[发明专利]一种自然水体悬浮物分级采集装置及其采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及水环境悬浮物监测技术，具体涉及一种自然水体悬浮物分级采集装置及其采集方法。

背景技术

水体悬浮物指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。悬浮物是造成水浑浊的主要原因。水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化。悬浮物在水环境中广泛存在，由于其比表面积较大，成为输送和分解污染物的载体，不同粒径的悬浮物影响着污染物在水体中的物理化学性质，是污染物迁移的重要指标。水体中污染物如金属、营养盐和持久性有机污染物易于吸附在悬浮物上，对于不同粒径的悬浮物，其吸附污染物的潜力不尽相同，因此，粒径分布对于污染物的浓度、形态有重要影响。目前，对于不同粒径与污染物关系的研究多见于实验室内的模拟研究，实验室内不同粒径的悬浮物易于制备，与污染物的关系易于判定，可以部分解释野外的悬浮物与不同污染物之间的关系。为了研究野外水体中悬浮物粒径分布与污染物的真实关系，有必要对野外水环境中的不同粒径的悬浮物先进行分离，而后对其中的污染物含量进行测定。

对于悬浮物的分离方法主要有沉降法、离心分离法、干式筛分法、湿式过滤法、复合分离法和流式细胞仪分离法。

1）沉降法：沉降法是利用不同粒径的悬浮物在水体中的沉降速率与其粒径有一定的相关性，一般情况下，粒径越大的悬浮物沉降速率越快。沉降法是经典分离不同粒径悬浮物的方法，有着广泛的应用，适用于悬浮物较大的粒级范围，而粒径较小的悬浮物很难分离，并且存在粒级交叉的情况，对于悬浮物的适用性仍然不强。现有文献一般是利用该方法分离浮游生物含量少、泥沙含量高的黄河水体中的不同粒径悬浮物，该法如果应用到浮游藻类含量较高的悬浮物不同粒径悬浮物分离时，粒径较大的浮游动物或者植物在存活状态下均不会沉入底部，而死亡的浮游生物沉入底部后分离的样品会限制研究范围，这使得沉降法用于富营养湖泊悬浮物不同粒径悬浮物分离受到很大的限制。

2）离心分离法：离心分离法是沉降法的一个延伸，离心会加速悬浮物的沉降速率，这样能够有效分离粒径较小的悬浮物，通过恒定时间和恒定离心转速，可以获得固定粒径的悬浮物，相对传统分离方法更为节约时间。与传统沉降法相比，该方法可以分离大悬浮物的浮游生物，离心分离法对沉降法进行了较大的改进，但现有离心分离法仍然是只能对固定粒级进行分离，连续分离多个粒径的悬浮物仍然存在技术困。

3）干式筛分法：干式筛分法是将收集到的大量水样过滤或者冷干收集到大量的悬浮物干物，然后将其置于不同孔径的筛网中，利用筛网的孔径大小进行分离。干式筛分法需要采集大量的水体才能获得足够进行筛分的悬浮物，无论是冷干还是过滤水样都费时费力。该法一般应用于悬浮物含量较多的水体，如地表径流、黄河水等，应用范围有一定的局限性。

4）湿式过滤法：湿式过滤法与干式筛选法核心原理相似，均是利用不同孔径的网或膜截留大悬浮物，透过小悬浮物，前者无需将悬浮物变为干体，直接通过滤网或者滤膜以达到分离不同粒径悬浮物的目的，该方法是利用有一定尺寸的滤网（膜）分离悬浮物。与沉降法的动力学粒径相比，更为贴近悬浮物的实际粒径。然而，现有的这种方法不能一次性完成过滤筛选悬浮物的目的，必须多次重复，每次更换新的滤网（膜），实现不同粒径的悬浮物的分离。

5）复合分级法：复合分级法是结合了沉降法和筛滤法对悬浮物进行分离的一种新技术方法，复合分级法带有沉降系统意味着其会占用较大的使用面积，其在野外采样中的应用受到一定的局限性。

6）流式细胞仪分选法：流式细胞仪的分选功能是由细胞分选器来完成的，针对浮游生物，流式细胞仪分选法具有极大的优势，它能够分离浮游生物类型的悬浮物和非生物类悬浮物，分离不同类型的浮游生物，与传统粒径分离思路不同，进一步扩展了悬浮物分离的概念，但是该技术手段的实现成本相对于其他技术来说较为高昂。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，基于湿式过滤法，本发明提供一种在野外能快速、便捷、高效的分离采集富营养化的自然水体悬浮物分级采集装置及其采集方法。

本发明的一个目的在于提供一种自然水体悬浮物分级采集装置。