[发明专利]一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置

说明书

技术领域：

本发明属于海滩石油污染与修复领域中的设备制造技术，涉及一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，为研究海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术等科学问题，提供较为精确的技术方案以及适用的实验方法和装置。

背景技术：

石油污染是国际上最为关心的海洋环境和生态问题之一,由于海上石油的勘探、开采、炼制以及与之有关工业的发展，海上交通运输的繁忙，溢漏油事故时有发生，使大量石油进入海洋。据统计，全球每年进入海洋的石油大约有320万吨。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、降解以及向岸边聚集滩涂吸附、或再释放重新进入海洋环境等过程，又会造成二次污染。因此，开展海洋滩涂石油污染的基础性研究，对于海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术，具有重要的科学意义和实际应用价值。

目前，对于海洋沙质滩涂石油污染物吸附与释放过程的研究主要是采用达西实验仪、水平或铅垂土柱实验以及现场采样实验等单项实验手段，模型实验的尺度相对较小，难以达到与实际接近的实验条件，难以实现海洋沙质滩涂石油污染的综合性实验研究；目前，人们对沙质滩涂地下立面二维石油污染问题的系统研究尚属空白。因此，对沙质滩涂石油污染的基础性实验研究是海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术发展过程中急需解决的一大问题，要对海洋滩涂石油污染的基础性问题进行系统的研究，就必须要开发一套较为完善的实验装置，该装置及其方法的开发，要注意到在自然曲线坐标系下海洋沿岸线的一维特征，紧扣海洋滩涂向垂直于海岸线的陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与污染特征，进行概化处理，力求既使问题得到相应的简化，又能抓住问题的主要特征和影响因素。第一，对于海洋溢漏油事故，会在海洋表面迅速扩展成油膜，进而在风浪和海流作用下随风漂移扩散，向岸边聚集滩涂吸附。再在潮汐和海浪的作用下，形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染问题，这一点在垂直于海岸线的各个剖面上都是类似的，即可在瞬时向实验模型中的“海洋”投加石油来模拟垂直于海岸线剖面油污染物的二维渗透扩散、吸附与释放问题；第二，对于含油废水形成的海岸带污染，会形成油包水和水包油乳化油滴的悬移扩散和溶解等过程，同样会形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染问题；第三，对于海洋滩涂的油污染问题，其解决途径有石油污染物的微生物降解与生物修复技术，研究单元的控制体通常也是取单位长度的海岸带剖面进行分析，海岸带每个剖面的差异性都可以采用变量表示，如海岸带剖面地形与尺度、海水位与地下水位变化、海水含盐度、砂土级配、密实度、孔隙率、含水层与包气带厚度以及降水强度等。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种沙质滩涂地下立面二维石油污染实验装置，解决常规实验技术中无法考虑的立面二维、波浪、地面降水、海水位与地下水位变化的难题，为研究海洋滩涂石油污染物吸附与释放过程以及石油污染物的微生物降解与生物修复技术问题，提供精确的技术实验装置。

为了实现上述目的，本发明涉及的海洋沙质滩涂石油污染的综合实验方案为：以垂直于海岸线的立面二维剖面为研究的出发点，建立包括海岸带水体、沙质滩涂以及地下透水和不透水层的钢构架实验槽体，在海岸带发生溢漏油事故或海水遭受含油废水污染时，通过向海岸带水体投加一定量的石油或含油废水、调节海水位、地下水位、变频传动造波系统以及可能发生的降水过程等条件，形成由岸滩向陆地方向和铅垂向下的二维渗透扩散与油污染物分布，采样测试沙质滩涂以及地下透水层中的含油浓度分布和石油吸附强度分布以及释放量等指标，掌握沙质滩涂地下二维石油污染物的迁移转化规律，进而在上述条件下进行石油污染物的微生物降解与生物修复技术实验研究。