[發明專利]一種沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣裝置及方法

有效

• 申請號: 202010129727.5
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111238877B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 于志國;唐健;唐孝橋;徐士惠;王壽鑫;呂雪艷
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10;G01N1/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣裝置及方法，包括多個依次連接的收集管、采樣瓶、透水性薄膜、硅膠管和錐形頭，所述收集管的管壁上沿其長度方向均勻開設多排通孔，采樣瓶置于收集管內的底部，用于容納去離子水，采樣瓶的瓶口通過透水性薄膜密封；硅膠管位于收集管內的采樣瓶上方，且硅膠管與采樣瓶之間留有間隔；錐形頭安裝于收集管的底部。本發明所述裝置能夠原位采樣、樣品代表性高、準確度高，且確保整個采樣過程在無氧環境下進行的沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣裝置；本發明所述方法操作簡單，且高效省時。

技術領域

本發明屬于水文與水資源學和環境科學中的水體采樣技術，具體涉及一種沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣裝置及方法。

背景技術

濕地是人類社會經濟賴以發展的重要水源，能有效控制洪水和放置土壤沙化，還能滯留沉積物，有毒物，沉積物，從而改善環境污染；它能以有機質的形式儲存碳元素，減少溫室效應。但其生態系統環境極易受外部變化所影響，而目前濕地水體受營養物質和重金屬等污染的狀況十分嚴重，上覆水中的污染物與沉積物之間發生物質交換，湖泊水體和沉積物孔隙之間水體發生物質交換，使得污染進一步擴散。因此，采集沉積物孔隙水和湖泊水體的樣品對研究濕地的污染狀況及有效處理濕地污染具有重要意義。

孔隙水主要指存在于松散沉積物顆粒間孔隙中的地下水。湖泊與濕地孔隙水中保留了大量有用信息。可根據所采孔隙水樣品中總氮、總磷、葉綠素a、鐵、硫的含量、溶解的二氧化碳、甲烷的濃度以及二氧化碳和甲烷的排放通量來測算出湖泊或者濕地的水體特征，并進一步了解水體污染現狀，地球化學循環過程和溫室氣體排放過程，對水污染治理、水資源保護和氣候變化預測有重要意義。

目前，針對沉積物孔隙水的采樣方式主要分為兩種，原位采樣和非原位采樣。現在孔隙水原位采樣主要分為平衡透析法和負壓抽濾法，孔隙水非原位采樣方法主要分為離心法和壓榨法。平衡透析法是利用溶液濃度梯度所引起的擴撒滲透作用來進行采樣。負壓抽濾法是將采樣裝置插入所需測量的深度，通過真空負壓來提取孔隙水。離心法和壓榨法都是非原位采集的方法，先對沉積物進行采樣，然后對采取的沉積物進行分層切割，分別利用高速離心得到的上清液和在一定壓力下沉積物孔隙水通過滲膜壓出的方式提取。與非原位采樣方法相比，原位采樣具有保留樣本完整性，測量結果更為精確以及采樣更具代表性的特點。并且，目前大多負壓抽濾法采樣會出現采樣深度上下兩側同時因壓力作用產生的縱向遷移的問題。

中國專利申請201821005231.1提出的一種“淺層土壤孔隙水采樣裝置”，該技術方案由外管體和Y型管構成。雖然該裝置具有體積較小，結構簡單，更易判斷土壤及水質問題等優點，但該裝置還是存在一定的缺陷：一是該采樣裝置只能采取沉積物中液體的樣品，并不能同時采取氣體的樣品。二是該采樣裝置規格較小，只能采得近地面的孔隙水樣品。三是該采樣裝置一次只能進行單點測量采樣，不能同時采取不同深度的孔隙水樣品。

中國專利申請201821086138.8提出的一種“孔隙水長期原位取樣和分析裝置”，該技術方案由分流裝置和儲水裝置構成。雖然該裝置具有實驗結果誤差小，原位，能長期采集并儲存沉積物孔隙水的優點，但該裝置還是存在一定的缺陷：一是該采樣裝置構造較為復雜，每一次安裝設備的準備工作較多，并且工作量大。二是該采樣裝置的核心方法是負壓抽濾法，在采集過程中易受氧氣影響而改變沉積物孔隙中發生的微生物厭氧呼吸作用，對孔隙水的原狀保持產生影響。三是該采樣裝置使用升降電梯和分流裝置，在采樣過程中容易損壞影響實驗的準確性。

綜上所述，現有技術中還存在著采集樣品時非原位，工作量大，樣品代表性低以及采樣過程需在有氧環境下進行等問題。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的在于提供一種能夠原位采樣、樣品代表性高、準確度高，且確保整個采樣過程在無氧環境下進行的沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣裝置；本發明的第二目的在于提供一種操作簡單，且高效省時的沉積物孔隙水和湖泊水體原位氣液采樣方法。