CN105699113A - 用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法，所述取样装置包括预埋到人工湿地内的支撑壁，所述支撑壁顶端伸出人工湿地；所述支撑壁内设有多级取样筒，所述多级取样筒的底端设有底盖；所述支撑壁及多级取样筒上均设有通孔；所述取样方法利用所述取样装置实现人工湿地重金属测定的基质取样；本发明在不破坏湿地结构的情况下可重复、方便的获得人工湿地含重金属基质样品，满足在人工湿地运行过程中对各水质参数、植物生长、微生物分布以及湿地基质堵塞情况等进行监测，为研究人工湿地基质重金属迁移转化规律提供保障；且取样装置制作简单、成本低，操作方便。

Description

用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法

技术领域

本发明涉及人工湿地系统及其应用技术领域，具体涉及用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法。

背景技术

当前，由于人类不合理的采矿、污水灌溉及含重金属农药、化肥的施用，造成了重金属对水体和土壤的严重污染。环境一旦遭到重金属污染修复极其困难，同时重金属还会通过食物链最终影响人类健康。因此，重金属污染治理刻不容缓。

人工湿地技术因其具有建造成本低、能耗少和运行维护简单方便等优势，目前已在污水和污泥处理方面得到了广泛的研究和应用。人工湿地主要由湿地基质、植物和微生物三部分组成，研究表明，利用适宜的植物和基质并在优化的运行条件下，人工湿地可以达到对污水或污泥中重金属良好的去除效果。

人工湿地运行过程必须要对各水质参数、植物生长、微生物分布以及湿地基质堵塞情况等进行监测，以掌握和确保人工湿地正常运行并取得对污染物的预期处理效果。而对人工湿地运行监测首先要对植物、水和基质进行取样，然后才能进行测定分析。前两者只需定期对植物采集或在湿地进、出水口取水样监测即可，操作相对简单且不易对湿地结构造成破坏。而对于人工湿地基质的取样，目前出现了一些不同的方法，但主要是基于自然土壤或天然湿地的取样模式，针对各层较为均质的样品进行的采集，采集过程会破坏湿地原有结构，同时也存在不能采集到人工湿地所有层次基质样品的问题。事实上，人工湿地基质由多层填料组成，通常包括鹅卵石、砾石、沸石、粉煤渣、钢渣、沙子和蛭石等，传统的土钻或相应改造的其他取样器很难在不破坏湿地结构的情况下对各层基质都取样，自然土壤或天然湿地基质取样方法并不适用于人工湿地基质的取样。

因此，对于处理重金属人工湿地而言，不能方便的取到基质样品或因取基质样品而对湿地结构造成了破坏，一方面会为研究人员了解重金属在人工湿地中的迁移转化带来困难，另一方面也会造成湿地运行的不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供在不破坏湿地结构的情况下可重复、方便的获得人工湿地含重金属基质样品的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该种用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，包括预埋到人工湿地内的支撑壁，所述支撑壁顶端伸出人工湿地；所述支撑壁内设有多级取样筒，所述多级取样筒的底端设有底盖；所述支撑壁及多级取样筒上均设有通孔。

所述多级取样筒由两个以上的单个取样筒通过卡带连接构成；单个取样筒相互连接的一端上设有和卡带配合的卡槽。

所述支撑壁上的通孔均匀分布在所述支撑壁上；所述多级取样筒上的通孔均匀分布在多级取样筒上。

所述多级取样筒和所述支撑壁间设有间隙。

所述支撑壁内径为5-15cm；长度为50-120cm。

单个取样筒内径为4-14cm；长度为10-20cm。

所述支撑壁上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-10mm。

所述多级取样筒上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-15mm。

该种用于人工湿地重金属测定的基质取样方法，利用上述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置来实现，具体为：

在人工湿地构建时，先将支撑壁竖直放入人工湿地，在支撑壁四周根据人工湿地基质需要依次填入各层基质，直到湿地基质充填完成，支撑壁顶端伸出湿地基质；

将单个取样筒连接成多级取样筒，在多级取样筒底端装上底盖，然后向多级取样筒中填入沙子，直到填满；再将多级取样筒放入支撑壁内，完成取样装置的安装；

在人工湿地系统运行过程需要取样时，把多级取样筒从支撑壁中取出，分拆成单个取样筒并倒出其中的部分沙子，即得到各层次基质样品。

本发明的优点在于：该用于人工湿地重金属测定的基质取样装置及取样方法，在不破坏湿地结构的情况下可重复、方便的获得人工湿地含重金属基质样品，满足在人工湿地运行过程中对各水质参数、植物生长、微生物分布以及湿地基质堵塞情况等进行监测，为研究人工湿地基质重金属迁移转化规律提供保障；其能够根据需要对湿地基质分层取样；解决了通常依靠湿地出水来判断人工湿地各层次重金属含量的不足，对人工湿地处理重金属过程的物料平衡计算提供保障；且取样装置制作简单、成本低，操作方便。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明用于人工湿地重金属测定的基质取样装置的结构示意图。

图2为本发明用于人工湿地重金属测定的基质取样装置的多级取样筒的结构示意图。

图3为本发明用于人工湿地重金属测定的基质取样装置的工作状态示意图。

上述图中的标记均为：

1、支撑壁，2、多级取样筒，3、单个取样筒，4、卡带，5、底盖，6、人工湿地，7、湿地基质，8、湿地植物，9、液位监测管。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1及图2所示，该种用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，包括预埋到人工湿地6内的支撑壁1，支撑壁1顶端伸出人工湿地6；支撑壁1内设有多级取样筒2，多级取样筒2的底端设有底盖5；支撑壁1及多级取样筒2上均设有通孔。取样装置由外部支撑壁1和内部多级取样筒2这两部分组成，均由硬质PVC圆管加工而成。

多级取样筒2由两个以上的单个取样筒3通过卡带4连接构成；单个取样筒3相互连接的一端上设有和卡带4配合的卡槽。单个取样筒3的数目能够根据实际需要调整，以四个单个取样筒3连接构成的多级取样筒2为例进行说明。这样多级取样筒2分为一级单个取样筒、二级单个取样筒、三级单个取样筒和四级单个取样筒，各级单个取样筒3采用卡带4连接方式衔接。在人工湿地系统构建时将取样装置预埋于湿地基质中。

支撑壁1上的通孔均匀分布在支撑壁1上；多级取样筒2上的通孔均匀分布在多级取样筒2上；这样湿地基质中的物质能够均匀渗透到多级取样筒2内的沙子内，以满足取样的需求。

多级取样筒2和支撑壁1间设有间隙；方便多级取样筒2的安装和拆卸。

支撑壁1内径为5-15cm；长度为50-120cm。支撑壁1内径优选为10cm，长度优选为70cm，上下开口。

单个取样筒3内径为4-14cm；长度为10-20cm。优选单个取样筒3直径为8cm，共四个，每个长度优选为15cm，采用沟槽连接件卡带4三个，将一级、二级、三级和四级单个取样筒3衔接为一个内部多级取样筒2。

多级取样筒2底端安装一个PVC的底盖5，保持整个多级取样筒2下端封闭。

支撑壁1周身用打孔器均匀打孔，支撑壁1上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-10mm。优选通孔直径为5mm，通孔间距为5mm。

多级取样筒2的各个单个取样筒3周身均用打孔器打孔，多级取样筒2上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-15mm。优选多级取样筒2的通孔直径为5mm，通孔间距为5mm。

打孔器为普通电钻打孔器。

用于人工湿地重金属测定的基质取样方法，利用上述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置来实现，具体为：

参阅图3，在人工湿地6构建时，先将取样装置的支撑壁1竖直放入人工湿地6，后在支撑壁1四周根据湿地基质7需要依次填入各层基质，直到湿地基质7充填完成，支撑壁1顶端伸出湿地基质7，以保证取样装置顶部高于湿地基质7，方便取样的进行；

将连接好的多级取样筒2底部装好底盖5，然后从上向下填入沙子，直到填满整个多级取样筒2；最后将多级取样筒2放入支撑壁1内，取样装置安装完成，优选支撑壁1超出湿地基质7十厘米，即整个取样装置超出湿地基质7十厘米高；

在人工湿地系统运行过程需要取样时，把内部多级取样筒2取出，分拆成单个取样筒3并倒出其中的沙子，即得各层次基质样品。

如需重复取样，则将各层沙子依次装回各单个取样筒3，重新连接成多级取样筒2，放入支撑壁1内待下次取样。

本发明提供了用于人工湿地重金属测定的预埋式基质取样装置及取样方法，有以下几个方面的优势：1)在不破坏湿地结构的情况下可重复、方便的获得人工湿地6含重金属基质样品，为研究人工湿地6基质重金属迁移转化规律提供保障；2)能够根据需要对湿地基质分层取样；3)；解决了通常依靠湿地出水来判断人工湿地6的各层次重金属含量的不足，对人工湿地6处理重金属过程的物料平衡计算提供保障；4)装置制作简单、成本低且操作方便。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：包括预埋到人工湿地内的支撑壁，所述支撑壁顶端伸出人工湿地；所述支撑壁内设有多级取样筒，所述多级取样筒的底端设有底盖；所述支撑壁及多级取样筒上均设有通孔。

2.如权利要求1所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述多级取样筒由两个以上的单个取样筒通过卡带连接构成；单个取样筒相互连接的一端上设有和卡带配合的卡槽。

3.如权利要求1或2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述支撑壁上的通孔均匀分布在所述支撑壁上；所述多级取样筒上的通孔均匀分布在多级取样筒上。

4.如权利要求1或2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述多级取样筒和所述支撑壁间设有间隙。

5.如权利要求1或2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述支撑壁内径为5-15cm；长度为50-120cm。

6.如权利要求2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：单个取样筒内径为4-14cm；长度为10-20cm。

7.如权利要求1或2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述支撑壁上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-10mm。

8.如权利要求1或2所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置，其特征在于：所述多级取样筒上的通孔直径为4-6mm，通孔间的间距为5-15mm。

9.用于人工湿地重金属测定的基质取样方法，利用权利要求1-8任一项所述的用于人工湿地重金属测定的基质取样装置来实现，其特征在于：具体为：

在人工湿地构建时，先将支撑壁竖直放入人工湿地，在支撑壁四周根据人工湿地基质需要依次填入各层基质，直到湿地基质充填完成，支撑壁顶端伸出湿地基质；

将单个取样筒连接成多级取样筒，在多级取样筒底端装上底盖，然后向多级取样筒中填入沙子，直到填满；再将多级取样筒放入支撑壁内，完成取样装置的安装；

在人工湿地系统运行过程需要取样时，把多级取样筒从支撑壁中取出，分拆成单个取样筒并倒出其中的部分沙子，即得到各层次基质样品。