[发明专利]一种沉积物－水界面污染物最大扩散通量采样装置和方法

说明书

本发明公开了一种沉积物－水界面污染物最大扩散通量原位采样装置、检测装置和检测方法，采样装置包括环状上壳体、固定膜和下壳体，所述下壳体的顶部设有用于容纳固定膜的凹槽，所述固定膜设在下壳体的凹槽内，所述环状上壳体的上端缘间隔的设有多个翅片，所述环状上壳体套在下壳体的上端并将固定膜固定，所述采样装置的平均密度大于水密度。本发明能测得沉淀物最大扩散通量，具有操作便捷，实验强度相对较小；适用性较强，能够测定的目标物种类广泛；体积小，可在湖泊大范围的布设估算整个湖泊的释放通量等优点。

技术领域

本发明属于。

背景技术

估算沉积物-水界面污染物扩散通量对于理解沉积物-水界面的物质迁移转化过程具有很重要的意义，它是评估界面处物质交换速率和生物地球化学作用强度的重要参数之一，同时也是预警污染物释放风险的重要依据。目前主要采取以下几种方法估算界面扩散通量：孔隙水浓度梯度法、实验室培养法、原位箱测定法和质量平衡法。

孔隙水浓度梯度法是通过测定沉积物孔隙水与上覆水中溶解性污染物浓度的剖面分布，结合Fick第一定律建立扩散通量与浓度梯度的关系来估算通量的，但是通过分层离心测定孔隙水浓度的方法的垂向分辨率较低，因此该方法会存在较大的测定误差。

实验室培养法是培养从现场采集的具有清晰的沉积物-水界面的沉积物柱样，通过观察上覆水中污染物的浓度变化来估算扩散通量的，该方法忽略了现实中水体颗粒沉降以及表层沉积物再悬浮对扩散通量的影响，而且具有一定的工作强度。

原位箱测定法是将培养箱直接放置于沉积物表面，围起一定面积的沉积物与上覆水，封闭上方，通过特定的采样口采样，分析物质浓度变化来计算沉积物-水界面的扩散通量，该方法的测定结果最接近实际，但是由于培养箱是封闭的，长时间后箱内会形成缺氧甚至厌氧环境，影响测定结果；而且该方法费用较高、实验强度大，没有广泛的应用性。

质量平衡法是通过测定上覆水中污染物的总输入和总输出，结合质量平衡原理来估算沉积物-水界面的扩散通量。该方法未涉及沉积物-水界面的反应机制，仅适用于大范围水域的通量估算。

而且，上述几种方法所提到的扩散通量均为实际的扩散通量，即一段时间内目标物在沉积物-水界面的扩散通量。而一段时间内目标物的最大扩散通量，即一段时间内沉积物向上覆水体的扩散通量的最大值，它可以反应目标物从沉积物向上覆水体释放的潜力，即目标物的释放风险，是无法通过上述几种方法测得。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，本发明提供了一种沉积物－水界面污染物最大扩散通量原位采样装置、检测装置和检测方法，能测得沉淀物最大扩散通量，具有操作便捷，实验强度相对较小；适用性较强，能够测定的目标物种类广泛；体积小，可在湖泊大范围的布设估算整个湖泊的释放通量等优点。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：一种沉积物-水界面污染物最大扩散通量原位采样装置，包括环状上壳体、固定膜和下壳体，所述下壳体的顶部设有用于容纳固定膜的凹槽，所述固定膜设在下壳体的凹槽内，所述环状上壳体的上端缘间隔的设有多个翅片，所述环状上壳体套在下壳体的上端并将固定膜固定，所述采样装置的平均密度大于水密度。

最为优选方案，所述环状上壳体的直径为3～5cm，翅片间距为1～3mm。

最为优选方案，所述下壳体包括顶部和直径更大的底部，底部与顶部之间设有锥面连接。

最为优选方案，所述采样装置的密度是水密度的1.02～1.15倍。

本发明还提供了一种沉积物-水界面污染物最大扩散通量原位检测装置，还包括两端贯通的沉降圆筒，所述沉降圆筒的侧壁上均匀的设有多个通孔，所述沉降圆筒还设有悬挂有权利要求1～4任一所述采样装置的横杆。

本发明还提供了一种基于上述检测装置的沉积物-水界面污染物最大扩散通量原位检测方法，包括以下步骤：