[發(fā)明專利]湖泊柱狀沉積物DGT探針測(cè)試裝置及測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010015518.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN111060424A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志皓;王書航;姜霞;張博;王坤;王雯雯;陳俊伊;趙麗;蔡青;姚程
• 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): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00;G01N27/30;G01N27/26;G01N27/27;G01D21/02
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發(fā)明提供了一種湖泊柱狀沉積物DGT探針測(cè)試裝置，包括采樣管，在采樣管的外壁面上設(shè)置有沉降限位裝置，在采樣管內(nèi)安裝有DGT探針和多參水質(zhì)探測(cè)電極；活動(dòng)擋泥裝置，包括連接桿和擋泥板，連接桿環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)擋泥板由對(duì)采樣管的下端敞口形成封閉的位置處移動(dòng)至采樣管側(cè)方；限位機(jī)構(gòu)以可拆卸方式安裝在采樣管的外部，用于對(duì)活動(dòng)擋泥裝置進(jìn)行限位，將擋泥板限制在采樣管的側(cè)方；錘擊裝置位于采樣管的上方，與采樣管固定連接；浮球，位于錘擊裝置的上方，與錘擊裝置通過(guò)第一拉繩連接。本發(fā)明中的測(cè)試裝置可進(jìn)行原位DGT測(cè)試，同時(shí)可利用所述多參水質(zhì)探測(cè)電極完成表層沉積物理化性質(zhì)測(cè)試，并完成DGT測(cè)試區(qū)域的柱狀沉積物樣品的采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于湖泊水環(huán)境科學(xué)和地球環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種湖泊柱狀沉積物DGT探針測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)

梯度擴(kuò)散薄膜(Diffusive Gradients in Thin-films，DGT)技術(shù)主要利用Fick第一擴(kuò)散定律，通過(guò)研究元素在DGT擴(kuò)散層的梯度擴(kuò)散及其緩沖動(dòng)力學(xué)過(guò)程，獲得元素在環(huán)境介質(zhì)中的有效態(tài)含量與空間分布、離子態(tài)-絡(luò)合態(tài)結(jié)合動(dòng)力學(xué)、以及固-液之間交換動(dòng)力學(xué)的信息。DGT技術(shù)可以應(yīng)用于環(huán)境中的許多方面研究, 包括：沉積物的地球化學(xué)特征、水質(zhì)的監(jiān)測(cè)、待測(cè)離子在DGT與土壤界面的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和重金屬的生物有效性等。

傳統(tǒng)的湖泊沉積物空隙水中活性元素的分析主要通過(guò)采集沉積物柱狀樣，再經(jīng)離心法和擠壓法收集空隙水進(jìn)行測(cè)試，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的缺點(diǎn)在于，沉積柱在收集、運(yùn)往實(shí)驗(yàn)室和剖柱離心的過(guò)程中會(huì)不可避免地發(fā)生某些物理、化學(xué)、生物等變化，從而導(dǎo)致所測(cè)樣品不能真實(shí)反映實(shí)際存在形態(tài)。DGT技術(shù)是一種高空間分辨率的原位測(cè)量技術(shù)，將DGT探針安裝在檢測(cè)裝置中，再將檢測(cè)裝置置于湖泊現(xiàn)場(chǎng)的沉積物中，可以實(shí)現(xiàn)原位測(cè)試，在不破壞湖泊沉積物柱結(jié)構(gòu)的情況下準(zhǔn)確地測(cè)量沉積物中的活性元素，為研究活性元素的成巖過(guò)程和受其環(huán)境過(guò)程的影響提供了有效的工具。現(xiàn)有的原位DGT檢測(cè)裝置主要包括以下幾類： (1)簡(jiǎn)單的DGT探針測(cè)試裝置，即采用工具將DGT探針插入沉積物，同時(shí)DGT 探針附近有一個(gè)錨形裝置，它的頂端用一繩子和DGT探針頂端相接，而其頂端的另一繩子上端連接浮球，浮球浮在水面，用于辨認(rèn)DGT探針的確切位置，以便取出DGT探針，這種簡(jiǎn)單的檢測(cè)裝置的缺點(diǎn)在于，由于取樣過(guò)程中水流會(huì)對(duì)探針表面進(jìn)行沖刷，因而無(wú)法精確地分辨出DGT探針的沉積物/水界面位置；(2) 重力式DGT測(cè)試裝置，是一種下端具有凹槽的重力裝置，將DGT探針安放至凹槽；DGT探針背后貼有一段帶有許多小洞的海綿，DGT探針上端安裝有一薄的塑料層，當(dāng)重力裝置安放DGT探針到沉積物后，塑料層會(huì)被水浮起，然后，提出重力裝置；測(cè)試完畢，取出DGT探針后，塑料層會(huì)再次貼在DGT探針表面，保護(hù)DGT探針與海綿層界面的沉積物印跡不被水沖去；這樣，取出DGT探針后，海綿層和DGT探針表面會(huì)留下清晰的沉積物/上覆水界面印跡，可以精確地確定 DGT探針的沉積物/水界面的位置。

但是上述重力式DGT測(cè)試裝置仍舊存在的缺點(diǎn)在于，其并不具備沉積物采樣功能，即在DGT探針測(cè)試同時(shí)，無(wú)法同步采集DGT測(cè)試區(qū)域的上覆水或沉積物樣。而采集DGT測(cè)試區(qū)域的沉積物和上覆水樣品，分析沉積物，空隙水和上覆水平，然后與DGT測(cè)試結(jié)果相對(duì)照，是DGT研究的理想方法。同時(shí)，現(xiàn)有裝置也無(wú)法實(shí)現(xiàn)沉積物的環(huán)境條件參數(shù)的同步測(cè)定。同時(shí)，現(xiàn)有的DGT測(cè)試裝置在湖泊水體中的操作并不方便和穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作的難度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的是現(xiàn)有技術(shù)中的DGT測(cè)試裝置不具備沉積物采樣功能、無(wú)法同步采集DGT測(cè)試區(qū)域的上覆水或沉積物樣、無(wú)法實(shí)現(xiàn)沉積物的環(huán)境條件參數(shù)的同步測(cè)定且操作難度較大的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種操作簡(jiǎn)便、可實(shí)現(xiàn)同步采樣和環(huán)境條件測(cè)定的湖泊柱狀沉積物DGT探針測(cè)試裝置，本發(fā)明同時(shí)還提供了基于該測(cè)試裝置的測(cè)試方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：