一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置及方法

技术特征：
1.一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：包括上端开口的环形水槽、盖设于环形水槽上端开口的活动式密闭盖、设于环形水槽的温度控制器、电磁流速仪和变频循环泵、微孔曝气单元、网状金属板、与环形水槽连通的化学氧化投加单元，其中若干网状金属板呈竖直间隔设于环形水槽中，网状金属板上均匀布设有微生物固定化材料，微孔曝气单元设于网状金属板一侧，化学氧化投加单元用于向环形水槽加入加速老化微塑料的化学物质，所述活动式密闭盖内布设有光源；所述温度控制器用于实时控制和观测水槽内水体温度，所述电磁流速仪用于实时显示水体流速及流量；所述变频循环泵用于根据电磁流速仪检测的实时流速和实时流量控制水体在预设的流速及流量。2.根据权利要求1所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：所述加速老化微塑料的化学物质包括芬顿试剂、过氧化氢、过硫酸盐、臭氧中的一种或几种的混合。3.根据权利要求1所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：所述微孔曝气机上设有曝气管，所述微孔曝气机通过曝气管向水体曝气充氧气或氮气。4.根据权利要求1所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：所述环形水槽的直线管道长度为2000mm，两端弯道内径为400mm，外径500mm，槽管截面为长方形，高120mm
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宽100mm。5.根据权利要求1所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：所述网状金属板为长方形，高100mm
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宽80mm。6.根据权利要求1所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置，其特征在于：所述光源采用日光灯、氙灯或紫外灯。7.一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述老化装置进行，所述方法包括如下步骤：(a)模拟微塑料老化试验所需的流域水环境、水力学条件：打开活动式密闭盖，向环形水槽中加入含微塑料的水样，基于待模拟水域水环境条件和水力学条件，通过进水口添加电解质、外源污染物、悬浮泥沙，通过温度控制器、电磁流速仪、变频循环泵和微孔曝气机相互配合，模拟微塑料老化试验所需的流域水环境、水力学条件，其中水环境条件包括实际水温、溶解氧、ph、外源污染物，所述水力学条件包括流速、悬浮泥沙；(b)光辐射老化微塑料模拟试验：基于步骤(a)模拟微塑料老化试验的流域水环境、水力学条件，启动活动式密闭盖内布设的光源，微塑料聚合物吸收光能量形成聚合物自由基，通过氧加成和氢提取形成氢过氧化物，然后通过光化学反应导致微塑料长链的断裂或交联，实现不同类型光源模拟微塑料老化试验；(c)化学氧化老化微塑料模拟试验：基于步骤(a)模拟微塑料老化试验的流域水环境、水力学条件，启动化学氧化投加单元添加加速老化微塑料的化学物质，利用产生的强活性自由基与微塑料发生氧化反应，加速老化微塑料过程；(d)微生物老化微塑料模拟试验：基于步骤(a)模拟微塑料老化试验的流域水环境、水力学条件，将微生物固定化材料平铺均匀固定在网状金属板上，然后将网状金属板插入装置插槽内，实现微生物固定化材料上微生物酶的生长和富集，微生物酶进入到微塑料聚合物的活性位置发生渗透作用，使微塑料的长链断裂，生成较为稳定的小分子产物。8.根据权利要求7所述的一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化方法，其特征在
于：所述加速老化微塑料的化学物质包括芬顿试剂、过氧化氢、过硫酸盐、臭氧中的一种或几种的混合。

技术总结
本发明提供一种模拟自然条件下流域水环境微塑料老化装置及方法，该装置包括上端开口的环形水槽、盖设于环形水槽上端开口的活动式密闭盖、设于环形水槽的温度控制器、电磁流速仪和变频循环泵、微孔曝气单元、网状金属板、与环形水槽连通的化学氧化投加单元，其中若干网状金属板呈竖直间隔设于环形水槽中，网状金属板上均匀布设有微生物固定化材料，微孔曝气单元设于网状金属板一侧，化学氧化投加单元用于向环形水槽加入加速老化微塑料的化学物质，所述活动式密闭盖内布设有光源。本发明可进行单一因素对微塑料老化的测试，也可以同时引入多种试验因素对微塑料老化的综合模拟测试，操作便捷，可广泛应用于流域水环境微塑料老化模拟研究。研究。研究。


技术研发人员：林莉 董磊 潘雄 孙婷婷 赵科锋 罗慧萍 翟文亮
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2022/6/14