CN105181388B - 定深原状水样采集系统及其在静缓水域定深采集原状水样的采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定深原状水样采集系统及其在静缓水域定深采集原状水样的采集方法。定深原状水样采集系统包括采样瓶、取样器、上连接体和刻度管；所述采样瓶包括瓶体、瓶盖、压板和保护帽；所述取样器包括进水器、吊梁和下环圈；所述上连接体包括提梁和上环圈；所述取样器的重量是所述上连接体重量的2倍，所述取样器与所述上连接体的重量之和是所述采样瓶、所述取样器和所述上连接体三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上。本发明主要用于对水井、湖泊、水库、暗河以及流速缓慢的河流内的含挥发性物质、氧敏感性物质水样的采集，可实现高保真度的水样采集，并且在密封保存和运输过程中，在采样瓶内无多余空间，避免了空气氧化。

Description

定深原状水样采集系统及其在静缓水域定深采集原状水样的 采集方法

技术领域

本发明涉及一种水质研究用的水样采样装置和采集方法，具体地说是一种定深原状水样采集系统及其在静缓水域定深采集原状水样的采集方法。

背景技术

根据已经公开的文献资料，目前的定深采样装置主要类型有四类，分述如下：

一、把取样容器置入水中拟定深度，水样进入取样容器并充满取样容器，提出水面，灌入采样瓶保存。其缺点为：1）水样进入取样器是呈紊流状态，水样中的挥发性物质容易溢出；2）取样器中的遗留空气容易氧化水中的氧敏感物质；3）取样器中遗留空气的排出过程和水样呈“对流”状态，扰动水样，水样中的氧敏感性物质容易被空气氧化，挥发性物质容易溢出；4）灌水入瓶的过程，水样呈“柱状”水流进入瓶体，水样始终处于与空气接触状态，水样中的氧敏感性物质容易被空气氧化，挥发性物质容易溢出；5）灌水入瓶的过程是水样压力释放的过程。

总之，此种方法降低了样品的保真度，不能采集含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质的原状水样。

二、将真空容器加以保护，放入水中拟定深度，水样从真空容器口直接进入真空容器并充满，提出水面后，灌入采样瓶保存。

与前一种方法相比，这种方法的样品失真环节主要体现在样品的入瓶过程。其缺点为：1）样品从真空容器灌入采样瓶的过程中，水样呈“柱状”水流进入瓶体，水样始终处于与空气接触状态，水样中所含的氧敏感性物质容易被空气氧化，挥发性物质容易溢出；2）灌水入瓶的过程是水样压力释放的过程。

可见，此种方法降低了样品的保真度，同样不能采集含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质的原状水样。

三、将采样瓶置入保护容器内，再一起放入水中拟定深度，水样流入保护容器内，充满保护容器和采样瓶，提出水面后，取出采样瓶，将采样瓶拧盖保存。其缺点为：1）水样从采样瓶口或采样瓶口的进水管呈溢洒四溅状态充满采样瓶。在此过程中，进入瓶内的水流始终和瓶内遗留的空气接触，直至瓶满排干净空气，这就不可避免地对水样中的氧敏感性物质产生影响；2）在采样瓶的进水过程中，由于流速无法控制，水流呈紊流扰动的状态，水样中的部分挥发性物质受扰动而溢出，随瓶内的空气一起排出瓶体；3）若容器内有微量残留污物存在，则会污染瓶内水样；4）采集系统提出水面以及取出采样瓶的过程中，不能保证采样瓶内的水样呈溢满状态，拧盖后瓶内会留有空间，水样中的物质容易被氧化和溢出；5）从采集系统提出水面、取出采样瓶直到拧紧瓶盖的过程，是水样压力释放的过程。

此种方法降低了样品的保真度，不能采集到含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质的原状水样。

四、将采样瓶加以保护，放入水中拟定深度，水样从采样瓶口或采样瓶口处的进水管口直接灌入采样瓶内，直至瓶满自动拧盖，提出水面，取下采样瓶保存。其缺点为：1）水样从采样瓶口或采样瓶口的进水管呈溢洒四溅状态充满采样瓶。在此过程中，进入瓶内的水流始终和瓶内遗留的空气接触，直至瓶满排干净空气，对水样中的氧敏感性物质产生影响；2）在采样瓶的进水过程中，由于流速无法控制，水流呈紊流状态，水样中的挥发性物质受扰动溢出，随瓶内的空气一起排出瓶体。

此种方法及装置同样不适用于采集含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质的水样。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种定深原状水样采集系统，以解决现有采集装置采集含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质水样存在的保真度低的问题。

本发明的目的之二就是提供一种在静缓水域定深采集原状水样的采集方法，以实现对含挥发性、氧敏感性等环境敏感性物质的水样的高保真度的采集。

本发明的目的之一是这样实现的：

一种定深原状水样采集系统，包括采样瓶、取样器、上连接体和刻度管。

所述采样瓶包括瓶体、瓶盖、压板和保护帽。

所述瓶体分为上瓶体和下瓶体两部分，所述上瓶体和所述下瓶体为内部口径相同的圆筒体，二者通过对接部的螺纹连接对合成一个直筒体；在所述上瓶体的上部设有圆锥形的斜肩部，所述上瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述上瓶体的斜肩部上接有上瓶口，所述上瓶口的中心线与所述上瓶体的轴心线在一条直线上，在所述上瓶口的侧壁上制有连接瓶盖的外螺纹，在所述上瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；在所述下瓶体的下部设有斜肩部，所述下瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述下瓶体的斜肩部上接有下瓶口，所述下瓶口的中心线与所述下瓶体的轴心线在一条直线上，在所述下瓶口的侧壁上制有外螺纹，在所述下瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；所述瓶盖分别扣盖在所述上瓶体的所述上瓶口上和所述下瓶体的所述下瓶口上。

所述瓶盖由盖顶和筒形侧壁组成，在所述瓶盖的筒形侧壁上制有与瓶口连接的内螺纹，在所述瓶盖的盖顶上表面开有平置的有底穿插槽，所述穿插槽的槽口宽度不超过所述瓶盖盖顶直径的1/3，所述穿插槽的中心线通过所述瓶盖盖顶的中心，所述穿插槽的一端为封头端，另一端为开口端，所述穿插槽的开口端开通在所述瓶盖的盖顶侧壁上，所述穿插槽的侧壁顶部为燕尾槽式穿插口，在所述穿插槽的穿插口中可插接用于遮盖所述穿插槽上口的压板，在所述穿插槽中开有贯通所述盖顶的圆形穿接孔，所述穿接孔的圆心位于所述穿插槽的中心线上，所述穿接孔的直径不大于所述穿插槽槽口宽度的0.625倍，所述穿接孔的开设位置靠近所述穿插槽的开口端；在所述瓶盖的内侧衬垫有密封瓶口用的圆形密封垫，在所述密封垫上一体地制有一个直立的柔性穿接管，所述穿接管的下端口开通在所述密封垫上，所述穿接管的外径略小于所述瓶盖上的所述穿接孔的直径，所述穿接管的高度不大于所述瓶盖上的穿接孔靠近瓶盖中心一侧的边缘与所述穿插槽中心线的交点到穿插槽的封头端内壁的距离，所述穿接管的管体无障碍地穿过所述瓶盖上的所述穿接孔并通过所述穿插槽伸到所述瓶盖的外部。

所述压板为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、用于将所述穿接管折压在所述瓶盖上的所述穿插槽中的压制体；所述压板的两端为圆弧边，其一端与所述穿插槽的封口端内弧面的弧度一致，另一端与所述瓶盖外圆面的弧度一致；所述压板的长度与所述瓶盖上的所述穿插槽的长度相同，在所述压板的两个长边上制有外凸的三角形棱沿，两边的三角形棱沿构成与所述穿插槽槽口上的燕尾槽式穿插口形状相合的燕尾榫；所述压板为楔形体，即其内插端的下缘呈弧形，并以平直的斜面过渡到压板长度的1/2处，压板长度方向上剩余的1/2部分为与压板上缘平行的平面；目的是使压板在滑动阻力较小的情况下顺利插入穿插槽并将所述穿接管挤压在所述穿插槽中；在所述压板的板面上开有方便穿刺法提取样品的取样孔，所述取样孔的直径不大于所述穿接管内径的一半，所述取样孔的圆心位于所述压板的轴线上，在所述压板插入所述穿插槽并完全闭合后，所述取样孔的圆心与所述瓶盖上的所述穿接孔的圆心上下重合；所述压板在插入所述穿插槽并完全闭合后，其顶面高出所述瓶盖上沿2—3mm，其底面距所述穿插槽底面的距离是所述穿接管管壁厚度的1.25—1.6倍，以使所述穿接管因受到所述压板的挤压后可产生挤压变形。

所述保护帽为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、扣盖在瓶口和瓶盖上的保护体，所述保护帽的外形呈圆柱状，在所述保护帽中设有扣盖瓶盖用的筒形护套，所述护套的上沿连接在所述保护帽的顶部中心，所述护套的内径略大于所述瓶盖的外径，所述护套的高度小于所述瓶盖的高度；在所述保护帽的内腔下端口处制有内螺纹，用以与瓶体外壁上的螺纹部相连接，使所述护套罩接在瓶盖外侧；所述保护帽的内腔总高度不小于瓶盖上的压板上沿至瓶体外壁螺纹部下缘的垂直距离。

所述取样器包括进水器、吊梁和下环圈；在所述下环圈的内壁上制有内螺纹，在所述下环圈的一条环圈直径线的两端接有向下垂吊的弧形吊梁，所述吊梁与所述下环圈的环圈平面相垂直；所述下环圈从下向上套接在所述下瓶体外壁上的螺纹段，并与所述下瓶体螺纹连接在一起，在所述吊梁的中心部位设有下通孔，所述进水器的上端出水管从下向上穿接并固定在所述吊梁的所述下通孔中，在所述出水管的上端口套接有第一硅胶管，所述第一硅胶管的另一端套接在一个长度为50—60mm的直筒状的第一端管上，所述第一端管的另一端与插接在所述下瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第一硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第一端管在与所述下瓶体上的穿接管相接后使第一硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第一端管与所述穿接管的连接处以及在所述第一硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍。

所述进水器包括壳体和设置在所述壳体中的浮动封口器；所述壳体是由两个圆锥体对合组成的梨形空腔体，进水器上端的所述出水管连通在所述壳体的顶部，所述出水管的轴线与所述壳体的轴线重合，在所述壳体的底部中心开有进水口，在所述壳体的下部圆锥体的内侧壁上开有一个水平的环槽，在所述环槽中固定有O形密封圈；所述环槽的内径等于O形密封圈的线径，所述环槽的深度等于O形密封圈的线径的3/5；在所述壳体的底部接有门型限位杆，在所述限位杆的中部设置有导向环，所述导向环的中心在所述壳体的轴线上；所述浮动封口器是由上部的聚四氟乙烯圆锥体与下部的不锈钢圆锥体通过接口处的螺纹连接所组成的一个封闭的梨形空腔体，聚四氟乙烯圆锥体的高度为不锈钢圆锥体的高度的2.8—3.2倍，所述浮动封口器的最大外径是所述壳体最大内径的2/3；所述浮动封口器的底部封盖在所述壳体下部的进水口上，在所述浮动封口器的底部中心接有下垂的导向杆，所述导向杆的轴线与所述浮动封口器的轴线重合，所述导向杆从所述壳体的进水口向下伸出，并在穿过所述限位杆上的所述导向环后下接一个不锈钢限位球；所述导向杆的杆径略小于所述导向环的直径，所述限位球的直径大于所述导向环的直径。

所述上连接体包括提梁和上环圈；在所述上环圈的内壁上制有内螺纹，在所述上环圈的一条环圈直径线的两端接有向上直立的弧形提梁，所述提梁与所述上环圈的环圈平面相垂直，所述上环圈从上向下套接在所述上瓶体外壁上的螺纹段，并与所述上瓶体螺纹连接在一起；在所述提梁的中心部位设有上通孔，在所述上通孔中穿接并固定有直立的排气管，所述排气管的上端制成为承插式快速接头的插入端，在所述排气管的下端口套接有第二硅胶管，所述第二硅胶管的另一端插接在一个长度为50—60mm的直筒状第二端管上，所述第二端管的另一端与接在所述上瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第二硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第二端管在与所述上瓶体上的穿接管相接后使第二硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第二端管与所述穿接管的连接处以及在所述第二硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍。

所述取样器的重量是所述上连接体重量的2倍，所述取样器与所述上连接体的重量之和是所述采样瓶、所述取样器和所述上连接体三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上。

所述刻度管包括软管和连接在所述软管两端的承插式快速接头；在所述软管的外表面标记有刻度管的长度标记，在所述软管内穿接有钢丝线，在所述承插式快速接头内焊接有横梁，所述钢丝线的两端分别连接在所述承插式快速接头内的横梁上。设置钢丝线的目的是防止软管受拉力后伸长导致采样深度度量不准确。

所述刻度管制成两米长的若干分管，每个分管两端设置的承插式快速接头，一个是承插式快速接头的插入端，另一个是承插式快速接头的卡口端。

本发明中的采样瓶、瓶盖、压板和保护帽等均采可用聚四氟乙烯制作；垫圈、穿接管、O形密封圈、刻度管等可采用有机硅胶制作；承插式快速接头、喉箍等采用不锈钢制作。

本发明采集系统的优点在于：

1、采样瓶、瓶盖及附属配件使用聚四氟乙烯和有机硅胶制作，在使用、搬运和运输过程中很难破损。聚四氟乙烯和有机硅胶的物理、化学性质稳定，具有耐酸、耐碱、抗腐蚀、抗氧化性、高耐候性、生理惰性和无毒害性的特点，特别是其低表面张力和低表面能的突出特点，使其具有不粘附性，保证了采样瓶内保存的水样质量不受影响，提高了样品的保真度。

2、采样瓶不需要任何柔性材料包裹保护，避免了因包装材料污染样品瓶的贮存环境导致间接污染样品的情况发生。

3、采样瓶采用上、下两部分组装式结构，便于清洗和干燥处理，提高了工作效率。采样瓶的上、下段为圆台状，中段是圆柱状。采集水样时，样品从采样瓶的下口缓慢进入瓶体，依次经过下段圆台段，中间圆柱段，上段圆台段。液面在上、下圆台段的速度呈线性缓慢变化；液面在中间圆柱段匀速上升。水样从开始入瓶到满瓶溢出，液面上升的速度由均匀变慢——匀速——均匀变快，整个运动过程相对平稳，速度变化相对稳定，保证了样品及其所含物质分子运动的相对平衡，减小其相互碰撞的几率，降低了样品内挥发性物质溢出的几率，提高了样品的保真度。

4、节约空间、方便运输。可根据保温箱（包装箱）内部的尺寸和形状自由组合放置，横、竖均可，充分利用了保温箱的容量。传统的玻璃采样瓶只能竖向放置，空间浪费严重。

5、使用本发明采集系统进行采样时，采样瓶的上下位置可随意调换，从下口进水，从上口排气、排水，水满后继续进水10秒以上，直至瓶内水满且溢出的水样中无气泡。水样采集过程中，瓶内水面的上升速度平稳，变化缓慢，同时排出瓶内空气直至水满溢出，此时水样充满穿接管，封闭压板，多余水样排出，瓶内不会留有空间，一次取样成功率高，提高了工作效率。

6、取样器的出水管与穿接管连接，不进入瓶内，避免了出水管在瓶内污染水样的现象。

本发明的目的之二是这样实现的：

一种在静缓水域定深采集原状水样的采集方法，包括以下操作步骤：

a、将安装在采样瓶上瓶口和下瓶口上的保护帽分别拧下并放好，再分别将上瓶口瓶盖和下瓶口瓶盖中的压板抽出，使穿接管露出。

b、在采样瓶的上端连接上连接体，在采样瓶的下端连接取样器，将取样器上的第一端管插入采样瓶下端的穿接管内，并用喉箍锁定，将上连接体上的第二端管插入采样瓶上端的穿接管内，也用喉箍锁定。

c、将刻度管的标记刻度值小的一端上的承插式快速接头与上连接体提梁上的排气管插接配合并紧固，将刻度管另一端的承插式快速接头与气源控制系统上的承插式快速接头插接配合并紧固。

d、关闭气源控制系统上的分流阀，向上推动取样器下端的限位球，使导向杆的上端插入进水器的进水口内；打开气源控制系统上的减压阀，使与气源控制系统相接的氮气或其它惰性气体通过气源控制系统迅速充入采集系统中，并将采集系统内的空气排除干净；向外拉动取样器下端的限位球和导向杆，使进水器中的封口器向进水口移动并关闭进水口，使充气压力逐渐增加；当采集系统中的气压达到设定值后，关闭气源控制系统上的减压阀，停止充气；设定的气压值是比拟定采样点位置处的水体的压强值大至少0.05MPa。

e、在采样工作面的水体上方，操纵刻度管，将由上连接体、采样瓶和取样器连接组成的组合体缓慢垂吊放入水体内的拟定深度，在静置5—10分钟后，使水体环境恢复平衡；再缓慢打开气源控制系统上的分流阀，将采集系统中充入的气体通过刻度管和分流阀逐步排出，气体排放速度不大于3ml/s；保持分流阀的开度不变，直至排气量为零，此时采集系统内的水面与水体的水面保持一致，静置5分钟，关闭分流阀，将由上连接体、采样瓶和取样器所组成的组合体缓慢提出水面。

f、先把接在上连接体上的第二硅胶管和接在取样器上的第一硅胶管分别用夹子夹紧，再取下第二硅胶管与上连接体连接处的喉箍，将第二硅胶管拔出，然后，再将采样瓶的上瓶口瓶盖上的压板从瓶盖穿插口推入一半，打开并卸下穿接管与第二端管连接处的喉箍，拔出第二端管，同时将压板推入到瓶盖穿插槽的极限位置，将穿接管压紧在瓶盖的穿插槽中，完成采样瓶上瓶口的封闭操作；按同样的操作步骤，完成采样瓶下瓶口的封闭操作。

g、将保护帽分别紧拧于采样瓶的上、下两端后，将采样瓶放入保温箱中，恒温保存样品。

本发明主要用于水井、湖泊、水库、暗河以及流速缓慢的河流内的含挥发性物质、氧敏感性物质水样的采集，水样在密封保存和运输过程中，在采样瓶内无多余空间。

本发明采集方法的优点在于：

1、采集样品的全过程，水样不与空气接触，避免了水中氧敏感性物质被氧化。采集系统内充满氮气或其它惰性气体，水样进入采集系统直至瓶满封口，甚至是水样的液面，始终不与空气接触。

2、用氮气或其它惰性气体控制水样进入采集系统的速度，始终保持水样进入采集系统的流态处于层流状态，水流平稳，受扰动微弱，降低了挥发性物质溢出的几率，提高了样品的保真度。

3、保持样品的受压环境基本不变。充满氮气或其它惰性气体的采样瓶及附属部件直接放到拟采集水样的深度，缓慢打开排气阀，使水样匀速进入瓶内，流态始终处于层流状态，直至排气口处气体的流量为零，关闭排气阀。此时，采集系统内的水样液面和水体液面一致，即采样瓶内水样的压力环境和采样点处水体的压力环境一致。从水下提出采集系统后，先后关闭采样瓶的上、下瓶口，再与采集系统的其它部件分离，使采样瓶内的压力环境和采样点处的压力环境一致。放入保温箱恒温保存样品。

4、使用三通、阀门、气体流量计量装置控制采集系统内样品的流速、流态，避免了样品自身由于流速、流态的变化而产生的扰动，降低了由于采样操作造成的误差，提高了样品的保真度。

附图说明

图1本发明采集系统的结构示意图。

图2是采样瓶的结构示意图。

图3—图5是瓶盖的结构示意图。

图6是取样器的结构示意图。

图7是限位杆的结构示意图。

图8是刻度管的结构示意图。

图中：1、采样瓶，2、取样器，3、上连接体，4、刻度管，12、瓶盖，13、压板，14、保护帽，21、进水器，22、吊梁，23、下环圈，31、提梁，32、上环圈，33、第二硅胶管，34、排气管，41、软管，42、承插式快速接头，43、钢丝线，44、横梁，101、上瓶体，102、下瓶体，103、穿插槽，104、穿接孔，105、对接部，106、密封垫，107、穿接管，108、取样孔，109、护套，201、出水管，202、第一硅胶管，203、第一端管，204、喉箍，205、壳体，206、浮动封口器，207、O形密封圈，208、限位杆，209、导向环，210、导向杆，211、限位球。

具体实施方式

实施例1：定深原状水样采集系统。

如图1所示，本发明定深原状水样采集系统是由取样器2、采样瓶1、上连接体3和刻度管4四部分依次相接组成。参照其他附图可见，采样瓶1包括瓶体、瓶盖12、压板13和保护帽14；取样器2包括进水器21、吊梁22和下环圈23；上连接体3包括提梁31和上环圈32；刻度管4包括软管41和连接在软管两端的承插式快速接头42。

如图2所示，采样瓶1的瓶体分为上瓶体101和下瓶体102两部分，上瓶体101和下瓶体102为内部口径相同的圆筒体，二者的端部为对接部105，在对接部分设内螺纹和外螺纹，通过对接部的螺纹连接，使上瓶体和下瓶体对合连接成一个直筒体，在对合连接部应加入密封圈进行密封。在上瓶体101的上部设有圆锥形的斜肩部，成为采样瓶1的上部圆台体，上瓶体101的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在上瓶体101的斜肩部上接有上瓶口，上瓶口的中心线与上瓶体101的轴心线在一条直线上。在上瓶口的侧壁上制有外螺纹，以连接瓶盖12。在上瓶体101的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕瓶体外壁的外螺纹，以在采样时螺纹连接上连接体3。在下瓶体102的下部设有斜肩部，成为采样瓶1的下部圆台体，下瓶体102的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在下瓶体的斜肩部上接有下瓶口，下瓶口的中心线与下瓶体的轴心线在一条直线上，在下瓶口的侧壁上制有外螺纹，以连接瓶盖。在下瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕瓶体外壁的外螺纹，以在采样时螺纹连接取样器2。在上瓶体101的上瓶口上和下瓶体102的下瓶口上分别扣盖有瓶盖12。

如图3—图5所示，瓶盖12是由盖顶和筒形侧壁组成的圆形盖体，在瓶盖12的筒形侧壁上制有与瓶口连接用的内螺纹，在瓶盖12的盖顶上表面开有平置的有底穿插槽103，穿插槽的槽口宽度不超过瓶盖盖顶直径的1/3，穿插槽的中心线通过瓶盖盖顶的中心，穿插槽的一端为封头端，另一端为开口端（图5），穿插槽的开口端开通在瓶盖的盖顶侧壁上，穿插槽的侧壁顶部设有燕尾槽式穿插口（图3），在穿插槽的穿插口中可插接用于遮盖穿插槽上口的压板13（图5），在穿插槽中开有贯通盖顶的圆形穿接孔104（图4），穿接孔的圆心位于穿插槽103的中心线上，穿接孔的直径不大于穿插槽槽口宽度的0.625倍，穿插槽的开设位置靠近穿插槽的开口端。图4中，在瓶盖12的内侧衬垫有密封瓶口用的圆形密封垫106，在密封垫上一体地制有一个直立的柔性穿接管107，穿接管的下端口开通在密封垫106上，穿接管的外径略小于瓶盖12上的穿接孔104的直径，穿接管107的高度不大于瓶盖12上的穿接孔靠近瓶盖12中心一侧的边缘与穿插槽中心线的交点到穿插槽的封头端内壁的距离，穿接管的管体无障碍地穿过瓶盖12上的穿接孔并通过穿插槽伸到瓶盖12的外部。

如图5所示，压板13为采样瓶1在取样前和取样后使用的、用于将穿接管107折压在瓶盖12上的穿插槽103中的压制体。压板13的两端为圆弧边，即其一端与穿插槽的封口端内弧面的弧度一致，另一端与瓶盖12外圆面的弧度一致。压板13的长度与瓶盖12上的穿插槽103的长度相同，在压板13的两个长边上制有外凸的三角形棱沿，两边的三角形棱沿构成与穿插槽103槽口上的燕尾槽式穿插口形状相合的燕尾榫。压板13为楔形体，即其内插端的下缘呈弧形，并以平直的斜面过渡到压板长度的1/2处，压板长度方向上剩余的1/2部分为与压板上缘平行的平面，设置楔形结构的目的是使压板在滑动阻力较小的情况下能够顺利插入穿插槽中，并将穿接管107挤压在穿插槽中。在压板13的板面上开有方便穿刺法提取样品的取样孔108，取样孔的直径不大于穿接管内径的一半，取样孔的圆心位于压板13的轴线上，在压板插入穿插槽并完全闭合后，取样孔108的圆心与瓶盖12上的穿接孔104的圆心上下重合。压板13在插入穿插槽并完全闭合后，其顶面高出瓶盖上沿2—3mm，其底面距穿插槽底面的距离为穿接管管壁厚度的1.25—1.6倍，以使穿接管翻折之后的两个重叠壁厚因受到压板的挤压而产生弹性变形，从而封死出水口。

保护帽14为采样瓶1在取样前和取样后使用的、扣盖在瓶口和瓶盖上的保护体。如图2所示，保护帽14的外形呈圆柱状，在保护帽中设有扣盖瓶盖用的筒形护套109，护套109的上沿连接在保护帽14的顶部中心，护套的内径略大于瓶盖12的外径，护套的高度小于瓶盖的高度。在保护帽14的内腔下端口处制有内螺纹，用以与瓶体外壁上的螺纹部相连接，使护套109罩接在瓶盖12的外侧。保护帽14的内腔总高度不小于瓶盖上的压板上沿至瓶体外壁螺纹部下缘的垂直距离。

如图6所示，取样器2包括进水器21、吊梁22和下环圈23。在下环圈23的内壁上制有内螺纹，在下环圈23的一条环圈直径线的两端接有向下垂吊的弧形吊梁，吊梁22与下环圈23的环圈平面相垂直。下环圈23从下向上套接在下瓶体102外壁上的螺纹段（图1），并与下瓶体102螺纹连接在一起。在吊梁22的中心部位设有下通孔，进水器21的上端出水管201从下向上穿接并固定在吊梁22的下通孔中，在出水管201的上端口套接有第一硅胶管202，第一硅胶管202的另一端套接在一个长度为50—60mm的直筒状的第一端管203上，第一端管203的另一端与扣接在下瓶体102的瓶盖12上的穿接管107（图5）相连接。第一硅胶管202的设置长度是以其一端所连接的第一端管203在与下瓶体102上的穿接管107相接后使第一硅胶管处于正好拉直的状态。在第一端管203与穿接管107的连接处以及在第一硅胶管202的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍204。

图6中，进水器21包括壳体205和设置在壳体中的浮动封口器206。壳体205是由两个圆锥体在对接开口处焊接所组成的梨形空腔体。进水器21上端的出水管201连通在壳体205的顶部开口处，出水管201的轴线与壳体205的轴线重合，在壳体205的底部中心开有进水口，在壳体205的下部圆锥体的内侧壁上开有一个水平的环槽，在环槽中固定有O形密封圈207。环槽的内径等于O形密封圈的线径，环槽的深度等于O形密封圈的线径的3/5。在壳体205的底部接有门型限位杆208，在限位杆208的中部设置有导向环209（图7），导向环209的中心在壳体205的轴线上。浮动封口器206是由上部的聚四氟乙烯圆锥体与下部的不锈钢圆锥体通过接口处的螺纹连接所组成的一个封闭的梨形空腔体，对接部加有密封垫密封。上部的聚四氟乙烯圆锥体的高度为下部的不锈钢圆锥体的高度的2.8—3.2倍。浮动封口器206的最大外径是壳体205最大内径的2/3。浮动封口器206的底部封盖在壳体205下部的进水口上，在浮动封口器206的底部中心接有下垂的导向杆210，导向杆210的轴线与浮动封口器206的轴线重合，导向杆210从壳体205的进水口向下伸出，并在穿过限位杆208上的导向环209后，下接一个不锈钢限位球211。导向杆210的杆径略小于导向环209的直径，限位球211的直径大于导向环209的直径，以对浮动封口器206进行限位。

如图1所示，上连接体3包括提梁31和上环圈32。在上环圈32的内壁上制有内螺纹，在上环圈32的一条环圈直径线的两端接有向上直立的弧形提梁31，提梁31与上环圈32的环圈平面相垂直，上环圈32从上向下套接在上瓶体101外壁上的螺纹段，并与上瓶体101螺纹连接在一起。在提梁31的中心部位设有上通孔，在上通孔中穿接并固定有直立的排气管34，排气管34的上端制成为承插式快速接头的插入端，在排气管34的下端口套接有第二硅胶管33，第二硅胶管33的另一端套接在一个长度为50—60mm的直筒状第二端管（未图示，其结构与第一端管相同）上，第二端管的另一端与在上瓶体的瓶盖12上的穿接管107（图5）相连接。第二硅胶管33的设置长度是以其一端所连接的第二端管在与上瓶体101上的穿接管相接后使第二硅胶管处于正好拉直的状态。在第二端管与穿接管107的连接处以及在第二硅胶管33的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍。

采样瓶1、瓶盖12、压板13、保护帽14和浮动封口器206的上段椎体等均可采用聚四氟乙烯制作。垫圈、穿接管、O形密封圈等可采用有机硅胶材料制作。取样器2的重量应是上连接体3重量的2倍，取样器2与上连接体3的重量之和是采样瓶1、取样器2和上连接体3三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上。这样才能保证采用系统的顺利下潜到位。

如图8所示，刻度管4包括软管41和连接在软管两端的承插式快速接头42。承插式快速接头42为市售定型产品，包括插入端和卡口端两部分。上连接体3中的排气管34的上端即可制成承插式快速接头的插入端的形式，以便与刻度管4端部的承插式快速接头42的卡口端直接配合连接在一起。在软管41的外表面标记有刻度管的长度标记的刻度线，在软管41内穿接一根钢丝线43，在承插式快速接头42内焊接有细杆横梁44，钢丝线43的上、下两端分别通过焊接方式固定连接在横梁44上。设置钢丝线的目的是为避免软管的拉伸变形所导致的刻度线标记不准和采样深度度量不准确的情况发生。

为便于携带，也可将刻度管4制成两米长的一根分管，每个分管两端设置的承插式快速接头，一个是承插式快速接头插入端，另一个是承插式快速接头卡口端，以便于相互连接组成所需要的工作长度。

实施例2：在静缓水域定深采集原状水样的采集方法。

参照图1—图8，本发明定深原状水样采集方法是以本发明定深原状水样采集系统为基础进行具体操作的，具体操作步骤如下：

1、将安装在采样瓶1的上瓶口和下瓶口上的保护帽14分别拧下并放好，再分别将上瓶口和下瓶口上连接的瓶盖12中的压板13抽出，使翻下的穿接管107挺直，露出瓶盖。

2、在采样瓶1的上端连接上连接体3，在采样瓶1的下端连接取样器2，将取样器2上的第一端管203插入采样瓶1下端的穿接管107内，并用喉箍204锁定，将上连接体3上的第二端管插入采样瓶1上端的穿接管107内，也用喉箍锁定。

3、将刻度管4的标记刻度值小的一端上的承插式快速接头42与上连接体提梁31上的排气管34插接配合并紧固连接，将刻度管4另一端的承插式快速接头42与气源控制系统上的承插式快速接头插接配合并紧固连接。

4、关闭气源控制系统上的分流阀，向上推动取样器2下端的限位球211，使导向杆210的上端插入进水器21的进水口内。打开气源控制系统上的减压阀，使与气源控制系统相接的氮气或其它惰性气体通过气源控制系统迅速充入采集系统中，并将采集系统内的空气排除干净。向外拉动取样器2下端的限位球211和导向杆210，使进水器21中的封口器206向进水口移动并关闭进水口，随着充气的继续，充气压力逐渐增加。当采集系统中的气压达到设定值后，关闭气源控制系统上的减压阀，停止充气。设定的气压值是比拟定采样点位置处的水体的压强值大至少0.05MPa。

5、在采样工作面的水体上方，操纵刻度管4，将由上连接体3、采样瓶1和取样器2连接组成的组合体缓慢垂吊放入水体内的拟定深度，在静置5—10分钟后，使水体环境恢复平衡。再缓慢打开气源控制系统上的分流阀，将采集系统中充入的气体通过刻度管4和分流阀逐步排出，气体排放速度不大于3ml/s。保持分流阀的开度不变，直至排气量为零，此时采集系统内的水面与水体的水面保持一致，静置5分钟，关闭分流阀，将由上连接体3、采样瓶1和取样器2所组成的组合体缓慢提出水面。

6、先把接在上连接体3上的第二硅胶管33和接在取样器2上的第一硅胶管202分别用夹子夹紧，再取下第二硅胶管33与上连接体3连接处的喉箍，将第二硅胶管33拔出，然后，再将采样瓶1的上瓶口瓶盖12上的压板13从瓶盖的穿插口推入一半，打开并卸下穿接管107与第二端管连接处的喉箍，拔出第二端管，同时将压板13推入到瓶盖12穿插槽的极限位置，将穿接管107压紧在瓶盖12的穿插槽103中，完成采样瓶上瓶口的封闭操作。然后再按照同样的操作步骤，完成采样瓶1下瓶口的封闭操作。

7、将两个保护帽14分别紧拧于采样瓶1的上、下两端，以护罩住采样瓶上、下端的瓶盖及压板；之后，将采样瓶1放入保温箱中，恒温保存样品。

本发明主要用于水井、湖泊、水库、暗河以及流速缓慢的河流内的含挥发性物质、氧敏感性物质水样的采集，水样在密封保存和运输过程中，采样瓶1内无多余空间，不会有空气的进入，避免了对水样的氧化。

Claims (3)

1.一种定深原状水样采集装置，其特征是，包括采样瓶、取样器、上连接体和刻度管；

所述采样瓶包括瓶体、瓶盖、压板和保护帽；

所述瓶体分为上瓶体和下瓶体两部分，所述上瓶体和所述下瓶体为内部口径相同的圆筒体，二者通过对接部的螺纹连接对合成一个直筒体；在所述上瓶体的上部设有圆锥形的斜肩部，所述上瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述上瓶体的斜肩部上接有上瓶口，所述上瓶口的中心线与所述上瓶体的轴心线在一条直线上，在所述上瓶口的侧壁上制有连接瓶盖的外螺纹，在所述上瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；在所述下瓶体的下部设有斜肩部，所述下瓶体的斜肩部的斜面与水平面的夹角不小于30°，在所述下瓶体的斜肩部上接有下瓶口，所述下瓶口的中心线与所述下瓶体的轴心线在一条直线上，在所述下瓶口的侧壁上制有外螺纹，在所述下瓶体的毗邻斜肩部的外侧壁上制有环绕外壁的外螺纹；所述瓶盖分别扣盖在所述上瓶体的所述上瓶口上和所述下瓶体的所述下瓶口上；

所述瓶盖由盖顶和筒形侧壁组成，在所述瓶盖的筒形侧壁上制有与瓶口连接的内螺纹，在所述瓶盖的盖顶上表面开有平置的有底的穿插槽，所述穿插槽的槽口宽度不超过所述瓶盖盖顶直径的1/3，所述穿插槽的中心线通过所述瓶盖盖顶的中心，所述穿插槽的一端为封头端，另一端为开口端，所述穿插槽的开口端开通在所述瓶盖的盖顶侧壁上，所述穿插槽的侧壁顶部为燕尾槽式穿插口，在所述穿插槽的穿插口中可插接用于遮盖所述穿插槽上口的压板，在所述穿插槽中开有贯通所述盖顶的圆形的穿接孔，所述穿接孔的圆心位于所述穿插槽的中心线上，所述穿接孔的直径不大于所述穿插槽槽口宽度的0.625倍，所述穿接孔的开设位置靠近所述穿插槽的开口端；在所述瓶盖的内侧衬垫有密封瓶口用的圆形密封垫，在所述密封垫上一体地制有一个直立的柔性的穿接管，所述穿接管的下端口开通在所述密封垫上，所述穿接管的外径略小于所述瓶盖上的所述穿接孔的直径，所述穿接管的高度不大于所述瓶盖上的穿接孔靠近瓶盖中心一侧的边缘与所述穿插槽中心线的交点到穿插槽的封头端内壁的距离，所述穿接管的管体无障碍地穿过所述瓶盖上的所述穿接孔并通过所述穿插槽伸到所述瓶盖的外部；

所述压板为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、用于将所述穿接管折压在所述瓶盖上的所述穿插槽中的压制体；所述压板的两端为圆弧边，其一端与所述穿插槽的封口端内弧面的弧度一致，另一端与所述瓶盖外圆面的弧度一致；所述压板的长度与所述瓶盖上的所述穿插槽的长度相同，在所述压板的两个长边上制有外凸的三角形棱沿，两边的三角形棱沿构成与所述穿插槽槽口上的燕尾槽式穿插口形状相合的燕尾榫；所述压板为楔形体，即其内插端的下缘呈弧形，并以平直的斜面过渡到压板长度的1/2处，压板长度方向上剩余的1/2部分为与压板上缘平行的平面；在所述压板的板面上开有方便穿刺法提取样品的取样孔，所述取样孔的直径不大于所述穿接管内径的一半，所述取样孔的圆心位于所述压板的轴线上，在所述压板插入所述穿插槽并完全闭合后，所述取样孔的圆心与所述瓶盖上的所述穿接孔的圆心上下重合；所述压板在插入所述穿插槽并完全闭合后，其顶面高出所述瓶盖上沿2—3mm，其底面距所述穿插槽底面的距离是所述穿接管管壁厚度的1.25—1.6倍，以使所述穿接管因受到所述压板的挤压后可产生挤压变形；

所述保护帽为所述采样瓶在取样前和取样后使用的、扣盖在瓶口和瓶盖上的保护体，所述保护帽的外形呈圆柱状，在所述保护帽中设有扣盖瓶盖用的筒形的护套，所述护套的上沿连接在所述保护帽的顶部中心，所述护套的内径略大于所述瓶盖的外径，所述护套的高度小于所述瓶盖的高度；在所述保护帽的内腔下端口处制有内螺纹，用以与瓶体外壁上的螺纹部相连接，使所述护套罩接在瓶盖外侧；所述保护帽的内腔总高度不小于瓶盖上的压板的上沿至瓶体外壁螺纹部下缘的垂直距离；

所述取样器包括进水器、吊梁和下环圈；在所述下环圈的内壁上制有内螺纹，在所述下环圈的一条环圈直径线的两端接有向下垂吊的弧形吊梁，所述吊梁与所述下环圈的环圈平面相垂直；所述下环圈从下向上套接在所述下瓶体外壁上的螺纹段，并与所述下瓶体螺纹连接在一起，在所述吊梁的中心部位设有下通孔，所述进水器的上端出水管从下向上穿接并固定在所述吊梁的所述下通孔中，在所述出水管的上端口套接有第一硅胶管，所述第一硅胶管的另一端套接在一个长度为50—60mm的直筒状的第一端管上，所述第一端管的另一端与插接在所述下瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第一硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第一端管在与所述下瓶体上的穿接管相接后使第一硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第一端管与所述穿接管的连接处以及在所述第一硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍；

所述进水器包括壳体和设置在所述壳体中的浮动封口器；所述壳体是由两个圆锥体对合组成的梨形空腔体，进水器上端的所述出水管连通在所述壳体的顶部，所述出水管的轴线与所述壳体的轴线重合，在所述壳体的底部中心开有进水口，在所述壳体的下部圆锥体的内侧壁上开有一个水平的环槽，在所述环槽中固定有O形密封圈；所述环槽的内径等于O形密封圈的线径，所述环槽的深度等于O形密封圈的线径的3/5；在所述壳体的底部接有门型的限位杆，在所述限位杆的中部设置有导向环，所述导向环的中心在所述壳体的轴线上；所述浮动封口器是由上部的聚四氟乙烯圆锥体与下部的不锈钢圆锥体通过接口处的螺纹连接所组成的一个封闭的梨形空腔体，聚四氟乙烯圆锥体的高度为不锈钢圆锥体的高度的2.8—3.2倍，所述浮动封口器的最大外径是所述壳体最大内径的2/3；所述浮动封口器的底部封盖在所述壳体下部的进水口上，在所述浮动封口器的底部中心接有下垂的导向杆，所述导向杆的轴线与所述浮动封口器的轴线重合，所述导向杆从所述壳体的进水口向下伸出，并在穿过所述限位杆上的所述导向环后下接一个不锈钢限位球；所述导向杆的杆径略小于所述导向环的直径，所述限位球的直径大于所述导向环的直径；

所述上连接体包括提梁和上环圈；在所述上环圈的内壁上制有内螺纹，在所述上环圈的一条环圈直径线的两端接有向上直立的弧形提梁，所述提梁与所述上环圈的环圈平面相垂直，所述上环圈从上向下套接在所述上瓶体外壁上的螺纹段，并与所述上瓶体螺纹连接在一起；在所述提梁的中心部位设有上通孔，在所述上通孔中穿接并固定有直立的排气管，所述排气管的上端制成为承插式快速接头的插入端，在所述排气管的下端口套接有第二硅胶管，所述第二硅胶管的另一端插接在一个长度为50—60mm的直筒状第二端管上，所述第二端管的另一端与接在所述上瓶体的瓶盖上的所述穿接管相连接；所述第二硅胶管的设置长度是以其一端所连接的第二端管在与所述上瓶体上的穿接管相接后使第二硅胶管处于正好拉直的状态；在所述第二端管与所述穿接管的连接处以及在所述第二硅胶管的两端连接处均设置有紧固连接端的喉箍；

所述取样器的重量是所述上连接体重量的2倍，所述取样器与所述上连接体的重量之和是所述采样瓶、所述取样器和所述上连接体三者在水面以下所排开的水体重量的1.5倍以上；

所述刻度管包括软管和连接在所述软管两端的承插式快速接头；在所述软管的外表面标记有刻度管的长度标记，在所述软管内穿接有钢丝线，在所述承插式快速接头内焊接有横梁，所述钢丝线的两端分别连接在所述承插式快速接头内的横梁上。

2.根据权利要求1所述的定深原状水样采集系统，其特征是，所述刻度管制成两米长的若干分管，每个分管两端设置的承插式快速接头，一个是承插式快速接头的插入端，另一个是承插式快速接头的卡口端。

3.一种在静缓水域定深采集原状水样的采集方法，其特征是，包括以下操作步骤：

a、将安装在采样瓶上瓶口和下瓶口上的保护帽分别拧下并放好，再分别将上瓶口瓶盖和下瓶口瓶盖中的压板抽出，使穿接管露出；

b、在采样瓶的上端连接上连接体，在采样瓶的下端连接取样器，将取样器上的第一端管插入采样瓶下端的穿接管内，并用喉箍锁定，将上连接体上的第二端管插入采样瓶上端的穿接管内，也用喉箍锁定；

c、将刻度管的标记刻度值小的一端上的承插式快速接头与上连接体提梁上的排气管插接配合并紧固，将刻度管另一端的承插式快速接头与气源控制系统上的承插式快速接头插接配合并紧固；

d、关闭气源控制系统上的分流阀，向上推动取样器下端的限位球，使导向杆的上端插入进水器的进水口内；打开气源控制系统上的减压阀，使与气源控制系统相接的氮气或其它惰性气体通过气源控制系统迅速充入采集系统中，并将采集系统内的空气排除干净；向外拉动取样器下端的限位球和导向杆，使进水器中的封口器向进水口移动并关闭进水口，使充气压力逐渐增加；当采集系统中的气压达到设定值后，关闭气源控制系统上的减压阀，停止充气；设定的气压值是比拟定采样点位置处的水体的压强值大至少0.05MPa；

e、在采样工作面的水体上方，操纵刻度管，将由上连接体、采样瓶和取样器连接组成的组合体缓慢垂吊放入水体内的拟定深度，在静置5—10分钟后，使水体环境恢复平衡；再缓慢打开气源控制系统上的分流阀，将采集系统中充入的气体通过刻度管和分流阀逐步排出，气体排放速度不大于3ml/s；保持分流阀的开度不变，直至排气量为零，此时采集系统内的水面与水体的水面保持一致，静置5分钟，关闭分流阀，将由上连接体、采样瓶和取样器所组成的组合体缓慢提出水面；

f、先把接在上连接体上的第二硅胶管和接在取样器上的第一硅胶管分别用夹子夹紧，再取下第二硅胶管与上连接体连接处的喉箍，将第二硅胶管拔出，然后，再将采样瓶的上瓶口瓶盖上的压板从瓶盖穿插口推入一半，打开并卸下穿接管与第二端管连接处的喉箍，拔出第二端管，同时将压板推入到瓶盖穿插槽的极限位置，将穿接管压紧在瓶盖的穿插槽中，完成采样瓶上瓶口的封闭操作；按同样的操作步骤，完成采样瓶下瓶口的封闭操作；

g、将保护帽分别紧拧于采样瓶的上、下两端后，将采样瓶放入保温箱中，恒温保存样品。