构适宜于检测沉积物样品的pH值、DO值、Eh值；多组板式磷酸盐和/或重金属DGT探针，分别插入所述多个置放槽内设置；送气管，设置在所述试验箱内且位于液面的下方，与所述送气管连通设置有氮气瓶和氧气瓶。

【技术特征摘要】
1.一种模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，包括: 试验箱； 水体在线检测系统，包括重金属检测仪、氮磷检测仪和ρΗ/ORP/溶解氧/电导率多参数测量仪，用于检测试验箱内水体中的氮浓度、磷浓度、重金属浓度、pH值、DO值、Eh值、电导率值； 其特征在于，还包括: 多个台阶，设置在所述试验箱内，所述多个台阶的高度呈梯度设置，在每个所述台阶上设置有用于盛放沉积物的置放槽； 沉积物在线检测系统，包括多个检测机构，所述多个检测机构分别伸入位于所述多个台阶上的置放槽内，每个所述检测机构适宜于检测沉积物样品的PH值、DO值、Eh值； 多组板式磷酸盐和/或重金属DGT探针，分别插入所述多个置放槽内设置； 送气管，设置在所述试验箱内且位于液面的下方，与所述送气管连通设置有氮气瓶和氧气瓶。2.根据权利要求1所述的模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，其特征在于，还设置有颗粒物收集管，位于所述颗粒物收集管一端的开口设置在所述试验箱内的水体中，与所述颗粒物收集管的另一端连接设置有过滤装置和电机； 正对所述颗粒物收集管位于所述水体中的开口处设置有挡流板，所述挡流板包括一个正对所述开口设置的平板和两个分别位于所述平板两侧的侧板，所述两个侧板沿从所述平板到所述开口的方向逐渐向外扩张，在每个所述侧板和所述平板之间设置有l_2cm的间隙，所述平板到所述开口的距离为3-5cm。3.根据权利要求1或2所述的模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，其特征在于，所述多个台阶紧贴设置且按照高度由高到低依次排列，每两个相邻台阶之间的高度差为30cm。4.根据权利要求1-3所述的模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，其特征在于，还设置有水位控制系统，所述水位控制系统包括: 液体输送机构； 抽水管和送水管，分别有一端与所述液体输送机构连通设置，另一端设置在所述试验箱内水体液面下方； 在正对所述送水管位于所述水体液面下方的送水口处以及正对所述抽水管位于所述水体液面下方的抽水口处分别设置有缓冲板，所述缓冲板为圆弧形板，其中，位于正对所述送水口处的所述缓冲板的开口朝向所述送水口设置；位于正对所述抽水口处的所述缓冲板的开口朝向所述抽水口设置。5.根据权利要求4所述的模拟水位变化对沉积物氮磷和重金属释放风险影响的装置，其特征在于，所述水位控制系统还包括: 操作模块，与所述液体输送机构连接设置，用于输入水位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣瑞，倪兆奎，席海燕，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11