CN102589927B - 便携式保真柱状底泥采样器 - Google Patents

Abstract

本发明旨在于在确保采集到层序保真的底泥前提之下，进一步保证采集到的底泥无扰动。它主要由底泥采集装置和保存装置构成，其中采集装置包括支架、采样管、活塞和采样头等，保存装置包括储存管、储存管底座和顶盖等。在采集底泥时，储存管连接在采样管的下方至于支架中，采集装置中的活塞可阻止水体与底泥混合，同时也可将底泥吸在储存管和采样管中，使底泥不失真。在采集完成后，若要对底泥直接分层，可通过推动活塞，把底泥推出，进行分层；若要对采集的底泥作进一步的保真，可将采样管与储存管分开，保存储存管。本发明是一种高效、便携且保真的柱状采样器，具体适用于浅层水体底泥的污染特征调查和修复研究。

Description

便携式保真柱状底泥采样器

技术领域

本发明涉及底泥采集与分析领域，具体适用于浅层水体底泥的科学研究。

技术背景

底泥是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，在经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部形成的。水体的污染来源总体上包括内源和外源两类，其中内源污染是由底泥向水体释放各种污染物造成的，外源污染主要是因人类在生产生活中向水体排放污染物而造成的。近年来，虽然研究者们通过各种方法和技术有效缓解了外援污染，但是水体的污染仍不见衰减。因此，研究水体内源污染问题已成为水污染治理的一个重要方面。又因为底泥是水体内源污染的载体，所以水体底泥的采集和分析对水污染防治尤为重要。在底泥的采样过程中要求最大限度的保持底泥样品的完整性、真实性，这就要求有一套设计科学、组装简单、便于携带、操作简单的底泥采样装置。

底泥采样装置根据采样原理可分为抓取式采样器和钻取式采样器两大类。抓取式采样器的工作原理即是通过抓取的方式将底泥抓入抓斗中。例如申请号为CN200820144159.0，名称为一种抠抓式表层沉积物采样器和公开号为CN201355315的专利；申请号为CN200920260882.X，名称为水下表层沉积物采集器和公开号为CN201697811U的专利；申请号为CN200920144019.8，名称为表层或近表层沉积物取样器和公开号为CN201497649U的专利；申请号为CN200910026017.3，名称为河流底泥取样器和公开号为CN101532923的专利。然而尽管这些抓取式采样器具有操作简单，携带方便的优点，但是这种类型的采样器在设计时并未考虑底泥纵向剖面的特征，在一定程度上破坏了底泥样品纵向剖面的完整性，使其适用范围受到了限制。

钻取式采样器的工作原理是通过人为的外力作用或净水压力作用在采样器上，使底泥从采样器的采样口进入到采样器中。钻取式采样器的最大特点是采集的底泥样品为柱状，科研工作者可以通过对底泥分层，全面的了解底泥基本特征。保持了底泥样品在纵向切面上的完整性、真实性，研究人员就可以对底泥进行分层处理，从而对不同层面上底泥的理化性质、所含污染物的种类及浓度、微生物多样性有更全面详尽的研究。正因为如此，钻取式采样器专利数量要比抓取式采样器多，例如，申请号为CN200820141905.0，专利公开号为CN201255699的旋切式柱状沉积物采样器；申请号为CN200920119876.2，专利公开号为CN201408128的水体沉积物采样器；申请号为CN200920157482.6，专利公开号为CN201438157U的工程采样用剖开式柱状底泥采样器；申请号为CN201120116315.4，专利公开号为CN202033215U的可推出式柱状底泥采样器；申请号为CN200510075601.X，专利公开号为CN1686756的船舶压舱水和沉积物采集器；申请号为CN200510029093.1，专利公开号为CN1920518的简易表层沉积物采集器；申请号为CN200920213513.5，专利公开号为CN201653738U的可分解式水体底泥原状取样装置；申请号为CN200910130946.9，专利公开号为CN101545823的手持式水体沉积物取样器；申请号为CN200910098770.3，专利号为CN101551303的静水压力驱动沉积物取样器；申请号为CN200910016650.4，专利公开号为CN101592562的海底沉积物取样器；申请号为CN200910101693.2，专利公开号为CN101634614的穿过水合物BSR界面的重力活塞式长柱状沉积物取样器；申请号为CN200920120363.3，专利公开号为CN201397256的沉积物取样器；申请号为CN87209127，专利公开号为CN87209127的安全重力活塞取样器；申请号为CN98245305.1，专利公开号为CN2360587的长岩芯重力活塞取样器；申请号为CN200520000502.0，专利公开号为CN2769880的便携式深水底泥采样装置；申请号为CN200910093623.7，专利公开号为CN102042914A的内外筒式湖泊底泥取样器；申请号为CN201020300271.6，专利公开号为CN201697815U的底泥取样器；申请号为CN201020662510.2，专利公开号为CN202033223U的野外轻便底泥取样器；申请号为：CN200820126880.7，专利公开号为CN201225964的手动旋转式柱状沉积物采样器。

为了防止柱状底泥样品采集过程中因受到扰动而失真，保证底泥性质研究的科学性，科研工作者又发明了各种柱状保真底泥采样器。例如，申请号为CN200410026847.3，专利公开号为CN1683915的无边界扰动的单管沉积物采样器；申请号为CN200820159859.7，专利公开号为CN201269821的卡式沉积物采样器；申请号为CN200820021120.X，专利公开号为CN201199202的无扰动柱状底泥采样器；申请号为CN200720028452.6，专利公开号为CN201083643的无扰动浅水底泥采样及营养盐通量测定装置；申请号为CN200410089165.7，专利公开号为CN1616964的保真取样一体式的深海沉积物取样器；申请号为CN02150917.4，专利公开号为CN1414361的无边界扰动的机械手持式沉积物采样器；申请号为CN201020225638.2，专利公开号为CN201732019U的便携式静态沉积物取样器；申请号为CN200910155797.1，专利公开号为CN101762403A的沉积物取样器低扰动密封装置；申请号为CN200920294862.4，专利公开号为CN201662488U的浅水域低扰动沉积物取样器；申请号为CN201020205845.1，专利公开号为CN201688994U的深水沉积物和界面水取样器；申请号为CN200910098771.8，专利公开号为CN101561366的静水压力驱动的沉积物保压采样器；申请号为CN200920120364.8，专利公开号为CN201397257的沉积物保压采样器。

从上述发明专利可以看出，现有采样器的设计重心逐渐集中于采集过程中的底泥保真，而对于已采集的底泥进一步保真的发明仍有欠缺。获得一个能反映水体底泥真实情况的底泥对于科学研究者来说十分必要，它对后续底泥的污染特征研究和水体修复研究具有重要意义。

发明内容

本发明基于水体底泥内源污染问题突出的现状，提供一种组装方便、便于携带且对已采样品具有保真效果的柱状底泥采样器。

为达到上述目的，本发明采用了一种便携式保真柱状底泥采样器，该发明主要适用于水深小于5米的浅层水体底泥的采样和科学研究，该发明由底泥采集装置和底泥保存装置两部分组成，各部分的具体构造部件及作用如下：

1.底泥采集装置部件及其作用：

手柄：选择、调整并保持采样器在采样过程中的方向，一般要保持采样器与采样水面成90度角；

连接杆：通过螺旋连接方式链接手柄和采样器的顶盖，并可以根据水深来的增加连接杆的个数来调整连接杆的长度，从而使采样器处在一个最佳的采样位置，方便采样人员进行采样操作；

T型活塞连接杆：穿过采样器顶盖上面的一个孔洞，并通过螺旋链接方式链接采样管中的活塞，以便使采样结束后通过推动活塞把采样管中底泥上部的水通过采样器下面的孔排出去，进而方便对采样管中的底泥样品进行相应的处理；

顶盖：与采样器连接杆相连，均匀承受来自于连接杆上的作用力，并将其分解传递给采样器的支架，同时保护采样管的上端口免遭损坏；

支架：通过螺旋连接的方式链接采样器的顶盖和采样头，承担来自顶盖的受力并使采样器钻入到底泥中；

采样管：下端口通过螺旋连接的方式与底泥储存管链接，共同为是采样器的主体部分，盛装采集的底泥样品和底泥样品上面的水，并承受一定的来自于顶盖的作用力；

活塞：与T型活塞连接杆链接，通过上下活动的方式排出采样管中底泥上部分的水；

储存管：通过螺旋连接的方式与采样管的下端相连接，用于储存采集的底泥样品，对底泥样品起保真作用；

采样头：采用流线型设计，能够减小采样过程中采样器所受的阻力

2.底泥保存装置部件及起作用：

储存管：用于储存采集的底泥样品，对底泥样品起保真作用；

橡皮塞：用于塞进储存管盖子和底座上面的孔洞；

储存管顶盖：通过螺旋连接的方式与储存管链接，防止采集的底泥样品受到来自外界因素的污染和干扰；

储存管底座：通过螺旋连接的方式与储存管链接，并防止采集的底泥样品受到来自外界因素的污染和干扰，同时方便采集的底泥样品在保存过程中的放置。

本发明提供一种便携式保真柱状底泥采样器，底泥采集装置包括手柄1、连接杆2和顶盖4，其中手柄1、连接杆2以及顶盖4之间都通过螺旋结构连接，根据采样深度的要求可以增加连接杆2；支架5、采样管6、储存管8、采样头9、活塞7、T形活塞连接杆3；其中顶盖4与支架5，采样头9与支架5，采样管6与支架5以及T形活塞连接杆3与活塞7都是通过螺旋结构连接；顶盖4上有一小孔保证T形活塞连接杆3穿过；底泥保存部分包括储存管8、橡皮塞10、储存管顶盖11和储存管底座12；储存管顶盖11和储存管底座12均通过螺旋结构与储存管8连接。

进一步地，采样管6和储存管8可以通过支架5顶部或底部进支架5中。采样管6和储存管8的内径一致。

进一步地，采样头9的采样口内径与采样管6或储存管8的内径一致，并且采样头9从采样口向内一定深度的内径与采样管6或储存管8的外径一样。

进一步地，储存管顶盖11和储存管底座12具有透气孔，此透气孔可以用橡胶塞塞闭。

该发明采样器与技术背景相比，最显著特征就是它不仅可以方便采集到层序保真的底泥样品，而且还可以进一步保护采集到的底泥样品无扰动，从而保证后续底泥的污染特征调查和修复研究的科学性。

附图说明

图1为本发明的底泥采样装置的结构示意图。

图2为本发明的底泥保存装置示意图。

图3为本发明的底泥采样器采样头放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

1.本发明的组装过程

根据图1，具体为本发明的底泥采样装置，进行组装：采样头9与支架5，采样管6与储存管8分别通过螺旋结构连接；活塞7放入连接好的采样管6与储存管8中，之后把该组件从支架5顶端放入，其中储存管8朝下；通过螺旋结构拧上顶盖4；T形活塞连接杆3通过顶盖4小孔进入采样管6，并通过螺旋方式连接活塞7，采样前活塞7要通过T形活塞连接杆3推至采样头9的采样口；根据采样深度确定连接杆2个数；最后连接手柄1。

2.本发明的工作过程

工作人员双手持手柄1两端，将采样器竖直插入水底底泥中。采样时，虽然在采样管6中的活塞7上部浸满水，但是采集的底泥会把活塞向上推而通过采样头9进入储存管8和采样管6，活塞7可以把底泥很好的吸住，并把底泥与活塞7上部采样管6中的水很好的分开。

3.本发明底泥保存方式

1)若要立即对底泥分层，可通过T形活塞连接杆3推动活塞7，进而将底泥从采样口推出，分层，保存底泥，装到事先准备好的底泥采样容器中，标清采样地点，时间和底泥样品层次(采样深度)后保存底泥样品。

2)若要底泥进行保真，首先要确保采集的底泥样品深度应高于储存管8，在分离储存之前，先用T形活塞连接杆3推动活塞7至储存管8与采样管6连接处。然后将采样头9从支架5上拧开，同时储存管8从采样管6上拧开，并从支架5底部取出储存管8。储存管8取出后，根据图2表示的装置来保存储存管：先用储存管底座12拧上储存管8底部，在该过程中储存管底座12上的透气孔没有被塞闭，促使储存管底座12与储存管8之间的气体排出，保证底泥不受扰动，拧好后在塞上橡皮塞10；再以同样的方式拧上储存管顶盖11。在完成上述工作后，要将底泥竖直放置保存，并标好采样时间、采样地点。该过程保存的底泥可被用于模拟实际水体底泥内源污染的释放规律和控制方式研究。

Claims (5)

1.一种由底泥采集装置和底泥保存装置构成的便携式保真柱状底泥采样器，具体特征如下：

1)底泥采集装置包括手柄(1)、连接杆(2)和顶盖(4)，其中手柄(1)、连接杆(2)以及顶盖(4)之间都通过螺旋结构连接，根据采样深度的要求可以增加连接杆(2)；支架(5)、采样管(6)、储存管(8)、采样头(9)、活塞(7)、T形活塞连接杆(3)；其中顶盖(4)与支架(5)，采样头(9)与支架(5)，采样管(6)与支架(5)以及T形活塞连接杆(3)与活塞(7)都是通过螺旋结构连接；顶盖(4)上有一小孔保证T形活塞连接杆(3)穿过；

2)底泥保存部分包括储存管(8)、橡皮塞(10)、储存管顶盖(11)和储存管底座(12)；储存管顶盖(11)和储存管底座(12)均通过螺旋结构与储存管(8)连接。

2.根据权利要求1所述的便携式保真柱状底泥采样器，其特征在于：采样头(9)为流线型。

3.根据权利要求1所述的便携式保真柱状底泥采样器，其特征在于：采样管(6)和储存管(8)可以通过支架(5)顶部或底部进支架(5)中；采样管(6)和储存管(8)的内外径一致。

4.根据权利要求1所述的便携式保真柱状底泥采样器，其特征在于：采样头(9)的采样口内径与采样管(6)或储存管(8)的内径一致，而采样头(9)从采样口向内一定深度的内径与采样管(6)或储存管(8)的外径一样。

5.根据权利要求1所述的便携式保真柱状底泥采样器，其特征在于：储存管顶盖(11)和储存管底座(12)具有透气孔，此透气孔可以用橡皮塞(10)塞闭。