[发明专利]原位沉积物-水界面水质采样器及其采样方法

说明书

技术领域

本发明涉及湖泊沉积物中与沉积物界面上覆水水中污染物的分析，特别涉及一种原位沉积物-水界面水质采样器及其采样方法。

背景技术

目前，我国浅水湖泊污染严重，沉积物是其重要的污染源。特别是随着流域的城市化进程与工农业发展，过量的污染物蓄积在沉积物中，累积在沉积物中的大量污染物在一定条件下，通过形态变化、界面特性改变与释放等途径严重影响湖泊上覆水的质量，造成湖泊持续的高污染。如浅水湖泊沉积物的氮磷释放，可造成湖泊持续的富营养化，严重影响治理效果，威胁湖泊生态系统安全和水质安全。沉积物-水界面是湖泊生态系统物质循环的重要环节与界面，特别是界面pH、氧化还原电位和生物组成等的变化，对湖泊水环境质量与生态系统有着极为重要的影响。因此，沉积物-水界面始终是国内外湖沼学家关注的热点与研究重点。准确获取原位沉积物-水界面的水质样品以及不同深度沉积物间隙水样品是定量研究沉积物污染通量、评价沉积物污染特征以及研究湖泊沉积物-水界面的微环境特征等的关键。

对沉积物-水界面过程的研究，通常先从湖泊中取出沉积物，而后采用破坏性的离心或压榨方法，间接从沉积物中得到间隙水样品，而界面上覆水的水质样品则通过采水器直接获得，利用得到的间隙水样品和界面上覆水样品用于沉积物-水界面过程的研究。这样采样的主要问题是样品不是原位获取，其中沉积物长期处于还原环境，从水底取出后，直接与空气接触，环境特征发生较大变化，影响间隙水中污染物的含量分布，而且利用采水器也不能准确获得界面上覆水样品。因此，采用传统方法得到的沉积物-水界面水质样品有很大的不确定性，原位采集才是获得沉积物-水界面水质样品的可靠方法。

平衡式扩散采样技术是一种应用较多的原位水质采样方法。该方法的原理是利用渗透膜将采样室与沉积物或上覆水隔开，采样室溶液与间隙水或上覆水中的离子通过渗透膜扩散达到平衡后，分析采样室溶液样品即可获得间隙水和上覆水的信息。基于平衡式扩散采样技术，已发展了原位采样装置，以有机玻璃板为材料，通过渗透膜与玻璃板上的孔洞构成两端相对封闭的采样小室。装置放入沉积物后，两端间隙水离子向采样小室进行双向扩散，扩散达到平衡的时间取决于采样小室的厚度，垂直分辨率则由采样小室高度和间距控制。现有装置仅仅是原位获得了沉积物间隙水的样品，而并没有真正得到沉积物-水界面的水质样品，既包括不同深度的沉积物间隙水样品，也应包括界面上覆水样品，这样才构成了完整的沉积物水界面水质样品。要想达到这一目的，必须要能准确确定湖泊的沉积物-水界面位置，而且还需要方便回收。另外，现有装置采样室的体积较小，样品量一般在150-300礚，不能满足多指标的分析。因此，获取完整的沉积物-水界面水质样品，而且需要操作简单，方便回收采样器，且能获得足够的样品量用于研究，是沉积物-水界面过程研究必须解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种原位沉积物-水界面水质采样器及其采样方法技术方案，该方案提供了一种原位沉积物-水界面水质同时采样的采样器，解决了传统方法得到的沉积物-水界面水质样品有很大的不确定性的问题，采用充氮的方法将水质采样室中的溶解氧置换掉，提高了采样的准确性。

基于水中物质平衡扩散原理本发明的技术方案是：

原位沉积物-水界面水质采样器，包括两块长条形平板和渗透膜；一块平板为采样板，另一块平板为保护板，采样板和保护板夹住渗透膜通过螺丝固定在一起；所述采样板纵向顺序分为沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段，沿采样板纵向，在沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段设置有多个水质采样室，该水质采样室为纵向间距是2mm-3mm的横置凹槽；所述凹槽容积在2000微升至4000微升之间，渗透膜盖住凹槽，所述保护板对应采样板凹槽位置设有尺寸相同的透孔，在所述凹槽中放有蒸馏水；所述渗透膜是聚醚砜膜，在沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段间设置有分界限位板。

原位沉积物-水界面水质采样器采样方法，取原位沉积物-水界面水质采样器，所述采样器包括两块长条形平板和渗透膜；一块平板为采样板，另一块平板为保护板，采样板和保护板夹住渗透膜通过螺丝固定在一起；所述采样板纵向顺序分为沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段，沿采样板纵向，在沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段设置有多个水质采样室，该水质采样室为纵向间距是2mm-3mm的横置凹槽；所述凹槽容积在2000微升至4000微升之间，渗透膜盖住凹槽，所述保护板对应采样板凹槽位置设有尺寸相同的透孔，在所述凹槽中放有蒸馏水；所述渗透膜是聚醚砜膜，在沉积物间隙水采样段和界面上覆水采样段间设置有分界限位板；其采样方法步骤包括：