CN107449638A - 一种研究氧气影响下沉积物‑水界面营养盐通量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研究氧气影响下沉积物‑水界面营养盐通量的装置，包括柱状透明实验容器，所述实验容器由可分离的上下两部分组成，实验容器口部设有好氧/厌氧控制装置及上覆水采集器，实验容器下部适当位置设有一个间隙水采集孔，间隙水采集器穿过所述对应与之相配的间隙水采集孔。本发明通过室内模拟容器容置沉积物和上覆水，利用实验容器口部套设的橡皮塞及可连接氧气瓶或被塞住的玻璃管模拟出好氧及厌氧环境；而间隙水采集器可直接从沉积物中实时连续地获取间隙水样品，基于该实验装置进行多个处理组的对比实验，从而在氧气充足及缺乏的条件下实现对沉积物‑水界面营养盐通量的比较研究，探讨沉积物‑水界面的氮磷行为。
Description
技术领域
本发明涉及湖泊沉积物-水界面营养盐通量的研究领域，特别是涉及一种用于测定氧气充足及缺乏条件下沉积物-水界面营养盐通量的实验装置。
背景技术
湖泊富营养化已成为我国湖泊面临的最主要生态环境问题之一，湖泊富营养化及其随之出现的水华，严重影响了江河湖泊的生态功能与水环境质量。湖泊富营养化的产生除受外源因素影响外，沉积物内源氮磷或有机质负荷也是水体生源要素的重要来源。因此，沉积物-水界面营养盐通量的研究对更好地理解和治理湖泊富营养化至关重要。
对于界面生物地球化学过程，水动力等物理扰动会使水体中的氧气进入沉积物；而当弱风、小风或蓝藻暴发并在局部水域堆积时，易形成缺氧或厌氧现象，在不同的氧气条件影响下界面生源要素的交换也存在差异。目前，采用沉积物样品直接对好氧和厌氧条件下界面生源要素交换进行比较的专利技术尚不常见。
间隙水的获取是生源要素界面行为研究中理解界面物质迁移的重要手段。传统的间隙水采集方式如压榨法、厌氧离心法、平衡式间隙水采样法等，存在无法连续采集样品的局限性。因此，急需一种在实验室内，厌氧及好氧条件下，实时且连续进行沉积物间隙水、上覆水样品采集，以利于后续研究沉积物间隙水生源要素含量变化的实验装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，解决现有技术中装置不能实时且连续地采集沉积物间隙水及上覆水样品，并且适用于好氧及厌氧条件下沉积物-水界面营养盐交换通量变化研究的问题。
本发明的技术方案是：一种研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，包括柱状透明实验容器，所述实验容器由可分离的上下两部分组成，实验容器口部设有好氧/厌氧控制装置及上覆水采集器，靠近实验容器下部开口位置设有一个间隙水采集孔，间隙水采集器穿过所述对应与之相配的间隙水采集孔。
所述实验容器的上下两部分之间设有密封结构，所述密封结构包括在容器上下两部分连接处加设密封垫圈，并在所述密封垫圈外侧用螺丝固定。
所述好氧/厌氧控制装置包括在实验容器口部套设的密封用橡皮塞以及穿过所述橡皮塞的可连接氧气瓶或用塞子塞住的玻璃管。
所述上覆水采集器穿过所述实验容器口部套设的橡皮塞，由取水头低至上覆水液面下的延长管和与所述延长管后端相连的收集单元组成。
所述间隙水采集器包括通过实验容器上的间隙水采集孔植入容器内沉积物的取样头和连接在取样头后端的延长管，所述取样头和延长管之间设有密封结构，所述延长管后端设有与之相连的收集单元。
所述密封结构包括套设在取样头与延长管连接处外周的弹性胶套，所述取样头插入间隙水采集孔后，弹性胶套与间隙水采集孔内壁紧密贴合。
所述收集单元包括真空采血管和连接在延长管末端的阳性鲁尔接头，所述鲁尔接头的针尖部分从真空采血管的口部插入。
本发明的有益效果为：本发明采用的柱状实验容器分为可分离的上下两部分，可直接将沉积物柱样装入容器下部，上部则盛装上覆水，二者以用于防水的密封结构相连，有助于减少样品装填过程中对沉积物产生的扰动且操作更加方便。本发明通过室内模拟容器容置沉积物和上覆水，利用实验容器口部套设的橡皮塞及可连接氧气瓶或被塞住的玻璃管模拟出好氧及厌氧环境；而间隙水采集器可直接从沉积物中实时连续地获取间隙水样品，基于该实验装置进行多个处理组的对比实验，从而在氧气充足及缺乏的条件下实现对沉积物-水界面营养盐通量的比较研究，探讨沉积物-水界面的氮磷行为。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是实验容器的立体结构图；
其中：1实验容器上部、2实验容器下部、3密封垫圈、4间隙水采集孔、5橡皮塞、6玻璃管、7上覆水采集器、8取样头、9弹性胶套、10延长管、11鲁尔接头、12真空采血管、13螺丝孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。
本发明的装置本体为采用0.5cm厚的透明有机玻璃制成的圆柱体实验容器，分为可分离的上、下两个部分，柱体内直径为9cm。容器下部2高20cm，用于容置沉积物，距容器下部2顶端开口处0.5cm处设有一个间隙水采集孔4。容器上部1高40cm，用于容置上覆水。实验容器的上下两部分之间设有密封结构，包括橡胶密封垫圈3和螺丝孔13。容器上部下缘及容器下部上缘各设有一个大小相同、与柱体相连的有机玻璃圆环，圆环外侧共有4个螺丝孔13。将吸去原上覆水的沉积物柱样装填入容器下部，装填高度为容器下部2高度20cm。在容器上下部之间放入一个内直径为9cm的橡胶密封垫圈3并在其外侧以螺丝固定，使容器上下两个部分紧密贴合，以达到密封的作用。完成沉积物装填后，在沉积物表层下方的间隙水采集孔4处水平插入间隙水采集器的取样头8。
间隙水采集器用于从沉积物中进行间隙水连续采样，包括取样头8、延长管10、密封结构及收集单元。取样头8直径2.5mm，长5cm，由白色多孔亲水性滤膜组成(内有加固丝)，平均孔径0.15μm，不会产生吸附或交叉污染，其后端连接有无色透明硅胶制延长管10。为了防止间隙水从取样器和采集孔4之间的缝隙中渗漏，在取样头8与延长管10之间设置密封结构：在取样头8和延长管10连接处的外周套设弹性胶套9，弹性胶套9的直径应略大于采集孔4的直径，当弹性胶套9旋入采集孔4时可与采集孔4内壁紧密贴合。在延长管10后端连接有收集单元，包括阳性鲁尔接头11和真空采血管12，鲁尔接头11前端的针尖部分从真空采血管12的口部插入，利用负压使间隙水流入真空采血管12。
设置好实验容器，填装沉积物并植入间隙水采集器后，从实验容器口部小心地加入现场采集于同一采样点位的新鲜上覆水，上覆水高度为30cm。随后为实验容器加设好氧/厌氧控制装置，在容器口部套设密封用橡皮塞5，穿过橡皮塞5的是玻璃管6和上覆水采集器7，能够在实验容器内部模拟好氧及厌氧环境。玻璃管6在需要模拟好氧状态时，以橡胶管套设在玻璃管口处与氧气瓶相连进行曝气处理；需要进行厌氧处理时则用橡胶塞塞住管口，必要时可通过玻璃管6进行上覆水的补给。上覆水采集器7由硅胶延长管和收集单元组成，与间隙水采集器相似，应注意延长管下缘始终低至上覆水液面下。
在进行实验时，可将每个样点的沉积物柱样分为好氧及厌氧两个处理组，分别采用上述方法处理完毕后，将所有实验装置放置于无光的室内，以模拟沉积物原本所处的无光照环境。在室温条件下培养，静置过夜后，相应进行间隙水和上覆水的取样。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：包括柱状透明实验容器，所述实验容器由可分离的上下两部分组成，实验容器口部设有好氧/厌氧控制装置及上覆水采集器，靠近实验容器下部开口位置设有一个间隙水采集孔，间隙水采集器穿过所述对应与之相配的间隙水采集孔。
2.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述实验容器的上下两部分之间设有密封结构，所述密封结构包括在容器上下两部分连接处加设的密封垫圈，并在所述密封垫圈外侧用螺丝固定。
3.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述好氧/厌氧控制装置包括在实验容器口部套设的密封用橡皮塞以及穿过所述橡皮塞的可连接氧气瓶或用塞子塞住的玻璃管。
4.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述上覆水采集器穿过所述实验容器口部套设的橡皮塞，由取水头低至上覆水液面下的延长管和与所述延长管后端相连的收集单元组成。
5.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述间隙水采集器包括通过实验容器上的间隙水采集孔植入容器内沉积物的取样头和连接在取样头后端的延长管，所述取样头和延长管之间设有密封结构，所述延长管后端设有与之相连的收集单元。
6.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述密封结构包括套设在取样头与延长管连接处外周的弹性胶套，所述取样头插入间隙水采集孔后，弹性胶套与间隙水采集孔内壁紧密贴合。
7.根据权利要求1所述研究氧气影响下沉积物-水界面营养盐通量的装置，其特征在于：所述收集单元包括真空采血管和连接在延长管末端的阳性鲁尔接头，所述鲁尔接头的针尖部分从真空采血管的口部插入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171208 |