一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法技术

本发明专利技术属于环境技术领域，具体涉及一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法，该方法将淋溶液置于储液瓶中，储液瓶中的淋溶液通过蠕动泵泵入迁移柱底部，并从柱顶部流出，通过自动部分收集器定时收集样品至储样瓶中；迁移柱底部填石英砂后，填入污染场地土样，由铁架台固定在工作桌面上，自动部分收集器中含有储样瓶用于收集样品，即可分析样品中的胶体胶体的浓度和溴离子含量。本发明专利技术中淋溶装置简单，操作便捷，自动化程度高，尤其适用于长期观察污染场地土壤中胶体的释放特征、以及水化学条件和水动力学条件对胶体释放能力的影响。水动力学条件对胶体释放能力的影响。水动力学条件对胶体释放能力的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法


[0001]本专利技术属于环境
，具体一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法。

技术介绍

[0002]土壤胶体在土壤环境中广泛存在，主要由层状硅铝酸盐、铁铝氧化物、有机大分子、微生物等组成。土壤被高度侵蚀的过程中，土壤细颗粒(＜10μm)，尤其是土壤胶体颗粒(＜2μm)具有巨大的表面积，可满足对污染物的吸附，且具有更强的迁移能力，所以成为氮、磷、农药和重金属等迁移进入地下水的主要载体。当土壤的环境发生改变时，胶体从土壤基质上释放至土壤溶液中，或者胶体沉积至土壤基质中。目前研究表明土壤胶体的释放，受到水动力学条件和水化学条件变化的影响。同时，土壤胶体的释放与迁移还与土壤结构异质性相关。天然土壤中的孔隙、裂缝等优先流通道都有助于胶体向深处迁移。将其本身携带的污染物带入地下含水层，从而对地下水造成污染。但释放至土壤溶液中的胶体在穿过多孔介质时，也可能会被多孔介质的孔隙所阻拦捕获，导致堵塞，或者土壤环境的改变导致胶体絮凝，从而引起其携带的污染物富集，对深层土壤进行污染。甚至有研究表明，污染物在土壤胶体上的吸附量要比土壤本身的高，比如土壤胶体对砷的吸附。当场地被砷污染后，会吸附在土壤胶体中，随着降雨或绿化浇水的进行，土壤胶体携带着砷共迁移至地下含水层，对地下水进行污染。
[0003]因此，充分了解土壤胶体在不同环境条件下的土壤基质中释放、沉积过程的影响因素，会对研究土壤胶体在环境土壤和地下水环境中迁移以及协同污染物共迁移产生重要意义。也将对污染物在土壤中迁移的数学模型提供理论基础和数据支持。
[0004]而现有研究中使用的迁移装置中所填充的土样多为标准土，后对标准土进行染毒，而非污染场地实际土样。现有研究中使用的淋溶柱存在柱体过长，所需土壤过多，且取样量相对土柱孔体积来说较小，或采取分层填充掺入砂子与玻璃，无法准确描述表层土壤中胶体释放，或因柱体过小，胶体释放量无法准确描述。并且淋溶液在土壤淋溶柱中流向多为自上而下，模拟非饱和介质中胶体的迁移。而非饱和介质中由于气相的存在会导致非均匀流的存在，且不同位置土壤中的孔隙水和化学反应等会有明显差异。同时气相的存在会阻碍胶体的迁移，因为胶体可以不可逆地吸附在气液界面。在模拟降雨对土壤胶体的释放或者地下水对胶体的迁移等影响时，由于降雨和地下水的流量均不高，所以取样时间成为研究的限制之一，长时间的取样会更具有代表性。因此，将淋溶柱与收集器结合，淋溶柱选取为5
‑
10cm直径、5
‑
10cm长，淋溶液在淋溶柱中流向改为自下而上且长时间自动取样，会更有利于研究污染场地土壤胶体释放的影响。

技术实现思路

[0005]为克服以上技术问题，本专利技术提供了一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法，本专利技术提供的方法对污染场地土壤中胶体释放的测定具有操作便捷，自动化程度高的优势，解决了现有实验中存在实验无法长时间连续进行以及无法直观观测到突变的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法，包括如下步骤：
[0008](1)取锥形瓶、蠕动泵、淋溶柱、收集器(含储样瓶)依次相连；
[0009](2)配置土壤淋溶液，将土壤淋溶液通过蠕动泵泵入淋溶柱底部，并从柱顶部流出，通过收集器定时收集样品至储样瓶中；淋溶柱底部填石英砂后，填入污染场地土样，收集器中放置储样瓶用于收集样品；测试收集到的样品中胶体的浓度和溴离子浓度即可。
[0010]优选地，所述测定污染场地土壤中胶体释放的方法，包括如下步骤：
[0011](1)锥形瓶中放置土壤淋溶液，蠕动泵将淋溶液由锥形瓶中泵入淋溶柱底部，并从顶部流出，通过收集器定时收集至储样瓶中；淋溶液自下而上通过淋溶柱，以便排出气泡，模拟污染场地土壤中胶体的释放；
[0012](2)根据蠕动泵的转速与淋溶液流量的关系，确定淋溶液的流量Q，后依据储样瓶的体积V计算收集器收集样品时间T；依据计算所得时间设置收集器，即可做到定时定量收集样品，以便长时间取样进行实验研究；
[0013](3)将干燥好的土壤样品均匀填入淋溶柱，依据填入淋溶柱中土的质量m、淋溶柱体积V
’
和土密度ρ，计算孔体积PV。
[0014][0015]T：收集样品的时间(min)；V：储样瓶体积(mL)；n：蠕动泵转速(rpm)。
[0016][0017]PV：填充土壤后淋溶柱内的孔体积(mL)；V'：淋溶柱体积(mL)；m：填入淋溶柱中土壤的质量(g)；ρ：污染场地土壤密度2.72g/cm3；
[0018](4)测试收集到的样品中胶体的浓度和溴离子含量即可。
[0019]优选地，所述土壤淋溶液(模拟天然降水)的组成包括如下组分及浓度：20.2mmol/L Ca
2+
、5.0mmol/LMg
2+
、4.1mmol/LNa
+
、2.7mmol/LK
+
、17.0mmol/LSO
42
‑
、18.5mmol/LNO3‑
、24.5mmol/LCl
‑
。
[0020]优选地，所述填充好的土柱的长度为5
‑
10cm，优选为7.5cm。
[0021]优选地，所述锥形瓶与蠕动泵之间由与蠕动泵配套的硅胶管相连，蠕动泵与淋溶柱之间由转换接头将硅胶管与聚四氟乙烯(PTFE)中空管连接。
[0022]优选地，所述收集器中带有储样瓶。
[0023]优选地，所述硅胶管内径为1
‑
3mm，优选为2.4mm。
[0024]优选地，所述聚四氟乙烯中空管内径为1
‑
5mm，优选为3mm。
[0025]优选地，所述淋溶柱内径为5
‑
10cm，优选为5cm；长为5
‑
10cm，优选为8.5cm。
[0026]优选地，所述淋溶柱上下均安装有筛网与两端配件相连以防止大颗粒流入和流出。
[0027]优选地，所述筛网的孔径为23μm。
[0028]优选地，所述淋溶柱的底部安装有不锈钢滤片；所述不锈钢滤片上方安装有黄铜网；用于防止实验过程中土壤的流失。
[0029]所述淋溶柱的底部填入石英砂以使入水分布均匀。
[0030]优选地，所述石英砂的厚度为1
‑
3cm，优选为1cm。
[0031]优选地，所述黄铜网的孔径为20
‑
40μm，优选为38μm。
[0032]优选地，所述不锈钢片的孔径为10
‑
30μm，优选为10μm。
[0033]优选地，所述筛网与上下端配件相连，防止大颗粒流入和流出；所述不锈钢滤片、铜网依次置于底部配件上方，起支撑作用，防止实验过程中石英砂和土壤的流失。
[0034]优选地，所述淋溶柱与收集器之间由转换接头将内径为1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定污染场地土壤中胶体释放的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取锥形瓶、蠕动泵、淋溶柱、收集器依次相连；(2)配置土壤淋溶液，将土壤淋溶液通过蠕动泵泵入淋溶柱底部，并从柱顶部流出，通过收集器定时收集样品至储样瓶中；淋溶柱底部填石英砂后，填入污染场地土样，收集器中放置储样瓶用于收集样品；测试收集到的样品中胶体的浓度和溴离子浓度即可。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将土壤淋溶液放置锥形瓶中，淋溶液经蠕动泵由锥形瓶中泵入淋溶柱底部，并从顶部流出，通过收集器定时收集至储样瓶中；淋溶液自下而上通过淋溶柱，模拟污染场地土壤中胶体的释放；(2)根据蠕动泵的转速与淋溶液流量的关系，确定淋溶液的流量Q，后依据储样瓶的体积V计算收集器收集样品时间T；依据计算所得时间设置收集器，定时定量收集样品；(3)将干燥好的土壤样品均匀填入淋溶柱，依据填入淋溶柱中土的质量m、淋溶柱体积V
’
和土密度ρ，计算孔体积PV；其中，T：收集样品的时间(min)；V：储样瓶体积(mL)；n：蠕动泵转速(rpm)；PV：填充土壤后淋溶柱内的孔体积(cm3)；V
’
：淋溶柱体积(cm3)；m：填入淋溶柱中土壤的质量(g)；ρ：污染场地土壤密度2.72g/cm3；(4)测试收集到的样品中胶体的浓度和溴离子浓度即可。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤淋溶液的pH使用0.1M HCl和0.1M NaOH调至pH值为4
‑
10。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤淋溶液的离子强度为0.12
‑
120mM；使用所配置的120mM淋溶储备液分别稀释1000、100、20、10倍得到浓度分别为0.12、1.2、60、120mM淋溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：段林，杨崔艺，王晶，姜传佳，陈威，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：