【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下水环境模拟，具体涉及一种模拟污染地下水中微生物迁移的系统及方法。
技术介绍
1、目前，地下水污染形式越来越严重，污染场地类型复杂以及污染种类多，地下水污染修复技术难度增大，所以了解和预测微生物在污染介质中的迁移行为对于控制和治理污染物至关重要。
2、在实验室中最常见的研究微生物迁移的方法有箱实验、柱实验。而专利技术人发现，这两者实验方式均属于宏观的实验，宏观的实验通常局限于对微生物穿透曲线的评价，时常会出现实验情况与经验教训相违背的情况。并且，实际的地下环境通常为非均质介质，非均质介质中的孔隙结构也会变得十分复杂。而复杂的孔隙结构对于非水相液体的污染情况和对微生物迁移的影响，在常规的宏观实验中是难以预测的。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种模拟污染地下水中微生物迁移的系统及方法，以解决现有技术中无法直观的了解微生物在非水相液体的污染环境中迁移的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种模拟污染地下水中微生物迁移的系统，该系统包括：
3、微流控芯片，包括空腔室以及与空腔室连通的腔室入水口与腔室出水口，空腔室中预先填入有石英砂介质或土壤介质；
4、注射泵，注射泵的出口与腔室入水口连通，注射泵用于通过腔室入水口向空腔室依次注入地下水溶液、napl污染物、地下水溶液，以模拟地下水流冲刷污染区域，污染物残留在石英砂介质或土壤介质中，形成地下水被napl污染物污染的介质环境，地下水溶液中含有微生物的菌悬液；>
5、积液装置，与腔室出水口连通；
6、可视化装置，包括显微设备、工业相机，工业相机与显微设备依次设置在微流控芯片上方，工业相机用于通过显微设备实时采集微流控芯片内微生物的迁移分布图像；
7、计算机设备，与工业相机电连接，用于记录迁移分布图像，并根据迁移分布图像模拟出微生物在介质环境中的迁移行为。
8、提供的模拟污染地下水中微生物迁移的系统，在微流控芯片中填入非均质的石英砂或土壤，通过一定的流速注入napl污染物和地下水溶液，以模拟napl污染的非均质介质。通过可视化装置的采集以及计算机设备的模拟可以直观的从微观的角度观察微生物的迁移过程以及napl的分布变化。无需和传统宏观尺度方法一样，通过紫外分光光度计、酶联免疫检测仪等仪器检测微生物数量的变化，通过穿透曲线来反映迁移过程。通过可视化实验推测微观条件下微生物迁移的机理，可以以此指导宏观实验中微生物的迁移行为，为后续微生物原位定殖于napl做指导。
9、在一种可选的实施方式中，石英砂介质的由粗砂和细沙按比例配制而成，以满足不同的渗透率，粗砂的尺寸为0.45-0.70mm，细沙的尺寸为0.15-0.3mm。
10、真实石英砂的非均质程度可以通过实验确定，可以使用粗砂和细砂等按照比例进行制备，这样可以根据不同地区、地层渗透率的不同，通过实验确定不同的制备比例，填入空腔室中，以模拟更为真实的自然条件，更精准的采集微生物的迁移过程以及napl的分布变化。
11、在一种可选的实施方式中，微流控芯片的渗透系数范围为10-4至10-9m/s。可以模拟不同渗透系数的地质条件，从而更好地研究地下水流动、微生物迁移等问题。
12、在一种可选的实施方式中，可视化装置，还包括：
13、光源设备，设置在微流控芯片的下方，用于照射微流控芯片。
14、在一种可选的实施方式中，微流控芯片的尺寸为30×16×3mm，空腔室的尺寸为26×12×2mm，腔室入水口与腔室出水口的孔径均为1.1mm。
15、在一种可选的实施方式中，注射泵的注入速度为50ul/min。
16、在一种可选的实施方式中，微生物采用荧光标记法进行标记。
17、在一种可选的实施方式中，napl污染物为通过油红染色后的物质。
18、可以更加直观的观察微生物的分布情况，以此区别微流控芯片中各个组分的区别。也即是，只需要通过图像处理微生物和napl的颜色变化即可得出微生物的迁移行为和微生物与napl的结合情况。可视化观测微生物在napl污染介质中的迁移情况和微生物在napl上的定殖情况。
19、在一种可选的实施方式中，微流控芯片采用透明材料。
20、第二方面，本专利技术提供了一种模拟污染地下水中微生物迁移的方法，适用于上述的系统，该方法包括以下步骤：
21、将填充有石英砂介质或土壤介质的微流控芯片水平放置在显微设备的载物台上；
22、利用与微流控芯片连通的注射泵恒速依次注入地下水溶液、napl污染物、地下水溶液，以模拟地下水流冲刷污染区域，污染物残留在石英砂介质或土壤介质中，形成地下水被napl污染物污染的介质环境，地下水溶液中含有微生物的菌悬液；
23、利用工业相机通过显微设备实时采集微流控芯片内微生物的迁移分布图像；
24、根据迁移分布图像模拟出微生物在介质环境中的迁移行为。
25、提供的模拟污染地下水中微生物迁移的方法，在微流控芯片中填入非均质的石英砂或土壤，通过一定的流速注入napl污染物和地下水溶液，以模拟napl污染的非均质介质。通过工业相机的采集以及计算机设备的模拟可以直观的从微观的角度观察微生物在非水相液体的污染环境中的迁移过程以及napl的分布变化情况。将可视化技术运用到微观下，采集微生物在污染地下水介质中的迁移，实现了迁移的可视化，还解决了宏观难以观测的堵塞问题，可以通过可视化的方法进行表征，并且无需通过穿透曲线，能够直接观测出微生物在污染介质中迁移的微观过程。有效证明微观尺度下微生物在napl残余介质中微生物的迁移的直观模拟效果。通过可视化实验推测微观条件下微生物迁移的机理，可以以此指导宏观实验中微生物的迁移行为，为后续微生物原位定殖于napl做指导。
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1.一种模拟污染地下水中微生物迁移的系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石英砂介质的由粗砂和细沙按比例配制而成，以满足不同的渗透率，所述粗砂的尺寸为0.45-0.70mm，所述细沙的尺寸为0.15-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微流控芯片(1)的渗透系数范围为10-4至10-9m/s。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可视化装置，还包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微流控芯片(1)的尺寸为30×16×3mm，所述空腔室(11)的尺寸为26×12×2mm，所述腔室入水口(12)与腔室出水口(13)的孔径均为1.1mm。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述注射泵(2)的注入速度为50uL/min。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微生物采用荧光标记法进行标记。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述NAPL污染物为通过油红染色后的物质。
9.根据权利
10.一种模拟污染地下水中微生物迁移的方法，其特征在于，适用于上述权利要求1-9任意一项所述的系统，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟污染地下水中微生物迁移的系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述石英砂介质的由粗砂和细沙按比例配制而成，以满足不同的渗透率，所述粗砂的尺寸为0.45-0.70mm，所述细沙的尺寸为0.15-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微流控芯片(1)的渗透系数范围为10-4至10-9m/s。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可视化装置，还包括：
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微流控芯片(1)的尺寸为30×16×3mm，所述空腔室(11)的尺寸为26...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，闵启哲，蒲生彦，于成龙，刘世宾，张雯，林祥，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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