專利名稱：一種污染土壤修復效果快速評價的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污染土壤修復效果快速評價，具體地說是一種污染土壤修 復效果快速評價的裝置及其方法。
技術背景污染土壤修復效果評價是土壤環(huán)境污染治理的關鍵環(huán)節(jié)[文獻l:周啟星主編2004污染土壤修復原理與方法北京科學出版社]。單純依靠化 學方法進行診斷，在很多情況下因不能全面、科學地表征土壤環(huán)境的整體 質量特征，時而導致一些錯誤結論。土壤環(huán)境污染生態(tài)毒理學診斷技術順 應這一客觀要求，由此也得到迅速開展。污染物在土壤環(huán)境中的遷移、轉 化及降解經(jīng)歷一系列復雜的物理、化學和生物學變化。在這些變化中，一 部分污染物從系統(tǒng)中被去除，但另一些污染物只是在形態(tài)和性質上發(fā)生變 化，生成新的中間產(chǎn)物，它們往往會給系統(tǒng)帶來更大的安全隱患[文獻2: 孫鐵珩，宋玉芳.1999.土壤環(huán)境PAHs和礦物油植物修復調控研究，應用生態(tài) 學報，10: 225-229; 文獻3: Posthuma L. 1997. Progress in an eco-toxicological standard protocol with protozoa; results form a pilot ring-test with soil protozoa. Chemosphere， 35: 1023-1041]。 因 此，單純以目標污染物的減少來判斷土壤被清潔的程度有時會產(chǎn)生錯誤的 結果。蚯蚓是陸生生物與土壤環(huán)境生物傳遞的橋梁。當土壤環(huán)境被各類化 學品污染后，污染的土壤環(huán)境必將對蚯蚓的生存、生長、繁殖產(chǎn)生不同的 不利影響，甚至死亡。因此，利用蚯蚓指示土壤環(huán)境污染的狀況，評價土 壤環(huán)境質量已被作為土壤環(huán)境污染生態(tài)毒理診斷的一項重要指標[文獻4: 宋玉芳，周啟星，宋雪英，孫鐵珩.2002.土壤環(huán)境污染的生態(tài)毒理學診斷 方法研究進展.生態(tài)科學21 (2): 182-186]。蚯蚓急性毒性實驗、慢性毒性實驗和回避實驗從不同的測試終點反映 化學物質的毒性，其中，急性毒性試驗反映高濃度的化學物質在短期內(14d) 產(chǎn)生的致死作用，慢性毒性試驗反映化學物質對蚯頓繁殖能力的抑制，回 避實驗反映化學物質對蚯頓行為的影響。對于污染土壤修復效果評價，顯 然，僅限于測定高濃度化學物質毒性的蚯蚓急性毒性實驗不再適用，蚯蟲引 慢性毒性實驗反應時間長(56d),且需要對蚯蟈卵和幼體計數(shù)，費時費力， 相比之下，蚯蚓回避反應簡便快速(僅3d)，重現(xiàn)性好，靈敏度高[文獻5: 卜春紅，高大文.2006.蚯蚓回避反應在生態(tài)毒理研究中的應用進展.農(nóng)業(yè) 環(huán)境科學學報.25: 799-804〗。當前運用蚯蚓回避反應的實驗裝置通常采用單一盒體[文獻6:臺培東， 李培軍，許華夏. 一種用于土壤健康質量快速診斷方法及實驗裝置.中國G01N33/24. 2004.01.21],將單一盒體分成兩室，清潔土和污染土放在盒 體的兩室，蚯劃由人為投放入盒體內，沒能充分利用蚯蚓的自主選擇回避 能力，人為主觀影響因素較大； 一次只能對一種土樣進行實驗，重復實驗 和平行實驗需要在其它盒內進行，由于不同盒內的水分光照等條件難以保持完全一致導致重復性變差；蚯蚓只能在盒體兩室的底層移動，自由移動 的可能性降低；回避槽內土壤的濕度不可調節(jié)。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種利用蚯蚓回避原理快速對污染土壤修復效 果的評價裝置及其方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為評價的裝置由蚯蚓回避室和含水調節(jié)盤組成，蚯蚓回避室置于含水調 節(jié)盤上兩者之間設有紗網(wǎng)，在蚯每l回避室內同軸設有中央分室，其內設有 光源；蚯每l回避室與中央分室之間的空隙設有擋板，分隔成多個分別盛有 清潔土壤和污染土的蚯蚓回避分室，各蚯蚓回避分室上設有遮光板，擋板 上及中央分室的四周開有蚯蚓逃逸孔；在蚯蚓回避室底部開有水分調節(jié)孔。蚯蚓回避室與中央分室之間的空隙設有多個擋板分隔成多個蚯蚓回避 分室，相鄰的蚯每l回避分室分別盛有清潔土和污染土。所述中夾分室內設有封堵蚯蚓逃逸孔的隔板。所述蚯劃回避室尺寸小于含水調節(jié)盤。評價裝置的使用方法在含水調節(jié)盤內填滿花泥，加水至飽和狀態(tài)； 將清潔土和污染土依次分裝在，通過擋板4使蚯蚓回避室1與中央分室3 之間的空隙分隔成的多個蚯蚓回避分室內，并將蚯蚓回避室水平放置在含 水調節(jié)盤上，并保持含水量調節(jié)托盤中花泥的含水量，使蚯蚓回避室內土 壤達到合適釣持水量；再將蚯蚓放置在中央分室內，利用中央分室內光源 對蚯蚓進行光照，同時用遮光板遮蓋在各蚯蚓回避分室上，待蚯蚓全部轉 入土壤中后將裝置置于25土rC恒溫室內靜止放置72小時，而后用隔板封堵中央分室上的蚯蚓逃逸孔，檢測各回避分室內蚯蚓數(shù)量。本發(fā)明所具有的優(yōu)點1. 充分利用蚯蚓的自主選擇回避能力。本發(fā)明蚯蚓不直接投加到土壤當 中，而是投入到裝置的中間分室，對中間分室進行光照，通過蚯蚓對光的 回避性使蚯蝴自主選擇進入不同的土壤中。2. 本發(fā)明的實驗裝置可同時測定多個土壤樣品，并通過帶孔隔板的插 拔，實現(xiàn)一次對多個土壤樣品或不同土壤樣品的測定。3. 蚯頓可以在多個回避分室內自由活動，本發(fā)明在不同分室的擋板上 平均設置20個直徑1.5cm的逃逸孔，逃逸孔總面積占隔板面積的40%。蚯頓可以在各回避分室的不同層面內自由移動。4. 本發(fā)明實驗裝置設有含水量調節(jié)托盤，托盤內鋪有5cm高的花泥， 通過對花泥濕度的調節(jié)來調節(jié)土壤樣品的濕度，并保持各實驗土壤樣品的濕度一致。5.本發(fā)明實驗裝置體積小，便于攜帶，適合現(xiàn)場評價。
圖1為本發(fā)明實驗裝置的結構示意圖。圖2為本發(fā)明實驗裝置的剖面示意圖。 圖3為本發(fā)明實驗裝置的俯視示意圖。 圖4為本發(fā)明實驗裝置的俯視示意圖。主要標號為1.蚯蚓回避室、2.含水調節(jié)盤、3.中央分室、4.擋 板、5.蚯頓回避分室、6.遮光板、7.蚯蚓逃逸孔、8.水分調節(jié)孔、9.紗網(wǎng)、10.隔板。 ^體《lfe力《下面結合以下實施例及附圖給出本發(fā)明的詳細說明。如圖1、圖2所示，評價的裝置利用蚯躬l對污染土壤的回避行為制成的， 由蚯頓回避室1和含水調節(jié)盤2組成，蚯蚓回避室1置于含水調節(jié)盤2上 兩者之間設有紗網(wǎng)9，在蚯蚓回避室1內同軸設有中央分室3,其內設有光 源；蚯蚓回避室1與中央分室3之間的空隙設有四塊不透水的擋板4，分隔 成4個梯形分別盛有清潔土壤和污染土的蚯蚓回避分室5 (參見圖1),清 潔土壤和污染土壤間隔放置(參見圖3);各蚯每l回避分室5上設有遮光板 6,擋板4上及中央分室3的四周開有蚯蚓逃逸孔7,使各空間相通，保證 蚯蟲l在各回避分室5之間可以自由移動；在蚯糊回避室1底部開有水分調 節(jié)孔8,保持蚯蚓回避室1內土壤濕度，并限制蚯蚓通過水分調節(jié)孔8進入 含水調節(jié)盤2;含水調節(jié)盤2內盛有花泥。所述不同分室的擋板4上平均設置20個直徑1. 5cm的蚯蚓逃逸孔7, 蚯蚓逃逸孔7總面積占擋板4面積的40%，紗網(wǎng)9為100目。所述中央分室3內設有封堵蚯蚓逃逸孔7的隔板10,所述蚯蚓回避室 1尺寸為20 x 20 x 10cm小于含水調節(jié)盤2。評價方法在含水調節(jié)盤內填5cm厚花泥，加水至飽和狀態(tài)；將750g 土量，高度8cm的清潔土和污染土依次分裝在，通過用不透水的擋板4使 蚯剁回避室1與中央分室3之間的空隙分隔成的多個蚯蚓回避分室內，并 將蚯蚓回避室水平放置在含水調節(jié)盤上，并保持含水量調節(jié)托盤中花泥的 含水量，使蚯蟲引回避室內土壤達到合適的持水量；再將蚯蟲引放置在中央分 室內，利用中央分室內光源對蚯蚓進行光照，同時用遮光板遮蓋在各蚯蚓回避分室上，待蚯每l全部轉入土壤中后，將裝置置于25士rc恒溫室內靜止放置72小時，而后用隔板封堵中央分室上的蚯頓逃逸孔，檢測各回避分室 內蚯蟈數(shù)量。 實施例2與實施例l不同之處在于蚯躬l回避室1與中央分室3之間的空隙設有8個擋板4分隔成8個蚯的聚集誘導發(fā)光變化原理，能夠在儀器上使用，也可以通過表面形態(tài)的變化， 通過肉眼觀察使用。本方法分為三個部分進行，第一部分基材表面處理。第二部分涂膜制 備。第三部分使用。所用原料 0D0PB-DBC石英玻璃普通玻璃、金屬板材等 方法如下第一步基片處理基片作為本傳感器的在體，基片的材質可以選用多種材 料如石英片、普通玻璃片、金屬片(比如鉑、金、銀、銅等)。材料的形狀可以 任意選擇，以矩形片狀最佳，基片在使用前，需要經(jīng)過預處理，將基片(石英 片或玻璃片)用混合溶液(濃硫酸雙氧水=1: 1)進行浸泡，除去其上可能 的雜質。金屬基片采用有機溶劑如氯仿、乙腈、乙醇、DMSO等進行清洗。第二步薄膜制備將0D0PB-DBC (純度〉98%)在127-U0。C之間加熱熔融在 基片上進行均勻涂覆，基片上ODOPB-DBC數(shù)量為10g/cm2-lxl0—'g/cm2,或者通 過將化合物ODOPB-DBC溶于氯仿或者乙腈、二氯曱烷、THF等有機溶劑，濃度在 lmol/1 - lX10－6mol/l。將溶液通過勻膠機將溶液均勻涂覆在基材表面，通過常 溫或20-250。C加熱條件下蒸發(fā)有機溶劑后，在表面獲得ODOPB-DBC10g/cm2-l x 10—7/cm2的涂覆層，并通過加熱至130-250。C之間，加熱0. l-5分鐘，使涂覆 層ODOPB-DBC獲得無定形涂覆層。第三步檢測將本薄膜檢測器置于可能產(chǎn)生的有機氣氛中，放置，如本薄膜有 迅速的轉變，如由透明轉變?yōu)榉峭该鲬B(tài)，則可認為由氯仿、曱醇、乙醇等物質 存在，如在較長時間內本薄膜產(chǎn)生變化，薄膜由透明狀態(tài)轉變?yōu)椴煌该?，則有 有機溶劑存在；在偏光顯微鏡下觀察有附圖三或類似的晶體雙折射出現(xiàn)，可以 進一步確定該物質的種類。具體相應速度與結晶形態(tài)見附圖2 (氣體響應速度
權利要求
1. 一種污染土壤修復效果快速評價的裝置，由蚯蚓回避室和含水調節(jié)盤組成，其特征在于蚯蚓回避室(1)置于含水調節(jié)盤(2)上兩者之間設有紗網(wǎng)(9)，在蚯蚓回避室(1)內同軸設有中央分室(3)，其內設有光源；蚯蚓回避室(1)與中央分室(3)之間的空隙設有擋板(4)，分隔成多個分別盛有清潔土壤和污染土的蚯蚓回避分室(5)，各蚯蚓回避分室(5)上設有遮光板(6)，擋板(4)上及中央分室(3)的四周開有蚯蚓逃逸孔(7)；在蚯蚓回避室(1)底部開有水分調節(jié)孔(8)。
2. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于蚯蚓回避室(l)與中央分 室(3)之間的空隙設有多個擋板(4)分隔成多個蚯蟈回避分室(5)，相 鄰的蚯剁回避分室(5)分別盛有清潔土和污染土。
3. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于所述中央分室(3)內設 有封堵蚯蚓逃逸孔(7)的隔板(10)。
4. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于所述蚯蟈回避室(1)尺 寸小于含水調節(jié)盤(2)。
5. —種如權利要求1所述的污染土壤修復效果快速評價裝置的使用方 法，其特征在于在含水調節(jié)盤內填滿花泥，加水至飽和狀態(tài)；將清潔土 和污染土依次分裝在，通過擋板使蚯蚓回避室與中央分室之間的空隙分隔 成的多個蚯躬l回避分室內，并將蚯賴回避室水平放置在含水調節(jié)盤上，并 保持含水量調節(jié)托盤中花泥的含水量，使蚯蟲引回避室內土壤達到合適的持 水量；再將蚯蚓放置在中央分室內，利用中央分室內光源對蚯擲進行光照， 同時用遮光板遮蓋在各蚯蚓回避分室上，待蚯蟲引全部轉入土壤中后將裝置 置于25土rC恒溫室內靜止放置72小時，而后用隔板封堵中央分室上的蚯 蚓逃逸孔，檢測各回避分室內蚯每l數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及污染土壤修復效果快速評價，具體地說是一種污染土壤修復效果快速評價的裝置及其方法。具體為實驗裝置由含水量調節(jié)托盤和回避室兩部分組成；含水量調節(jié)托盤內裝有花泥；再分別將污染土壤和清潔土壤裝入用不透水隔板建成回避室的分室內，清潔土和污染土間隔放置；將回避室水平置于含水量調節(jié)托盤上方，擋板上及中央分室的四周開有蚯蚓逃逸孔；在蚯蚓回避室底部開有水分調節(jié)孔。
文檔編號G01N33/24GK101231277SQ20071001016
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權日2007年1月24日
發(fā)明者任麗萍, 周啟星, 爽 崔, 雷 晁, 蘇 陳 申請人:中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所