[发明专利]一种非饱和土柱系统及其应用方法

权利要求书

1.一种非饱和土柱系统，其特征在于，包括进料泵、测重装置、非饱和土柱机构和出料泵，其中进料泵、非饱和土柱机构和出料泵顺次连接，测重装置用于测量非饱和土柱机构的质量。

2.根据权利要求1所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，所述非饱和土柱机构的内部从下往上依次设置有隔离层、第一石英砂层、供试土壤层和第二石英砂层。

3.根据权利要求2所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，所述隔离层包括亲水尼龙膜层，隔离层的孔径为8～20μm，隔离层的厚度为0.01～0.1cm。

4.根据权利要求2或3所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，所述非饱和土柱机构的形状为棱柱或圆柱，所述非饱和土柱机构的高度为5～15cm，底面积为75～120cm²。

5.根据权利要求4所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，所述第一石英砂层和第二石英砂层的厚度独立的为3～8mm，石英砂的粒径为0.07～0.2mm。

6.根据权利要求5所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，所述隔离层、第一石英砂层、供试土壤层和第二石英砂层的总高度≤非饱和土柱机构外壳高度。

7.根据权利要求5或6所述的一种非饱和土柱系统，其特征在于，还包括淋水器，淋水器位于非饱和土柱机构顶侧。

8.使用权利要求1～7任一项所述的一种非饱和土柱系统进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向非饱和土柱机构的底侧通入CO₂气体；

2)结束通气之后，通过进料泵由非饱和土柱机构的底侧通入背景溶液，得到饱和土柱后停止从底侧通入背景溶液；

3)通过进料泵在非饱和土柱机构的顶侧通入背景溶液；

4)打开出料泵，调整进料泵和出料泵的流速，直至土柱内水分饱和度降至实验要求的饱和度条件，然后调整至进料泵和出料泵流速相等，读取测重装置读数，得到非饱和土柱；

5)将步骤4)中的背景溶液替换为试验溶液，进行试验，试验结束后采用背景溶液洗脱，然后测量相关参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中通入CO₂气体的时间为6～10h，通入CO₂气体的速率为1～5mL/min；

所述背景溶液为氯化钙溶液，氯化钙溶液的摩尔浓度为8～15mmol/L。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中达到实验要求的饱和度条件前，进料泵的流速小于出料泵的流速；

所述步骤5)中的试验溶液为待测有机物、示踪溴离子和氯化钙的混合溶液；待测有机物的浓度为0.5～5mg/L，示踪溴离子的浓度为28～32mg/L，氯化钙的浓度为9.8～9.9mmol/L。