[发明专利]一种水体自由态污染物被动采样装置及采样方法

说明书

技术领域

本发明属于水质环境监测技术领域，具体地涉及一种水体自由态污染物被动采样装置及采样方法。

背景技术

被动采样技术是基于目标化合物在环境介质与采样器吸附相之间不同的分配系数及结合能力所产生的迁移现象而建立。这种采样技术可在不影响主体溶液的情况下进行原位采样，在数天到几个月时间尺度内得到被测体系中污染物的平衡浓度或时间权重平均浓度，以此评估有毒污染物的生物累积效应，广泛应用于大气、水体和土壤等介质中无机、有机污染物的浓度监测。这种技术也逐渐成为全球水环境中持久性有机污染物的监测技术。被动采样技术可以连续采样，不需要像传统方法采集大量样品以满足痕量分析要求，显著降低采样过程的时间、物力和人力消耗；而且这种技术可以及时收集污染物信息，比较真实反映不断变化的污染状况；它还可以避免因在采样及样品转运过程中污染物形态发生变化而影响分析结果的准确性；另外被动采样技术主要是评价或监测环境介质中污染物的自由态浓度，反映的是污染物在环境介质中直接生物有效性的浓度，与污染物的生物富集、代谢转化、迁移降解等环境行为过程相关。目前最常用的被动采样技术有半渗透膜萃取(SPMD)、固相微萃取(SPME)、薄膜梯度扩散技术(DGT)以及极性有机化合物综合采样(POCIS)等。但这些被动采样技术的研究主要集中吸附材料的选择设计和计算模型的构建，尚未对吸附相模块外在的加载装置进行设计优化，容易引起吸附相模块的堵塞和损坏，显著影响吸附相模块的采样能力和采样稳定性。同时，复杂的水文条件和外界环境，对采样吸附过程产生复杂的影响，研究人员往往需要进行反复的田间校正计算模型中的环境参数，才能获取较为准确的结果，严重制约了被动采样技术的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种水体自由态污染物被动采样装置及采样方法。

为实现上述目的，作为本发明提供的水体自由态污染物被动采样装置，包括：不锈钢保护腔体、水流方向舵、吸附相模块、水环境参数监测传感器、流量计、水流加速器、GPRS信号发射器、浮标、铁锚；

所述不锈钢保护腔体尾端与所述水流方向舵固定连接，所述吸附相模块可360度旋转连接于所述不锈钢保护腔体内部，所述水环境参数监测传感器固定连接于所述不锈钢保护腔体内壁顶部后端，所述流量计贯穿固定于不锈钢保护腔体前端，所述水流加速器固定于所述不锈钢保护腔体内梯形圆柱体腔体后端，所述浮标与所述不锈钢保护腔体上侧连接，所述GPRS信号发射器内置于所述浮标中，所述铁锚与所述不锈钢保护腔体下侧连接；

其中，所述不锈钢保护腔体为不锈钢圆柱型腔体拼接梯形圆柱体腔体组合而成，其中所述圆柱形腔体长80厘米，直径30厘米；所述梯形圆柱体腔体长25厘米，最大直径30厘米，最小直径20厘米；所述不锈钢圆柱形腔体一侧有活动门，门的弧度与圆柱体一致，门长50厘米，宽20厘米；所述不锈钢保护腔体前后两端有网孔大小为2厘米×2厘米的保护网；所诉不锈钢梯形圆柱体腔体内部后端安装一个水流加速器；

上述水流加速器为四叶片组合式的水流推进装置，其旋转半径为12厘米；

其中，所述水流方向舵为鱼尾型不锈钢尾翼，与所述不锈钢梯形圆柱体固定连接，控制不锈钢保护腔体方向与水流方向始终一致；

其中，所述吸附相模块由固定密封环、保护膜和吸附材料组成；所述吸附相模块数量视采样要求设定，等间距安装于所述不锈钢保护腔体内部；所述吸附相模块与所述不锈钢保护腔体之间通过可360度旋转挂钩连接，实现吸附相模块自由旋转和方便组装/拆卸；

上述固定密封环为圆环型结构，圆环上均匀布有四个固定螺丝，能将所述保护膜和吸附材料固定在圆环内；

上述吸附材料可根据目标污染物选择，如亲水亲脂平衡共聚物(HLB)，三油酸甘油酯等，均匀压制成直径为18厘米、厚度为1厘米的薄圆饼状；

上述保护膜为水体及其溶剂质可自由透过的薄膜材料，可根据吸附材料的特性选择，如聚醚砜、聚乙烯薄膜等；

其中，所述水环境参数监测器为温度、pH值和电导率(EC值)传感器组，固定于所述不锈钢保护腔体内壁顶部后段，并通过数据线将数据实时传递到所述GPRS传感器；

其中，所述流量计为水体流量监测器，为所述不锈钢腔体某一时间段内流过的水体体积，其数据通过数据线实时传输到所述GPRS传感器；

上述GPRS信号发射器内置于所述浮标装置中；

其中，所述浮标为悬浮装置，通过绳索与所述不锈钢保护腔体上侧连接，通过控制绳索长度控制所述不锈钢保护腔体下潜深度，实现不同深度采样；