專利名稱：用于研究淹水條件下水-沉積物界面重金屬釋放和形態(tài)變化模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于研究高水位條件下水-沉積物界面重金屬釋放和形態(tài)變化的模擬裝置，屬于環(huán)境科學、環(huán)境工程領域。
背景技術：
在我國北方地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展和人口增加引起大量污染物的排放，引起水體嚴重污染。同時，為最大限度利用有限水資源，許多人工閘壩得到修建，這也阻斷河流連續(xù)性，減弱河流型濕地自我凈化功能，造成水環(huán)境水生態(tài)持續(xù)惡化。水體中污染物，尤其是重金屬容易富集在懸浮顆粒物中，隨著懸浮顆粒在河流濕地中沉降，重金屬等污染物進入河流水環(huán)境并在其中累計。濕地沉積物是重金屬的匯，也是其長期釋放的源頭。當環(huán)境條件改變時，沉積物重金屬將再次釋放到環(huán)境水體中，引起二次污染。 閘壩修建造成沉積物長期淹沒在水下，在污染點源得到控制以后，沉積物重金屬釋放極有可能成為庫區(qū)水體的重要來源。沉積物中重金屬釋放與其賦存形態(tài)有明顯關系，每種重金屬形態(tài)釋放風險和影響因素各有不同。重金屬釋放主要發(fā)生在沉積物-水界面，該界面水體中DO，ORP, pH有可能是控制重金屬釋放和沉積物形態(tài)變化主要因素。尤其是長期淹水條件下造成DO和ORP值顯著降低，形成厭氧還原條件。在此條件下，鐵，錳等氧化物極易轉化為低價態(tài)，游離的Mn2+，F(xiàn)e2+，從土壤中釋放，使鐵錳氧化態(tài)物減少并釋放。同時，與之結合的重金屬物質(zhì)可能釋放到環(huán)境條件下。厭氧條件下，土壤中有機質(zhì)氧化分解速度得到減緩，有機質(zhì)累積量增加，可能為游離重金屬再次吸附提供位點，引起重金屬形態(tài)變化。長期淹水條件導致水體PH降低，大量增加的H+可能引起沉積物形態(tài)中碳酸鹽結合態(tài)重金屬的溶解和釋放。因此，通過原位柱樣的采集和實驗室淹水條件的模擬，現(xiàn)場測定沉積 物-水界面上DO，ORP, pH變化，模擬大壩蓄水，長期淹水條件下引起的沉積物重金屬形態(tài)變化和影響因素和釋放濃度。得出北方地區(qū)，閘壩修建后，沉積物中重金屬的變化和驅(qū)動規(guī)律，同時根據(jù)相關數(shù)據(jù)，估算重金屬釋放通量，對于河流重金屬質(zhì)量控制，水文調(diào)控和流域生態(tài)恢復具有理論研究意義。

發(fā)明內(nèi)容
研發(fā)一種適用于我國閘壩修建，探討淹水條件下沉積物重金屬的釋放過程，研究水體與沉積物界面在物理化學條件變化下，重金屬釋放和風險的變化。為實現(xiàn)此目的，本研究采用的技術方案是利用原位采集的沉積物樣品，放入有機玻璃透明管中，安裝在線測定沉積物-水DO，ORP, pH的儀器和抽取樣品的管路，形成連續(xù)監(jiān)測淹水條件下，沉積物-水界面物理化學條件變化，最終導致重金屬釋放和沉積物中形態(tài)變化的一種直觀模擬裝置(圖I)。本發(fā)明主要有以下特點I)利用統(tǒng)一規(guī)格的有機玻璃管，穩(wěn)定控制水位
根據(jù)長年觀測大壩蓄水后，污染土壤的淹水深度，設定相應水位，模擬高水位，穩(wěn)定蓄水后沉積物和水體變化狀態(tài)。2)在線監(jiān)測沉積物-水界面的物理化學條件變化將帶有防水管路的探頭和采樣軟管，捆綁后固定置于沉積物Icm處，利用單表探頭，在線監(jiān)測該位置的D0，0RP，pH變化并按固定時間采集水樣。能夠長期監(jiān)測固定水體物理條件變化和即時采樣。


圖I為本發(fā)明管道剖面圖。圖2為本發(fā)明在實驗室模擬應用圖。
I采樣口 2沉積物-水界面
具體實施例方式下面結合實例對本發(fā)明的實質(zhì)及具體實施方式
作進一步闡明本發(fā)明為一種適用于中國北方水庫修建，污染排放后沉積物污染，研究其在高水位條件下,物理化學條件(DO，ORP, pH)變化對沉積物-水界面重金屬釋放和沉積物內(nèi)部重金屬賦存形態(tài)變化。實現(xiàn)對淹水條件下重金屬釋放風險的評估。在淹水條件下，對于污染后沉積物重金屬形態(tài)變化和影響因素做進一步分析，研究，為流域沉積物質(zhì)量變化及水文條件變化帶來的影響，提供準確和連續(xù)的在線監(jiān)測。本發(fā)明具體的應用方法結合實施例進行闡述實例I :北方典型河流型濕地一三門峽水庫支流，宏農(nóng)澗河河口，水體污染嚴重，沉積物中重金屬含量達到危險程度，污染最為嚴重的Cd平均含量高達2. 12mg/kg。河口水位變化明顯，大壩蓄水后，河口水位在I. 0-1. 6m之間變化，蓄水時間超過2個月。在溫室內(nèi)，依照設計，布設表頭如圖2所示，每天分上，中，下，夜四個時段監(jiān)測物理化學條件(D0，0RP，pH)變化，并于夜晚取水樣20cm，酸化后保存于4°C冰箱，最后補水維持最初水位(I. 2m)，連續(xù)監(jiān)測30天。
權利要求
1.本發(fā)明涉及一種適用于研究高水位條件下水-沉積物界面重金屬釋放和形態(tài)變化的模擬裝置，其特征為以柱樣透明有機玻璃管控制水位波動，工業(yè)在線的防水探頭在線監(jiān)測物理化學(DO，ORP, pH)條件變化，探討高水位條件下沉積物重金屬釋放和沉積物形態(tài)變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于研究高水位條件下水-沉積物界面重金屬釋放和形態(tài)變化的模擬裝置，屬于環(huán)境科學、環(huán)境工程領域。適用于中國北方水庫修建，污染排放后沉積物污染，研究其在高水位條件下，物理化學條件(DO，ORP，pH)變化對沉積物-水界面重金屬釋放和沉積物內(nèi)部重金屬賦存形態(tài)變化。實現(xiàn)對淹水條件下重金屬釋放風險的評估。在淹水條件下，對于污染后沉積物重金屬形態(tài)變化和影響因素做進一步分析，研究，為流域沉積物質(zhì)量變化及水文條件變化帶來的影響，提供準確和連續(xù)的在線監(jiān)測。
文檔編號G01N33/18GK102735810SQ201110089428
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者單保慶, 唐文忠, 張洪, 敖亮 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心