[发明专利]湖泊柱状沉积物DGT探针测试装置及测试方法

说明书

本发明提供了一种湖泊柱状沉积物DGT探针测试装置，包括采样管，在采样管的外壁面上设置有沉降限位装置，在采样管内安装有DGT探针和多参水质探测电极；活动挡泥装置，包括连接杆和挡泥板，连接杆环绕旋转轴转动带动挡泥板由对采样管的下端敞口形成封闭的位置处移动至采样管侧方；限位机构以可拆卸方式安装在采样管的外部，用于对活动挡泥装置进行限位，将挡泥板限制在采样管的侧方；锤击装置位于采样管的上方，与采样管固定连接；浮球，位于锤击装置的上方，与锤击装置通过第一拉绳连接。本发明中的测试装置可进行原位DGT测试，同时可利用所述多参水质探测电极完成表层沉积物理化性质测试，并完成DGT测试区域的柱状沉积物样品的采集。

技术领域

本发明属于湖泊水环境科学和地球环境化学领域，具体涉及一种湖泊柱状沉积物DGT探针测试装置及测试方法。

背景技术

梯度扩散薄膜(Diffusive Gradients in Thin-films，DGT)技术主要利用Fick第一扩散定律，通过研究元素在DGT扩散层的梯度扩散及其缓冲动力学过程，获得元素在环境介质中的有效态含量与空间分布、离子态-络合态结合动力学、以及固-液之间交换动力学的信息。DGT技术可以应用于环境中的许多方面研究, 包括：沉积物的地球化学特征、水质的监测、待测离子在DGT与土壤界面的动力学过程和重金属的生物有效性等。

传统的湖泊沉积物空隙水中活性元素的分析主要通过采集沉积物柱状样，再经离心法和挤压法收集空隙水进行测试，传统实验方法的缺点在于，沉积柱在收集、运往实验室和剖柱离心的过程中会不可避免地发生某些物理、化学、生物等变化，从而导致所测样品不能真实反映实际存在形态。DGT技术是一种高空间分辨率的原位测量技术，将DGT探针安装在检测装置中，再将检测装置置于湖泊现场的沉积物中，可以实现原位测试，在不破坏湖泊沉积物柱结构的情况下准确地测量沉积物中的活性元素，为研究活性元素的成岩过程和受其环境过程的影响提供了有效的工具。现有的原位DGT检测装置主要包括以下几类： (1)简单的DGT探针测试装置，即采用工具将DGT探针插入沉积物，同时DGT 探针附近有一个锚形装置，它的顶端用一绳子和DGT探针顶端相接，而其顶端的另一绳子上端连接浮球，浮球浮在水面，用于辨认DGT探针的确切位置，以便取出DGT探针，这种简单的检测装置的缺点在于，由于取样过程中水流会对探针表面进行冲刷，因而无法精确地分辨出DGT探针的沉积物/水界面位置；(2) 重力式DGT测试装置，是一种下端具有凹槽的重力装置，将DGT探针安放至凹槽；DGT探针背后贴有一段带有许多小洞的海绵，DGT探针上端安装有一薄的塑料层，当重力装置安放DGT探针到沉积物后，塑料层会被水浮起，然后，提出重力装置；测试完毕，取出DGT探针后，塑料层会再次贴在DGT探针表面，保护DGT探针与海绵层界面的沉积物印迹不被水冲去；这样，取出DGT探针后，海绵层和DGT探针表面会留下清晰的沉积物/上覆水界面印迹，可以精确地确定 DGT探针的沉积物/水界面的位置。

但是上述重力式DGT测试装置仍旧存在的缺点在于，其并不具备沉积物采样功能，即在DGT探针测试同时，无法同步采集DGT测试区域的上覆水或沉积物样。而采集DGT测试区域的沉积物和上覆水样品，分析沉积物，空隙水和上覆水平，然后与DGT测试结果相对照，是DGT研究的理想方法。同时，现有装置也无法实现沉积物的环境条件参数的同步测定。同时，现有的DGT测试装置在湖泊水体中的操作并不方便和稳定，现场实验操作的难度较大。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的DGT测试装置不具备沉积物采样功能、无法同步采集DGT测试区域的上覆水或沉积物样、无法实现沉积物的环境条件参数的同步测定且操作难度较大的技术问题，进而提供了一种操作简便、可实现同步采样和环境条件测定的湖泊柱状沉积物DGT探针测试装置，本发明同时还提供了基于该测试装置的测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：