[发明专利]环境污染物在地下水不同含水层中迁移转化的模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染物对地下水污染的研究，特别是一种环境污染物在地下水不同含水层中迁移转化的模拟装置。

背景技术

在上世纪末，碳和一些金属氧化物纳米材料陆续被人们发现，人类从此进入了纳米时代。随着纳米材料的大量运用，例如氧化石墨烯、富勒烯纳米颗粒等新材料在生活的各个方面都得到了大量的应用。因此大规模生产和应用导致其进入环境中，尤其当人们合成出改性后的纳米材料，其具有良好的分散性能因而能够穿透地表土壤层进入地下水含水系统中对地下水进行污染。纳米材料逐渐演变成对地下水环境造成潜在威胁的环境污染物。

这类环境污染物是近些年才出现的污染物，它在自然界中的含量低，并不是很普遍。但是随着工农业的发展，这些环境污染物的环境污染效应必然会凸显。目前人们对它的了解处于初始阶段，所以为了系统的研究其在地下水环境中的行为，必须考虑在不同的含水条件、不同的水化学场、水力压力场等因素的影响。本发明结合上述所需考虑的方面，能够有效的揭示这类环境污染物的迁移规律。

纳米颗粒等环境污染物对地下水污染的研究迫在眉睫，其中这类环境污染物在地下水含水层中的迁移和转化规律是解决地下水污染问题的先决条件。室内物理模拟研究能够控制地下水含水系统的水力条件和含水层性质，如设置水头高度、多孔介质性质、流动相的水化学条件等变量。能够模拟出在不同条件下环境污染物在地下水不同含水层中的迁移过程，从而得出相关的结论。

发明内容

本发明目的在于针对上述存在问题，提供一种环境污染物在地下水不同含水层中迁移转化的模拟装置，该装置可以模拟不同地下水含水层渗流场、地下水水化学场等不同外界环境条件，研究不同环境条件下，污染物迁移转化的规律。

本发明的技术方案： 

一种环境污染物在地下水不同含水层中迁移转化的模拟装置，包括蓄水装置、上游水头调节装置、含水层模拟装置、样品投放装置、抽注水井装置和下游水头调节装置，蓄水装置包括抽水泵和水箱，抽水泵进口通过水管与水箱连接；上游水头调节装置，由蓄水盒和螺旋杆组成并通过螺纹连接，通过螺旋杆的旋转调节蓄水盒的高度，螺旋杆支撑于铁架台上，蓄水盒内设有隔板并将蓄水盒分隔为前蓄水盒和后蓄水盒，前蓄水盒和后蓄水盒底部分别设有前出水口、后出水口，前出水口通过硅胶管与水箱连接，后出水口通过硅胶管与含水层模拟装置的箱体连接，抽水泵出口通过水管与后蓄水盒连接；含水层模拟装置为带有顶盖的有机玻璃箱体并固定于底座上，箱体内垂直固定有两块包覆有200目纱网的多孔有机玻璃板将箱体分隔为上游水槽、渗流槽和下游水槽，上游水槽底部设有进水口，下游水槽底部设有出水口，箱体侧壁上设有35个取样孔并通过设置有于侧壁上的35个取样孔直通铜管固定，其中纵向设有间距相同的五列取样孔，每列横向设有间距相同的七个取样孔，每个取样孔直通铜管的外端连接有铜质宝塔和硅胶管，直通铜管的外端与铜质宝塔之间设有200目致密纱网并利用硅胶垫片密封，硅胶管上设有止水夹；箱体顶盖上固定有七个测压探头并通过导线与水力压力监测仪连接构成水压监测装置，其中两个测压探头分别位于上游水槽和下游水槽部分，五个测压探头别位于渗流槽部分并分别与五列取样孔对应，下游水槽的外壁上固定有四个电极直通铜管，pH电极、电导电极、溶氧电极和氧化还原电位电极分别穿过电极直通铜管并利用硅胶垫片密封，pH电极、电导电极、溶氧电极和氧化还原电位电极分别通过导线与监测表连接构成水化学场监测装置；样品投放装置包括注射器泵、注射器、直通阀和多孔陶瓷头，注射器泵与注射器连接，直通阀设于注射器的出口并通过四氟乙烯管、有机玻璃管和硅胶管与多孔陶瓷头连接，其中硅胶管和多孔陶瓷头伸入含水层模拟装置的箱体内；抽注水井装置包括抽注水泵和模拟水井管并通过管道连接，模拟水井管垂直设于含水层模拟装置的箱体内，模拟水井管管壁均布渗水孔，通过用胶带封堵渗水孔调节井渗水层的厚度；下游水头调节装置与上游水头调节装置结构基本相同，但隔板两边的蓄水盒底部分别设有输水口和排水口，其中蓄水盒的输水口通过硅胶管与含水层模拟装置的箱体底部出水口连接。

本发明的优点是：该装置可以模拟饱水带中的承压水含水层、潜水含水层，也可以模拟包气带中毛细水带等；可以根据所模拟含水层性质的需要灵活多变的设置含水层的性质；通过对渗流场，水力压力场、水化学场的监测，用物理模拟的方式揭示纳米颗粒等类型环境污染物在地下水含水层中的迁移转化规律。

附图说明 

图1为该模拟装置结构示意图。

图2为该模拟装置中样品投放装置部分放大示意图。

图3为该模拟装置中水力压力监测装置部分放大示意图。