[发明专利]一种沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样装置及方法

说明书

本发明公开了一种沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样装置及方法，包括多个依次连接的收集管、采样瓶、透水性薄膜、硅胶管和锥形头，所述收集管的管壁上沿其长度方向均匀开设多排通孔，采样瓶置于收集管内的底部，用于容纳去离子水，采样瓶的瓶口通过透水性薄膜密封；硅胶管位于收集管内的采样瓶上方，且硅胶管与采样瓶之间留有间隔；锥形头安装于收集管的底部。本发明所述装置能够原位采样、样品代表性高、准确度高，且确保整个采样过程在无氧环境下进行的沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样装置；本发明所述方法操作简单，且高效省时。

技术领域

本发明属于水文与水资源学和环境科学中的水体采样技术，具体涉及一种沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样装置及方法。

背景技术

湿地是人类社会经济赖以发展的重要水源，能有效控制洪水和放置土壤沙化，还能滞留沉积物，有毒物，沉积物，从而改善环境污染；它能以有机质的形式储存碳元素，减少温室效应。但其生态系统环境极易受外部变化所影响，而目前湿地水体受营养物质和重金属等污染的状况十分严重，上覆水中的污染物与沉积物之间发生物质交换，湖泊水体和沉积物孔隙之间水体发生物质交换，使得污染进一步扩散。因此，采集沉积物孔隙水和湖泊水体的样品对研究湿地的污染状况及有效处理湿地污染具有重要意义。

孔隙水主要指存在于松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。湖泊与湿地孔隙水中保留了大量有用信息。可根据所采孔隙水样品中总氮、总磷、叶绿素a、铁、硫的含量、溶解的二氧化碳、甲烷的浓度以及二氧化碳和甲烷的排放通量来测算出湖泊或者湿地的水体特征，并进一步了解水体污染现状，地球化学循环过程和温室气体排放过程，对水污染治理、水资源保护和气候变化预测有重要意义。

目前，针对沉积物孔隙水的采样方式主要分为两种，原位采样和非原位采样。现在孔隙水原位采样主要分为平衡透析法和负压抽滤法，孔隙水非原位采样方法主要分为离心法和压榨法。平衡透析法是利用溶液浓度梯度所引起的扩撒渗透作用来进行采样。负压抽滤法是将采样装置插入所需测量的深度，通过真空负压来提取孔隙水。离心法和压榨法都是非原位采集的方法，先对沉积物进行采样，然后对采取的沉积物进行分层切割，分别利用高速离心得到的上清液和在一定压力下沉积物孔隙水通过渗膜压出的方式提取。与非原位采样方法相比，原位采样具有保留样本完整性，测量结果更为精确以及采样更具代表性的特点。并且，目前大多负压抽滤法采样会出现采样深度上下两侧同时因压力作用产生的纵向迁移的问题。

中国专利申请201821005231.1提出的一种“浅层土壤孔隙水采样装置”，该技术方案由外管体和Y型管构成。虽然该装置具有体积较小，结构简单，更易判断土壤及水质问题等优点，但该装置还是存在一定的缺陷：一是该采样装置只能采取沉积物中液体的样品，并不能同时采取气体的样品。二是该采样装置规格较小，只能采得近地面的孔隙水样品。三是该采样装置一次只能进行单点测量采样，不能同时采取不同深度的孔隙水样品。

中国专利申请201821086138.8提出的一种“孔隙水长期原位取样和分析装置”，该技术方案由分流装置和储水装置构成。虽然该装置具有实验结果误差小，原位，能长期采集并储存沉积物孔隙水的优点，但该装置还是存在一定的缺陷：一是该采样装置构造较为复杂，每一次安装设备的准备工作较多，并且工作量大。二是该采样装置的核心方法是负压抽滤法，在采集过程中易受氧气影响而改变沉积物孔隙中发生的微生物厌氧呼吸作用，对孔隙水的原状保持产生影响。三是该采样装置使用升降电梯和分流装置，在采样过程中容易损坏影响实验的准确性。

综上所述，现有技术中还存在着采集样品时非原位，工作量大，样品代表性低以及采样过程需在有氧环境下进行等问题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种能够原位采样、样品代表性高、准确度高，且确保整个采样过程在无氧环境下进行的沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样装置；本发明的第二目的在于提供一种操作简单，且高效省时的沉积物孔隙水和湖泊水体原位气液采样方法。