[發(fā)明專利]原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器及其采樣方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910304785.0
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101608982A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王圣瑞;金相燦;儲(chǔ)昭升;吳豐昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N1/10
• 分類號(hào): G01N1/10
• 代理公司: 北京國(guó)林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李桂玲;李富華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及湖泊沉積物中與沉積物界面上覆水水中污染物的分析，特別涉及一種原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器及其采樣方法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)淺水湖泊污染嚴(yán)重，沉積物是其重要的污染源。特別是隨著流域的城市化進(jìn)程與工農(nóng)業(yè)發(fā)展，過量的污染物蓄積在沉積物中，累積在沉積物中的大量污染物在一定條件下，通過形態(tài)變化、界面特性改變與釋放等途徑嚴(yán)重影響湖泊上覆水的質(zhì)量，造成湖泊持續(xù)的高污染。如淺水湖泊沉積物的氮磷釋放，可造成湖泊持續(xù)的富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重影響治理效果，威脅湖泊生態(tài)系統(tǒng)安全和水質(zhì)安全。沉積物-水界面是湖泊生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)與界面，特別是界面pH、氧化還原電位和生物組成等的變化，對(duì)湖泊水環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)有著極為重要的影響。因此，沉積物-水界面始終是國(guó)內(nèi)外湖沼學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)與研究重點(diǎn)。準(zhǔn)確獲取原位沉積物-水界面的水質(zhì)樣品以及不同深度沉積物間隙水樣品是定量研究沉積物污染通量、評(píng)價(jià)沉積物污染特征以及研究湖泊沉積物-水界面的微環(huán)境特征等的關(guān)鍵。

對(duì)沉積物-水界面過程的研究，通常先從湖泊中取出沉積物，而后采用破壞性的離心或壓榨方法，間接從沉積物中得到間隙水樣品，而界面上覆水的水質(zhì)樣品則通過采水器直接獲得，利用得到的間隙水樣品和界面上覆水樣品用于沉積物-水界面過程的研究。這樣采樣的主要問題是樣品不是原位獲取，其中沉積物長(zhǎng)期處于還原環(huán)境，從水底取出后，直接與空氣接觸，環(huán)境特征發(fā)生較大變化，影響間隙水中污染物的含量分布，而且利用采水器也不能準(zhǔn)確獲得界面上覆水樣品。因此，采用傳統(tǒng)方法得到的沉積物-水界面水質(zhì)樣品有很大的不確定性，原位采集才是獲得沉積物-水界面水質(zhì)樣品的可靠方法。

平衡式擴(kuò)散采樣技術(shù)是一種應(yīng)用較多的原位水質(zhì)采樣方法。該方法的原理是利用滲透膜將采樣室與沉積物或上覆水隔開，采樣室溶液與間隙水或上覆水中的離子通過滲透膜擴(kuò)散達(dá)到平衡后，分析采樣室溶液樣品即可獲得間隙水和上覆水的信息。基于平衡式擴(kuò)散采樣技術(shù)，已發(fā)展了原位采樣裝置，以有機(jī)玻璃板為材料，通過滲透膜與玻璃板上的孔洞構(gòu)成兩端相對(duì)封閉的采樣小室。裝置放入沉積物后，兩端間隙水離子向采樣小室進(jìn)行雙向擴(kuò)散，擴(kuò)散達(dá)到平衡的時(shí)間取決于采樣小室的厚度，垂直分辨率則由采樣小室高度和間距控制。現(xiàn)有裝置僅僅是原位獲得了沉積物間隙水的樣品，而并沒有真正得到沉積物-水界面的水質(zhì)樣品，既包括不同深度的沉積物間隙水樣品，也應(yīng)包括界面上覆水樣品，這樣才構(gòu)成了完整的沉積物水界面水質(zhì)樣品。要想達(dá)到這一目的，必須要能準(zhǔn)確確定湖泊的沉積物-水界面位置，而且還需要方便回收。另外，現(xiàn)有裝置采樣室的體積較小，樣品量一般在150-300礚，不能滿足多指標(biāo)的分析。因此，獲取完整的沉積物-水界面水質(zhì)樣品，而且需要操作簡(jiǎn)單，方便回收采樣器，且能獲得足夠的樣品量用于研究，是沉積物-水界面過程研究必須解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器及其采樣方法技術(shù)方案，該方案提供了一種原位沉積物-水界面水質(zhì)同時(shí)采樣的采樣器，解決了傳統(tǒng)方法得到的沉積物-水界面水質(zhì)樣品有很大的不確定性的問題，采用充氮的方法將水質(zhì)采樣室中的溶解氧置換掉，提高了采樣的準(zhǔn)確性。

基于水中物質(zhì)平衡擴(kuò)散原理本發(fā)明的技術(shù)方案是：

原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器，包括兩塊長(zhǎng)條形平板和滲透膜；一塊平板為采樣板，另一塊平板為保護(hù)板，采樣板和保護(hù)板夾住滲透膜通過螺絲固定在一起；所述采樣板縱向順序分為沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段，沿采樣板縱向，在沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段設(shè)置有多個(gè)水質(zhì)采樣室，該水質(zhì)采樣室為縱向間距是2mm-3mm的橫置凹槽；所述凹槽容積在2000微升至4000微升之間，滲透膜蓋住凹槽，所述保護(hù)板對(duì)應(yīng)采樣板凹槽位置設(shè)有尺寸相同的透孔，在所述凹槽中放有蒸餾水；所述滲透膜是聚醚砜膜，在沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段間設(shè)置有分界限位板。

原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器采樣方法，取原位沉積物-水界面水質(zhì)采樣器，所述采樣器包括兩塊長(zhǎng)條形平板和滲透膜；一塊平板為采樣板，另一塊平板為保護(hù)板，采樣板和保護(hù)板夾住滲透膜通過螺絲固定在一起；所述采樣板縱向順序分為沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段，沿采樣板縱向，在沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段設(shè)置有多個(gè)水質(zhì)采樣室，該水質(zhì)采樣室為縱向間距是2mm-3mm的橫置凹槽；所述凹槽容積在2000微升至4000微升之間，滲透膜蓋住凹槽，所述保護(hù)板對(duì)應(yīng)采樣板凹槽位置設(shè)有尺寸相同的透孔，在所述凹槽中放有蒸餾水；所述滲透膜是聚醚砜膜，在沉積物間隙水采樣段和界面上覆水采樣段間設(shè)置有分界限位板；其采樣方法步驟包括：