[发明专利]三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置

说明书

一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置，其特征在于：带刻度的储雨水箱的下部出水口与水泵的进水口相连，水泵的出水口通过导水管把人工模拟雨水送至与导水管另一端相连的喷头，实验土槽放置在氨气采样桶的底部，焊接了氨气采样支架，实验土槽开有四个采样口，实验土槽右侧放置有带刻度的接水槽，接水槽一侧有导水管与水槽相连；氨气采样瓶固定在在氨气采样支架上，一端接在氨气采样瓶上，另一端接有大气采样器，大气采样器与氨气空白样采样瓶连接，采样瓶固定在氨气空白样采样桶的氨气空白样采样支架上，放置在氨气采样桶底部的实验土槽的结构从上至下分别为，表面雨水滞留层、土壤覆盖层、植被及种植土壤层和碎石层。

(一)技术领域

本发明涉及一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置，它主要用于人工模拟降雨作用条件下，设计的植物滞留元中铵态氮在气液固三相中迁移转化的动态平衡关系的研究，属于环境工程和生态工程领域。

(二)背景技术

植物滞留元作为城市非点源控制的最佳管理措施之一，对城市非点源污染的控制效果较显著。土壤中的氮素有多种存在形态,可归为无机态氮和有机态氮2大类。土壤无机氮主要包括铵态氮、硝态氮以及有机质矿化、分解过程中产生的氮氧化物等。在生物圈的氮素循环中，氮素以氨的形式输入，经过微生物的同化、氨化、硝化、异化性硝酸盐还原等生物转化作用及其相伴的迁移运动，最终以氮气的形式输出。植物滞留元由滞留层、覆盖层、土壤种植层、砂石层及碎石层组成，目前，降雨径流收集到的雨水在植物滞留元中的氮的迁移转化机理还不太清楚，尤其对植物滞留元中铵态氮在气液固三相中的动态平衡模拟研究还没有较好的实验方法。

国内外研究者虽然进行了一些关于氮元素在植物滞留元中迁移转化的相关室内和现场实验，但将人工模拟降雨作用条件下，动态考虑植物滞留元中氨态氮在气固液三相中的平衡模拟过程，构建人工模拟降雨条件下氨态氮在气固液三相中动态平衡模拟控制的植物滞留元实验装置也未见报道。

在评价植物滞留元中氮元素的迁移转化过程影响的研究中，迫切需要氨态氮的气固液三相动态模拟平衡实验来获取相关技术参数。对城市降雨和径流中氮元素的迁移转化过程，人工模拟降雨条件下气液固三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置能反映植物滞留元在不同雨强、不同类型植物、不同介质成分及深度、不同空间和时间等对氨态氮在气液固三相中的动态分布的影响，通过氨态氮在三相中动态平衡模拟实验来获取氨态氮运移及动态平衡的相关技术参数，因而能满足实际工程应用的各种要求。研究降雨径流中氨态氮在植物滞留元中长时间运移机理的动态变化过程急需通过模拟实验来完成。

针对实验需求本发明对人工模拟降雨径流作用条件下一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置进行设计。为此，本实验装置提供人工模拟降雨径流作用条件下一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置，能够确定铵态氮在气液固三相中的动态平衡情况，对模拟铵态氮在系统中分布分析提供有效、可行、可靠的实验装置。

(三)发明内容

1、目的：

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置。该装置实验机理清晰、操作简便、结构简单、经济实用，适用于模拟城市降雨径流实验的一种气液固三相中铵态氮的动态模拟控制研究。

2、技术方案：

见图1所示，本发明一种三相介质中铵态氮的动态模拟控制的植物滞留元实验装置，它包括带刻度的储雨水箱、储雨水箱盖、水泵、导水管、弯头、喷头、氨气采样桶、氨气采样支架、实验植物、实验土槽、第一采样口、第二采样口、第三采样口、第四采样口、导水管、带刻度的接水槽、接水槽盖、大气采样器、氨气采样管、氨气采样瓶、氨气空白样采样管、氨气空白样采样瓶、氨气空白样采样支架、氨气空白样采样、表面雨水滞留层、土壤覆盖层、植被及种植土壤层和碎石层。它们之间的位置连接关系是：