CN106186596B - 一种用于湖泊水体污染的阻控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于湖泊水体污染的阻控装置，包括用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体，在壳体内成型有至少两个腔体，且壳体优选由圆柱形筒壁组成，形成位于中心的圆柱形腔体和位于外侧的圆环形腔体；至少两个腔体中的一部分为阻控材料腔，另一部分为沉积物腔；沉积物腔至少与一个阻控材料腔在水平方向上相邻接；在与每个沉积物腔邻接的阻控材料腔中，至少在一个阻控材料腔与沉积物腔之间的腔体侧壁上分布有通孔，分别位于所述腔体侧壁两侧的沉积物和阻控材料通过通孔相接触。本发明中的阻控装置形成的沉积物‑阻控材料界面沿沉积物纵向深度方向延伸，对位于一定深度处的沉积物也可起到吸附、阻控作用，具有更好的阻控效果。

Description

一种用于湖泊水体污染的阻控装置及方法

技术领域

本发明属于湖泊水体污染控制领域，具体涉及一种用于湖泊水体污染的阻控装置及方法。

背景技术

水体富营养化是当前各个国家水体污染治理面临的一个重大难题，也是造成各水生生态系统不同程度退化的主要原因，对水体环境和人类健康具有很大的危害性。水体富营养化是各种来源的营养盐在特定环境因子共同作用下形成的一种污染物累计效应。从源头上划分，湖泊中营养盐的来源可分为内源和外源，其中，沉积物营养盐的释放是湖泊水体中营养盐的主要内源。因此解决富营养化问题的一个途径就是对水体中的营养盐释放进行阻控。

沉积物原位覆盖技术是沉积物原位修复技术一种代表性修复阻控技术，即在沉积物表层覆盖一定厚度的阻控材料(如蛭石、沙、氧化铝或者海绵铁颗粒等)以达到利用阻控材料的吸附作用阻止沉积物中的营养盐向水体中释放，从而达到控制营养盐内源释放的效果。

虽然通过向湖泊内投加阻控材料可起到控制营养盐释放的效果，但是阻控材料投加入湖泊中后，只能对沉积物表层中的营养盐进行吸附。但是沉积物中营养盐的释放却并不仅仅限于表层，其深层处的营养盐同样存在着释放并向上层逐渐传递的现象。因此，这种通过在表层铺盖阻控材料对沉积物进行阻控的方法对沉积物的阻控效果较为有限。

此外，虽然当前本领域工作者对各种营养盐的阻控方式和材料均有研究，也进行了一些中试或者模拟实验。但通过阻控材料控制营养盐释放存在的问题在于：一方面，不同湖泊具有其自身的独特性，不同材料和方式对不同湖泊水体富营养化治理效果各不相同，因此，如何有效治理不同湖泊在各实际环境因子条件下的水体污染，研究出最佳阻控材料和方式，这是本领域未解决的技术问题；另一方面，在使用各种阻控材料对湖泊水体进行污染阻控的过程中，材料本身有可能对湖泊造成二次污染，并且不同材料在不同条件下对湖泊水体污染物的控制过程也存在较大差异。但是现阶段本领域对于外加阻抗材料在使用过程中的阻控机制和阻控过程却并不清楚。

因此，如希望在湖泊实际环境条件下进行更为有效的水体污染阻控和大规模应用阻控材料，则应当尽快解决上述技术问题，这对于湖泊富营养化控制的研究具有重要的现实意义。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是现有技术中使用阻控材料对沉积物中的营养盐释放进行阻控时，只能对沉积物表层中的营养盐进行吸附的技术问题。进而提供一种对位于一定深度处的沉积物同样也可起到吸附、阻控作用的阻控装置；本发明解决的另一个技术问题是现有技术在使用外加阻抗材料装置进行污染治理时，缺少对其阻控机制和阻控过程进行监控和研究的手段。从而提供一种能具有监测功能的用于湖泊水体污染的阻控装置，本发明还提供了上述阻控装置的使用方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种用于湖泊水体污染的阻控装置，包括：

用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体，在所述壳体内成型有至少一个沉积物腔，所述沉积物腔的顶面和底面均开口设置且所述底面的开口朝向所述壳体的下方，当所述壳体插入所述湖泊底部的沉积物中时，所述沉积物通过所述底面的开口进入所述沉积物腔；

在每个所述沉积物腔的水平方向邻接位置处均设置有至少一个阻控材料腔，在所述阻控材料腔内放置有阻控材料；

每个所述沉积物腔与邻接的所述阻控材料腔中的至少一个通过分布有通孔的腔体侧壁连通设置，所述通孔的孔径小于位于所述腔体侧壁一侧的所述阻控材料的孔径，位于所述腔体侧壁两侧的所述沉积物腔中的沉积物和所述阻控材料腔中的阻控材料通过所述通孔相接触。

还设置有水质监测装置，所述水质监测装置适宜于监测所述沉积物腔内底泥的间隙水水质；与所述水质监测装置连接设置有数据存储装置，用于存储所述水质监测装置监测的数据信息。

在至少一组通过分布有通孔的腔体侧壁连通设置的所述沉积物腔与阻控材料腔中设置有第一取样装置，所述第一取样装置包括：

第一筒体，所述第一筒体与所述壳体固定连接，所述第一筒体的筒壁形成一个分布于所述腔体侧壁两侧的合围，所述第一筒体在水平方向上沿垂直于所述腔体侧壁的方向延伸设置；

所述第一筒体的顶端位于所述腔体侧壁的上方，在所述第一筒体的顶端设置有第一顶盖，底端开口设置；在所述第一筒体内安装有第一活塞；所述第一活塞适宜于在所述第一筒体内往复运动，并与所述第一顶盖相抵触；在所述第一顶盖和所述第一活塞上均设置有透水孔；当所述第一活塞与所述第一顶盖抵触时，位于所述第一顶盖和所述第一活塞上的透水孔交错设置。

在至少一个所述沉积物腔里设置有第二取样装置，所述第二取样装置包括：

第二筒体，所述第二筒体的顶端设置有第二顶盖，底端开口设置；在所述第二筒体的外壁面上固定设置有沿竖直方向延伸的弹性条，在所述沉积物腔的内侧壁上设置有沿竖直方向延伸的安装槽，所述弹性条嵌套安装在所述安装槽内，并适宜于沿所述安装槽向上滑动直至脱离所述安装槽；

在所述第二筒体内安装有第二活塞，所述第二活塞适宜于在所述第二筒体内往复运动，并与所述第二顶盖相抵触；在所述第二顶盖和所述第二活塞上均设置有透水孔，当所述第二活塞与所述第二顶盖抵触时，位于所述第二顶盖和所述第二活塞上的透水孔交错设置。

与所述第一活塞和第二活塞均连接设置有提拉装置，所述提拉装置为提拉杆或提拉线缆。

所述壳体包括：

至少两个直径互不相同的圆柱形筒壁，所述至少两个圆柱形筒壁依次同心嵌套设置且固定连接，在位于最内侧的所述圆柱形筒壁的内部形成圆柱形的腔体，在相邻的所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体；所述腔体中的一部分设置为沉积物腔，与每个所述沉积物腔相邻接的腔体中的至少一个设置为阻控材料腔；

在所述壳体内设置有隔板，所述隔板设置有多个，每个所述隔板均沿所述圆柱形筒体的中心向外延伸至位于最外侧的所述圆柱形筒壁，将所述壳体分隔成多个相互独立的扇形区域。

所述圆柱形筒壁设置有两个，在位于内侧的所述圆柱形筒壁内部形成的圆柱形的腔体为阻控材料腔，相邻的所述圆柱形筒壁之间形成的环形的腔体为沉积物腔；在位于内侧的所述圆柱形筒壁上设置有所述通孔；所述沉积物腔中的沉积物和所述阻控材料腔中的阻控材料通过所述通孔相接触。

所述第一筒体在水平方向上沿位于外侧的所述圆柱形筒体的半径延伸设置，所述第一筒体位于所述阻控材料腔内的部分的横截面为扇形，所述第一筒体位于所述沉积物腔内的部分的截面为宽度不变的长条形。

在所述阻控材料腔的底端设置有尖端部，所述尖端部朝下设置。

在所述阻控材料腔的顶端设置有可闭合的开口。

本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，优点在于：

(1)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，限定所述阻控材料腔的底面为密闭设置，里面放置有阻控材料，所述沉积物腔的底面开口且所述开口朝向壳体下方。所述阻控装置在使用时，可在自身重力或者人为施加的向下的力的作用下插入所述湖泊底部沉积物中，所述沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔；本发明中的所述沉积物腔至少与一个所述阻控材料腔在水平方向上相邻接，且通过分布有通孔的腔体侧壁相连通，这就使得进入所述沉积物腔的沉积物可通过腔体侧壁上的通孔与所述阻控材料相接触，此时形成的沉积物-阻控材料界面是沿沉积物的纵向深度防线延伸。因此本发明中对于沉积物的阻控并不仅仅是发生在沉积物的表面，对位于一定深度处的沉积物同样也可起到吸附、阻控的作用，这与现有的、直接在沉积物表面铺设阻控材料的阻控方式相比，具有更好的阻控效果。

作为优选的实施方式，本发明中在所述阻控材料腔的顶端设置有可闭合的开口，通过所述开口放入阻控材料后，将所述开口闭合，此时所述阻控材料腔的顶面和底面均为密闭设置，使得所述装置可以任意角度放入湖泊，从而避免了因壳体倾斜或湖泊底面不平整导致的阻控材料流出。

(2)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，还进一步设置有水质监测装置，所述水质监测装置适宜于监测所述沉积物腔内底泥的间隙水水质。通过设置水质监测装置，可对沉积物中的水质指标进行监测，从而帮助本领域工作者了解阻控的机制。作为优选的实施方式，本发明中与所述水质监测装置连接设置有数据存储装置，用于存储所述水质监测装置监测的数据信息。

(3)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，与每个所述沉积物腔配套设置有第一取样装置，用于对沉积物和阻控材料样品进行取样，所述第一取样装置的第一筒体固定安装在位于分布有通孔的所述腔体壁两侧的所述阻控材料腔与所述沉积物腔中，且底端开口设置，当所述壳体插入湖泊底部的沉积物时，沉积物以及阻控材料分别进入第一筒体位于所述腔体壁两侧的部分。此时，第一筒体内的第一活塞位于顶盖的下方，且所述顶盖和第一活塞上均设置有透水孔，位于沉积物上方的水通过透水孔进入所述第一筒体。当阻控装置在湖底使用一段时间后被取出时，通过向上提拉所述第一活塞，使得所述第一活塞与所述顶盖相抵触，由于所述第一顶盖和所述第一活塞上的第一透水孔为交错设置，当二者抵触时就形成了一个密闭不透水结构。此时继续提升所述第一活塞带动所述壳体上升或者直接提升所述壳体上升，由于第一筒体的顶端已经密闭，在水压的作用下，沉积物和阻控材料会随第一筒体上升，从而实现对沉积物和阻控材料的取样。

(4)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，在每个所述沉积物腔里还分别设置有第二取样装置，所述第二取样装置用于在阻控装置放入湖底之初对沉积物进行取样，当所述壳体插入湖泊底部的沉积物时，沉积物进入所述第二筒体，此时向上提拉所述第二活塞，所述第二活塞与所述第二筒体的顶盖相抵触，从而实现第二筒体顶端的密闭，此时继续提升所述第二活塞并带动所述第二筒体上升，在水压的作用下沉积物会随第二筒体上升，从而完成沉积物的取样。本发明在阻控材料使用过程的初期和结束时分别对沉积物进行取样，经过对不同时期的沉积物中的营养盐等指标进行检测，可进一步帮助本领域工作者研究阻控材料的阻控过程。

(5)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，进一步优选所述壳体包括至少两个直径互不相同的圆柱形筒壁，所述至少两个圆柱形筒壁依次同心嵌套设置；且在所述壳体内设置有隔板，所述隔板设置有多个，每个所述隔板均沿所述圆柱形筒体的中心向外延伸至位于最外侧的所述圆柱形筒壁，将所述壳体分隔成多个相互独立且相同的扇形区域。通过这种设置方式，使得所述壳体形成位于中间的圆柱形腔体以及位于所述圆柱形腔体外侧的多个环形腔体，且每个腔体均被隔板分隔成多个相同的隔室，使得所述阻控装置可以同时放置多种阻控材料，便于研究和对比不同阻控材料的阻控机制和阻控效果。并且对于圆形或环形腔体而言，其阻控材料和沉积物之间的接触面为圆弧面，不存在死角，有利于避免边界富集效应。

(6)本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，优选与内侧所述圆柱形筒壁的底端连接设置有尖端部，所述尖端部的尖端朝下设置。通这种设置方式，使得壳体便于插入沉积物，减少插入过程中的阻力。

为了使本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置的实验装置和方法的技术方案及更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

附图说明

如图1所示是本发明所述的用于湖泊水体污染的阻控装置的结构示意图；

如图2所示是图1中所述区域A的局部放大示意图；

如图3所示是本发明所述用于湖泊水体污染的阻控装置的俯视图；

如图4所示是本发明所述设置有第一取样装置的阻控装置的结构示意图；

如图5所示是本发明所述第一取样装置的第一顶盖的结构示意图；

如图6所示是本发明所述第一取样装置的第一活塞的结构示意图；

如图7所示是本发明所述设置有第一取样装置和第二取样装置的阻控装置的结构示意图；

如图8所示是本发明所述第二取样装置的结构示意图；

如图9所示是本发明所述设置有三个圆柱形筒壁的阻控装置的结构示意图；

如图10和图11所示是本发明所述设置有底端尖部的阻控材料腔的示意图；

其中，附图标记为:

1-壳体；21、22、23-由内向外依次设置的圆柱形筒壁；3-阻控材料腔；4-沉积物腔；5-阻控材料腔的底面；6-沉积物腔的底端开口；7-第一筒体；8-第一顶盖；9-第一顶盖上的透水孔；10-第一活塞；11-第一活塞上的透水孔；12-第二筒体；13-第二顶盖；14-第二顶盖上的透水孔；15-第二活塞；16-第二活塞上的透水孔；17-弹性条；18-隔板；19-密封盖；20-提拉装置；24-通孔；25-固定杆。

具体实施方式

在下述具体实施方式中，涉及“顶端”、“底端”、“顶面”、“底面”中的“顶”和“底”是相对于所述阻控装置的壳体插入所述湖泊底部沉积物中时的状态而言的顶和底部。

实施例1

本实施例中提供的用于湖泊水体污染的阻控装置如图1-3所示，包括：用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体1，本实施例中所述壳体1包括两个直径互不相同的圆柱形筒壁21、22，所述两个圆柱形筒壁21、22依次同心嵌套设置，且通过一个径向方向上的固定杆25固定连接；所述两个圆柱形筒壁21、22的顶端和底端均平齐设置。在位于内侧的所述圆柱形筒壁21内部形成圆柱形的腔体，在两个所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体，所述圆柱形的腔体与所述环形的腔体在水平方向相邻接；本实施例中所述圆柱形的腔体用作阻控材料腔，所述阻控材料腔的底面5密闭设置，且所述底面5设置为平面；在所述圆柱形的腔体内放置有阻控材料，用作阻控材料腔3；作为优选的实施方式，本实施例中所述阻控材料腔3的顶端设置有开口，在开口处设置可开启的密封盖19，从而实现开口的打开和闭合，所述密封盖19可通过铰链、螺钉等结构安装在所述阻控材料腔3的顶端开口处；本实施例中所述阻控材料为蛭石颗粒，所述蛭石颗粒的粒径范围为1-2mm。本实施中所述的环形的腔体的底面和顶面均开口设置且所述底面的开口6朝向壳体1的正下方，用作沉积物腔4；本实施例中位于内侧的所述圆柱形筒壁21为位于所述沉积物腔4与所述阻控材料腔3之间的腔体侧壁，在所述腔体侧壁上分布有通孔24(如图2中的区域A所示)，所述通孔24的孔径为0.5mm，小于蛭石颗粒的粒径，从而可防止蛭石颗粒流出。为了提高沉积物与阻控材料的接触面积，优选将所述圆柱形筒壁设置为金属网结构，从而提高所述圆柱形筒壁的开孔率。

本实施例在所述壳体1上设置有水质监测装置，所述水质监测装置设置有营养盐探头和pH探头，所述营养盐探头和pH探头安装在所述沉积物的上方且伸入所述沉积物腔4的内部，用于检测进入所述沉积物腔4内的沉积物的间隙水水质；与所述水质监测装置连接设置有数据存储装置，用于存储所述水质监测装置检测的数据。作为优选的实施方式，所述水质监测装置的营养盐探头和pH探头可沿壳体1的半径方向设置有多组，从而检测与沉积物-阻控材料界面不同距离处的沉积物间隙水的营养盐含量。作为可选择的实施方式，也可在所述壳体1上设置用于放置营养盐探头和pH探头的支架，所述支架包括旋转轴和横杆，所述旋转轴安装在所述壳体1的中心位置，所述横杆垂直安装在所述旋转轴上，且适宜于沿所述旋转杆进行径向和竖直方向上的往返运动，所述营养盐探头和pH探头安装在所述横杆上；与所述旋转轴和横杆连接设置有驱动装置，适宜于带动旋转轴进行旋转和带动所述横杆进行径向和竖直方向上的往返运动。通过这种设置方式，使得所述阻控装置只需要设置一组营养盐探头和pH探头，即可在横杆的带动下进行径向的移动和沿顺时针或者逆时针方向的旋转，从而实现对沉积物腔4中多个点位的间隙水的监测。

使用本实施例中的阻控装置进行湖泊水体污染控制的方法为:将粒径范围为1-2mm的蛭石颗粒通过所述阻控材料腔3的顶端上的开口放入所述阻控材料腔3中，关闭所述密封盖19将开口闭合；将所述阻控装置放入湖泊中，通过向所述阻控装置施加下压力或者利用所述阻控装置自身的重力使得所述阻控装置下沉，直至所述阻控装置的壳体1插入湖泊底部；当所述壳体1插入湖泊底部时，湖泊底部的沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔4；进入所述沉积物腔4内的沉积物通过所述圆柱形筒壁的通孔24与位于另一侧的所述阻控材料相接触，从而在沉积物的深度方向上对沉积物的营养盐释放进行阻控。同时所述水质监测装置通过所述营养盐探头pH探头检测沉积物内间隙水的营养盐和pH指标。

实施例2

本实施例中提供的用于湖泊水体污染的阻控装置如图4所示，在实施例1的基础上，本实施例进一步增设了第一取样装置，所述第一取样装置包括：

第一筒体7，所述第一筒体7与所述壳体固定连接且所述第一筒体的筒壁形成一个位于所述腔体侧壁两侧的合围，所述合围包括位于所述腔体侧壁两侧的两个区域；所述第一筒体7在水平方向上沿位于外侧的所述圆柱形筒体22的半径延伸设置；本实施例中所述第一筒体7位于所述阻控材料腔内的部分的横截面为扇形，所述第一筒体7位于所述沉积物腔内的部分的截面为宽度不变的长条形。

如图5和图6所示，所述第一筒体7的顶端设置有第一顶盖8，底端开口设置；在所述第一筒体7内安装有第一活塞10；所述第一活塞10适宜于在所述第一筒体7内往复运动，并与所述第一顶盖8相抵触；在所述第一顶盖8和所述第一活塞10上均设置有透水孔，当所述第一活塞10与所述第一顶盖8抵触时，位于所述第一顶盖8上的透水孔9和所述第一活塞10上的透水孔11交错设置，形成一个不透水结构。

作为优选的实施方式，本实施例在每个所述沉积物腔4里还分别设置有第二取样装置，如图7和图8所示，所述第二取样装置包括：第二筒体12，所述第二筒体12的顶端设置有顶盖，底端开口设置；在所述第二筒体12的外壁面上固定设置有沿竖直方向延伸的弹性条17，在所述沉积物腔4的内侧壁上设置有沿竖直方向延伸的安装槽，所述弹性条17嵌套安装在所述安装槽内，并适宜于沿所述安装槽向上滑动直至脱离所述安装槽；在所述第二筒体12内安装有第二活塞15，所述第二活塞15适宜于在所述第二筒体12内往复运动，并与所述第二顶盖13相抵触；在所述第二顶盖13和所述第二活塞上均设置有透水孔，当所述第二活塞与所述第二顶盖13抵触时，位于所述第二顶盖上的透水孔14和所述第二活塞上的透水孔16交错设置，形成一个不透水结构。

使用本实施例中的阻控装置进行湖泊水体污染控制的方法为:将粒径范围为1-2mm的蛭石颗粒放入所述阻控材料腔3中；将所述阻控装置放入湖泊中，通过向所述阻控装置施加下压力或者利用所述阻控装置自身的重力使得所述阻控装置下沉，直至所述阻控装置的壳体1插入湖泊底部；当所述壳体1插入湖泊底部时，湖泊底部的沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔4，进入所述沉积物腔4内的沉积物通过所述腔体侧壁的通孔24与位于另一侧的所述阻控材料相接触，从而在沉积物的深度方向上对沉积物的营养盐释放进行阻控。本实施例中所述的阻控装置通过设置第一取样装置，可在阻控过程进行一段时间后对沉积物进行采样，具体方法为:在未采样的初始状态下，第一筒体7内的第一活塞10位于顶盖的下方，且所述顶盖和第一活塞10上均设置有透水孔，位于沉积物上方的水通过透水孔进入所述第一筒体7。当所述壳体1插入湖泊底部时，所述沉积物进入所述沉积物腔4的同时也进入所述第一筒体位于所述沉积物腔4的一侧，且所述沉积物位于所述活塞的下方。当阻控装置在湖底使用一段时间后被取出时，通过向上提拉所述第一活塞10，使得所述第一活塞10与所述顶盖相抵触，由于所述第一顶盖8和所述第一活塞10上的透水孔为交错设置，当二者抵触时形成了密封不透水结构。此时继续提升所述第一活塞10带动所述壳体1上升或者直接提升所述壳体1上升，由于第一筒体7的顶端已经密封，在水压的作用下，沉积物和阻控材料会随第一筒体7上升，从而实现对沉积物和阻控材料的取样。

本实施例通过设置所述第二取样装置，可在阻控装置插入沉积物之初对沉积物样品进行取样，从而便于和第一取样装置采取的样品进行对比。具体采样方法为：初始状态下，沉积物在进入所述沉积物腔4的同时也进入所述第二筒体12，此时向上提拉所述第二活塞，所述第二活塞与所述第二筒体12的顶盖相抵触，从而实现第二筒体12顶端的密封，此时继续提升所述第二活塞并带动所述第二筒体12上升，所述上升过程中，提升的力克服了弹性条17的摩擦力，使得所述弹性条17相对于所述安装槽向上滑动。此时在水压的作用下，沉积物会随第二筒体12上升，从而完成沉积物的取样。

作为优选的实施方式，本实施例中所述第一筒体7位于所述沉积物腔内的部分的底端与所述沉积物腔的底端相平齐。所述第二筒体12在初始状态下时，其底端与所述沉积物腔的底端也是平齐设置。从而使得第一筒体7和第二筒体12可取到沉积物腔内整个竖直方向上的沉积物样品。并且为了防止沉积物从所述第一筒体和第二筒体的上方进入导致透水孔堵塞的问题，本实施例优选将所述第一筒体和第二筒体的顶盖设置在沉积物腔和阻控材料腔的上方，所述壳体插入所述湖泊底部的沉积物中时，所述第一筒体和第二筒体插入所述沉积物的深度小于所述第一筒体和第二筒体的高度，优选小于所述第一筒体和第二筒体高度的2/3。

同样作为优选的实施方式，为了便于提拉，可与所述第一活塞和第二活塞均连接设置提拉装置20，所述提拉装置20可以选择设置为提拉杆或提拉线缆。

实施例3

本实施例中提供的用于湖泊水体污染的阻控装置，包括：用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体1，本实施例中所述壳体1包括两个直径互不相同的圆柱形筒壁21、22，所述两个圆柱形筒壁21、22依次同心嵌套设置，且通过一个径向方向上的固定杆25固定连接。在位于内侧的所述圆柱形筒壁21内部形成圆柱形的腔体，在两个所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体，所述圆柱形的腔体与所述环形的腔体在水平方向相邻接；本实施例中所述圆柱形的腔体的底面5密闭设置，且所述底面5设置为平面；在所述圆柱形的腔体内放置有阻控材料，用作阻控材料腔3；本实施例中所述阻控材料腔3的顶端敞口设置，在所述阻控材料腔的底端设置有尖端部，所述尖端部朝下设置(如图10所示)；本实施例中所述阻控材料为蛭石颗粒，所述蛭石颗粒的粒径范围为1-2mm。本实施中所述的环形的腔体的底面和顶面均开口设置且所述底面的开口6朝向壳体1的正下方，用作沉积物腔4；本实施例中位于内侧的所述圆柱形筒壁21为位于所述沉积物腔4与所述阻控材料腔3之间的腔体侧壁，在所述腔体侧壁上分布有通孔24，所述通孔24的孔径为0.5mm，小于蛭石颗粒的粒径，从而可防止蛭石颗粒流出。为了提高沉积物与阻控材料的接触面积，优选将所述圆柱形筒壁设置为金属网结构。

本实施例在所述壳体1上设置有水质监测装置，所述水质监测装置设置有营养盐探头和pH探头，所述营养盐探头和pH探头安装在所述沉积物的上方且伸入所述沉积物腔4的内部，用于检测进入所述沉积物腔4内的沉积物的间隙水水质；与所述水质监测装置连接设置有数据存储装置，用于存储所述水质监测装置检测的数据。本实施例中所述水质监测装置的营养盐探头和pH探头沿壳体1的半径方向设置有2组，从而检测与沉积物-阻控材料界面不同距离处的沉积物间隙水的营养盐含量。

作为优选的实施方式，本实施例设置所述阻控材料腔的底端的尖端部为实心结构或者为表面不设置孔的密闭结构。这种设置方式的优点在于可使得沉积物和阻控材料的界面位于同一竖直方向上，在进行实验监测时，防止因阻控材料腔变径导致对实验结果产生影响。

使用本实施例中的阻控装置进行湖泊水体污染控制的方法为:将粒径范围为1-2mm的蛭石颗粒通过所述阻控材料腔3的顶端上的开口放入所述阻控材料腔3中；将所述阻控装置放入湖泊中，通过向所述阻控装置施加下压力或者利用所述阻控装置自身的重力使得所述阻控装置下沉，直至所述阻控装置的壳体1插入湖泊底部；当所述壳体1插入湖泊底部时，湖泊底部的沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔4；进入所述沉积物腔4内的沉积物通过所述圆柱形筒壁的通孔24与位于另一侧的所述阻控材料相接触，从而在沉积物的深度方向上对沉积物的营养盐释放进行阻控。同时所述水质监测装置通过所述营养盐探头pH探头检测沉积物内间隙水的营养盐和pH指标。

实施例4

本实施例中提供的用于湖泊水体污染的阻控装置如图9所示，设置有用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体1，本实施例中所述壳体1包括三个直径互不相同的圆柱形筒壁21、22、23，所述三个圆柱形筒壁21、22、23依次同心嵌套设置且固定连接。在位于最内侧的所述圆柱形筒壁21的内部形成圆柱形的腔体，在每相邻的两个所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体，所述环形的腔体共有2个；本实施例在所述壳体1内设置有隔板18，所述隔板18设置有4个，所述4个隔板18呈十字形排列，每个所述隔板18均沿所述圆柱形筒壁21、22、23的中心点向外延伸至位于最外侧的所述圆柱形筒壁23，将所述壳体1分隔成4个相互独立的扇形区域，同时也将每个腔体分隔成4个相同的腔体区域。

本实施例将位于最内侧的所述圆柱形筒壁21内部的圆柱形的腔体设置为用于放置第一阻控材料的第一阻控材料腔，与位于最内侧的所述圆柱形筒壁21的底端连接设置有圆锥形尖端部，所述圆锥形尖端部为的尖端朝下设置(如图9所示)；将紧邻所述第一阻控材料腔的环形腔体设置为沉积物腔4，所述沉积物腔4的顶面和底面均开口设置且所述底面的开口6朝向壳体1的正下方；位于最外侧的环形腔体设置为放置有第二阻控材料的第二阻控材料腔，如图11所示，所述第二阻抗材料腔的底端设置为截面为圆锥形的尖端部，所述第二阻抗材料腔底端的尖端部同样朝向下方设置；本实施例中位于所述第一阻控材料腔与所述沉积物腔4之间和位于所述沉积物腔4和第二阻控材料腔之间的圆柱形筒壁21、22上均分布设置有通孔24，所述圆柱形筒壁21上的所述通孔24的孔径小于第一阻控材料的粒径；所述圆柱形筒壁22上的所述通孔24的孔径小于第二阻控材料的粒径。

使用本实施例中的阻控装置进行湖泊水体污染控制的方法为:将粒径范围为1-2mm的氧化铝颗粒放入所述第一阻控材料腔的四个腔体区域中；将粒径范围为1-2mm的蛭石颗粒放入所述第二阻控材料腔的四个腔体区域中将所述阻控装置放入湖泊中，通过向所述阻控装置施加下压力或者利用所述阻控装置自身的重力使得所述阻控装置下沉，直至所述阻控装置的壳体1插入湖泊底部；当所述壳体1插入湖泊底部时，湖泊底部的沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔4；进入所述沉积物腔4内的沉积物通过位于两侧的所述圆柱形筒壁的通孔24与位于两侧的所述第一阻控材料和第二阻控材料相接触。

实施例5

本实施例中提供的用于湖泊水体污染的阻控装置，包括用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体1，本实施例中所述壳体1包括四个直径互不相同的圆柱形筒壁，所述四个圆柱形筒壁依次同心嵌套设置。在位于最内侧的所述圆柱形筒壁内部形成圆柱形的腔体，在每相邻的两个所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体，所述环形的腔体共有3个；本实施例在所述壳体1内设置有隔板18，所述隔板18设置有4个，所述4个隔板18呈十字形排列，每个所述隔板18均沿所述圆柱形筒体的中心点向外延伸至位于最外侧的所述圆柱形筒壁，将所述壳体1分隔成4个相互独立的扇形区域，同时也将每个腔体分隔成4个相同的腔体区域。

本实施例将位于最内侧圆柱形的腔体以及由内向外依次设置的三个环形的腔体依次设置为第一阻控材料腔、第一沉积物腔、第二阻控材料腔和第二沉积物腔；其中，在位于第一阻控材料腔和第一沉积物腔之间的圆柱形筒壁上以及位于第二阻控材料腔和第二沉积物腔之间的圆柱形筒壁上均分布有通孔24，本实施例中所述第一阻控材料腔的4个腔体区域中放置的阻控材料为直径为1-2mm的蛭石颗粒；所述第二阻控材料腔的4个腔体区域中放置的阻控材料为直径为2-3mm的氧化铝颗粒；位于第一阻控材料腔和第一沉积物腔之间的圆柱形筒壁上的通孔24孔径小于所述蛭石颗粒的粒径，设置为0.5mm；所述第二阻控材料腔和第二沉积物腔之间的圆柱形筒壁上的通孔24的孔径小于氧化铝颗粒的粒径，设置为1mm。所述第一沉积物腔和第二沉积物腔的4个腔体区域的底端均开口设置且所述底面的开口6朝向壳体1的正下方。

为了便于插入湖泊底部的沉积物中，本实施例中所述第一阻控材料腔和第二阻控材料腔的底端设置有尖端部，所述尖端部朝向下方设置；位于最外侧的所述圆柱形筒壁的底端设置为楔形。

使用本实施例中的阻控装置进行湖泊水体污染控制的方法为:将粒径范围为1-2mm的蛭石颗粒放入所述第一阻控材料腔的四个腔体区域中；将粒径范围为2-3mm的蛭石颗粒放入所述第二阻控材料腔的四个腔体区域中将所述阻控装置放入湖泊中，通过向所述阻控装置施加下压力或者利用所述阻控装置自身的重力使得所述阻控装置下沉，直至所述阻控装置的壳体1插入湖泊底部；当所述壳体1插入湖泊底部时，湖泊底部的沉积物通过所述开口进入所述沉积物腔；进入所述沉积物腔内的沉积物通过位于两侧的所述圆柱形筒壁的通孔24与位于两侧的所述阻控材料相接触。

需要说明的是，上述实施例1-5作为优选的实施方式，优选设置所述壳体1由圆柱形筒壁组成，从而有效提高阻控材料和沉积物之间的接触面，提高了阻控材料的利用率。但作为可选择的实施方式，所述壳体1也可以设置为其它形状，如方形。

并且作为优选的实施方式，可在上述实施例1-5中所述的阻控装置的壳体上安装绑定块，所述绑定块增加了壳体的重量，可带动所述壳体下沉。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，包括：

用于插入湖泊底部的沉积物中的壳体，在所述壳体内成型有至少一个沉积物腔，所述沉积物腔的顶面和底面均开口设置且所述底面的开口朝向所述壳体的下方，当所述壳体插入所述湖泊底部的沉积物中时，所述沉积物通过所述底面的开口进入所述沉积物腔；

在每个所述沉积物腔的水平方向邻接位置处均设置有至少一个阻控材料腔，在所述阻控材料腔内放置有阻控材料；

每个所述沉积物腔与邻接的所述阻控材料腔中的至少一个通过分布有通孔的腔体侧壁连通设置，所述通孔的孔径小于位于所述腔体侧壁一侧的所述阻控材料的孔径，位于所述腔体侧壁两侧的所述沉积物腔中的沉积物和所述阻控材料腔中的阻控材料通过所述通孔相接触；在至少一组通过分布有通孔的腔体侧壁连通设置的所述沉积物腔与阻控材料腔中设置有第一取样装置，所述第一取样装置包括：第一筒体，所述第一筒体与所述壳体固定连接，所述第一筒体的筒壁形成一个分布于所述腔体侧壁两侧的合围，所述第一筒体在水平方向上沿垂直于所述腔体侧壁的方向延伸设置；所述第一筒体的顶端位于所述腔体侧壁的上方，在所述第一筒体的顶端设置有第一顶盖，底端开口设置；在所述第一筒体内安装有第一活塞；所述第一活塞适宜于在所述第一筒体内往复运动，并与所述第一顶盖相抵触；在所述第一顶盖和所述第一活塞上均设置有透水孔；当所述第一活塞与所述第一顶盖抵触时，位于所述第一顶盖和所述第一活塞上的透水孔交错设置。

2.根据权利要求1所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，还设置有水质监测装置，所述水质监测装置适宜于监测所述沉积物腔内底泥的间隙水水质；与所述水质监测装置连接设置有数据存储装置，用于存储所述水质监测装置监测的数据信息。

3.根据权利要求1所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，在至少一个所述沉积物腔里设置有第二取样装置，所述第二取样装置包括：

第二筒体，所述第二筒体的顶端设置有第二顶盖，底端开口设置；在所述第二筒体的外壁面上固定设置有沿竖直方向延伸的弹性条，在所述沉积物腔的内侧壁上设置有沿竖直方向延伸的安装槽，所述弹性条嵌套安装在所述安装槽内，并适宜于沿所述安装槽向上滑动直至脱离所述安装槽；

在所述第二筒体内安装有第二活塞，所述第二活塞适宜于在所述第二筒体内往复运动，并与所述第二顶盖相抵触；在所述第二顶盖和所述第二活塞上均设置有透水孔，当所述第二活塞与所述第二顶盖抵触时，位于所述第二顶盖和所述第二活塞上的透水孔交错设置。

4.根据权利要求3所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，与所述第一活塞和第二活塞均连接设置有提拉装置，所述提拉装置为提拉杆或提拉线缆。

5.根据权利要求4所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，所述壳体包括：

至少两个直径互不相同的圆柱形筒壁，所述至少两个圆柱形筒壁依次同心嵌套设置且固定连接，在位于最内侧的所述圆柱形筒壁的内部形成圆柱形的腔体，在相邻的所述圆柱形筒壁之间形成环形的腔体；所述腔体中的一部分设置为沉积物腔，与每个所述沉积物腔相邻接的腔体中的至少一个设置为阻控材料腔；在所述壳体内设置有隔板，所述隔板设置有多个，每个所述隔板均沿所述圆柱形筒体的中心向外延伸至位于最外侧的所述圆柱形筒壁，将所述壳体分隔成多个相互独立的扇形区域。

6.根据权利要求5所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，所述圆柱形筒壁设置有两个，在位于内侧的所述圆柱形筒壁内部形成的圆柱形的腔体为阻控材料腔，相邻的所述圆柱形筒壁之间形成的环形的腔体为沉积物腔；在位于内侧的所述圆柱形筒壁上设置有所述通孔；所述沉积物腔中的沉积物和所述阻控材料腔中的阻控材料通过所述通孔相接触。

7.根据权利要求6所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，所述第一筒体在水平方向上沿位于外侧的所述圆柱形筒体的半径延伸设置，所述第一筒体位于所述阻控材料腔内的部分的横截面为扇形，所述第一筒体位于所述沉积物腔内的部分的截面为宽度不变的长条形。

8.根据权利要求7所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，在所述阻控材料腔的底端设置有尖端部，所述尖端部朝下设置。

9.据权利要求8所述的用于湖泊水体污染的阻控装置，其特征在于，在所述阻控材料腔的顶端设置有可闭合的开口。