CN108645668A - 孔隙水长期原位取样和分析装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔隙水长期原位取样和分析装置及其方法，其中，孔隙水长期原位取样和分析装置包括支架，探针、升降电梯、分流装置、第一储水装置、第二储水装置、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置；本发明可以原位、长期、分时段采集并储存沉积物孔隙水，且实验结果误差小。
Description
技术领域
本发明涉及海底孔隙水采集技术领域，尤其涉及一种孔隙水长期原位取样和分析装置及其方法。
背景技术
孔隙水是指主要赋存在松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。海底浅表沉积物的孔隙水中保留大量有用的信息，可根据样品中CH4、H2S等气体和Cl-、SO4 2-等离子的异常及其分布特征，测算海底甲烷渗漏通量，为天然气水合物资源勘探和环境评价提供快速、高效的地球化学证据。
然而，水合物试采或开采必然会改变水合物层甲烷的赋存状态，从而影响甲烷的向上运移方式及其通量。在微生物的甲烷氧化作用下，孔隙水中的地球化学性质会迅速响应这种甲烷运移方式和通量上的变化。因此，孔隙水的地球化学特征还可以用来评估水合物试采或开采前后以甲烷为核心的碳循环的变化、元素物质平衡的变化、海底含氧或缺氧程度的变化，并最终用来综合评价水合物试采或开采前后对环境的造成的影响，为评估水合物区海底沉积界面甲烷的归宿示踪及其对环境的潜在影响，探讨水合物试采对水合物区碳循环过程的影响，提供最直接的地球化学证据。
现有技术中的孔隙水取样和分析装置主要有两种：一是先用重力活塞取样器将沉积物样品采集到科考船上，再在实验室抽取或压榨出孔隙水。这种方法是在常规环境下进行的，由于温压条件剧烈变化，可能发生溶解在沉积物孔隙水中的气体逃逸以及成分氧化等物理化学变化，此时再采集孔隙水进行水溶气等测试，结果存在很大误差。二是孔隙水原位提取装置，大多靠采集装置内外静水压力差使不同沉积层位的孔隙水进入采集器中完成采集，但其获取的均为某时段的孔隙水，为一个瞬时的数据，无原位、长期、分时段采集并储存沉积物孔隙水的能力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种孔隙水长期原位取样和分析装置及其方法，其能同时解决实验结果误差大和无原位、长期、分时段采集并储存沉积物孔隙水的能力的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种孔隙水长期原位取样和分析装置，包括支架，探针、升降电梯、分流装置、第一储水装置、第二储水装置、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置，所述升降电梯与支架固定，所述升降电梯上设有滑轨，所述探针上连接有滑块，所述探针与所述升降电梯通过滑块和滑轨的配合而连接，所述升降电梯顶部设有电机，所述电机通过驱动组件驱动所述滑块沿所述滑轨的长度方向滑动；所述分流装置设置于所述探针的上方，并与所述支架固定；所述第一储水装置与所述分流装置通过第一管道连接；所述第二储水装置设置于所述探针的顶部，并与所述探针通过第二管道连接；所述蠕动泵分别与所述第二储水装置和分流装置通过柔性连通件连接；所述孔隙水气体含量分析装置和所述原位环境参数测量装置分别通过第三管道与所述分流装置连接。
优选的，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，还包括中控系统，升降电梯的电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置均与中控系统电性连接，所述中控系统用于控制电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置的工作状态，以使探针以预定的时间和/或时间间隔插入浅表层沉积物中，通过蠕动泵将探针内的孔隙水依次通过第二储水装置、分流装置抽取至第一储水装置、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置中。
优选的，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，还包括释放器、锚链和配重锚块，所述释放器设置于所述支架外侧，并与所述支架固定；所述配重锚块设置于所述释放器的下方，并通过锚链与所述释放器可拆卸的连接；所述支架上部包裹浮力材料。所述释放器，用于接收位于水面的调查船或平台发送的回收控制信号，根据所述回收控制信号，释放所述配重锚块。
优选的，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置还包括中控系统和水声通讯装置，水声通讯装置、释放器、升降电梯的电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置均与中控系统电性连接；所述水声通讯装置，用于将孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置的数据发送至调查船或平台。
优选的，所述第一储水装置为多个第一储水罐，多个所述第一储水罐绕所述分流装置一周分布；所述第二储水装置为多个第二储水罐，多个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针连接。
优选的，所述探针由五个部分组成，五个部分分别抽取五个层位的孔隙水；所述第二储水装置为五个第二储水罐，五个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针的五个部分连接。
优选的，还包括电池仓，所述电池仓与所述支架固定连接。
一种孔隙水长期原位取样和分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、孔隙水的采集，将探针插入浅表层沉积物中，采用负压方法抽取孔隙水：蠕动泵电机开启，第二储水装置内形成负压，负压造成第二储水装置内部的弹簧压缩，弹簧力形成负压再抽取孔隙水；
步骤二、孔隙水的储存及分析，将获取的不同时段、不同沉积层位的孔隙水分配到第一储水罐中，保压存储，待孔隙水长期原位取样和分析装置回收后，在实验室对存储的孔隙水进行分析测试，获取Cl-、SO4 2-离子的异常及其分布特征；
步骤三、孔隙水的原位测量，使用孔隙水气体含量分析装置，在水下原位对采集的孔隙水顶空气中CH4和CO2气体含量以及气体中碳同位素比率进行测试；使用原位环境参数测量装置，对孔隙水采集站位的环境参数进行采集，包括温度、盐度、压力和溶解氧，为孔隙水特征分析提供基础环境数据。
优选的，在步骤三后还包括如下步骤：
步骤四、数据的水下通讯，通过水声通讯装置，将采集的数据发回水面调查船或平台上，研究人员获取数据。
优选的，在步骤四后还包括如下步骤：
步骤五、孔隙水长期原位取样和分析装置的回收，投放时，依靠配重锚块的重量提供水下负浮力使孔隙水长期原位取样和分析装置坐在海底；回收时，释放器接收水面的调查船或平台发送的回收控制信号，释放器根据回收控制信号释放配重锚块；释放配重锚块后的孔隙水长期原位取样和分析装置利用浮力材料提供的水下正浮力完成上浮回收。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明所述的孔隙水长期原位取样和分析装置及其方法可长期连续采集深海同一站位浅表层沉积物中孔隙水，并分时段保压储存以待回收后进行实验室分析，测量孔隙水中各离子含量等地球化学信息；同时，可对孔隙水顶空气中气体含量特征进行原位快速分析，并通过水声通讯机发回水面。
附图说明
图1为本发明所述孔隙水长期原位取样和分析装置的外部整体结构示意图；
图2为图1中内部结构示意图；
图3为图2中的A部放大示意图；
图4为图2中的第二储水装置内部结构示意图；
图5为本发明所述孔隙水长期原位取样和分析装置的工作流程图。
图中：1-支架；2-探针；3-升降电梯；4-分流装置；5-第一储水装置；6-第二储水装置；61-罐体；62-进水管；63-活塞；64-临时存水腔；65-出水管；66-弹簧；7-蠕动泵；8-孔隙水气体含量分析装置；9-原位环境参数测量装置；10-电机；11-软管；12-释放器；13-锚链；14-配重锚块；15-浮力材料；16-电池仓。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：如图1至3所示，本发明所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，包括支架1，探针2、升降电梯3、分流装置4、第一储水装置5、第二储水装置6、蠕动泵7、孔隙水气体含量分析装置8以及原位环境参数测量装置9，其中，升降电梯3与支架1固定，所述升降电梯3上设有滑轨，所述探针2上连接有滑块，滑块位于探针的上部外侧壁，所述探针2与所述升降电梯3通过滑块和滑轨的配合而连接，所述升降电梯3顶部连接有电机10；所述电机通过驱动组件驱动所述滑块沿所述滑轨的长度方向滑动，这里的驱动组件可以是齿轮组或滑轮组，驱动组件与探针或滑块连接。这样，电机10通过驱动组件驱动升降电梯升降，从而带动探针2升降。
所述分流装置4设置于所述探针2的上方，并与所述支架1固定；所述第一储水装置5与所述分流装置4通过第一管道连接；所述第二储水装置6设置于所述探针2的顶部，并与所述探针2通过第二管道连接；所述蠕动泵7分别与所述第二储水装置6和分流装置4通过柔性连通件连接，在图1至3的实施例中，所述的柔性连通件为软管11；所述孔隙水气体含量分析装置8和所述原位环境参数测量装置9分别通过第三管道与所述分流装置4连接。
这样，使用升降电梯3将探针2插入海底浅表层沉积物中，开启蠕动泵7，蠕动泵7使得第二储水装置内部形成负压，使得第二储水装置内部的弹簧压缩(见图4)，当关闭蠕动泵时，弹簧要回复原状，而弹簧力使得第二储水装置内部形成负压，从而抽取孔隙水。由于探针2顶部设置有第二储水装置6，因此，在蠕动泵7的作用下，第二储水装置6抽取的孔隙水向上运动，进入分流装置4中，分流装置4一方面将一部分孔隙水分配给第一储水装置5进行长期储存；另一方面，分流装置4将另一部分孔隙水分配给孔隙水气体含量分析装置8和原位环境参数测量装置9，进行分析和测量。
需要说明的是：如图4所示，第二储水装置6由五个第二储水罐组成(见图2)，其中，每个第二储水罐的结构包括罐体61以及设置于罐体61内部的进水管62、活塞63、临时存水腔64、出水管65以及弹簧66，其中，进水管62一端穿过罐体61底部，并与罐体61底部固定，另一端与活塞63连接，活塞63中间设置通孔，活塞63的通孔与进水管62的通孔相对应。活塞63设置于临时存水腔64内，临时存水腔64可在活塞63外部相对于活塞63上下移动。出水管65的一端与临时存水腔64连通并与临时存水腔64顶部固定，另一端穿过罐体61顶部并与蠕动泵7连接，弹簧66套设在进水管62和临时存水腔64外壁，弹簧66上端与临时存水腔64顶部固定。
这样，当蠕动泵7开始工作后，临时存水腔64内储存的孔隙水先排出，压力降低，形成负压，弹簧66被压缩。临时存水腔64在活塞63外部向下移动，临时存水腔64的腔体变小。当蠕动泵7停止工作后，弹簧66要回复原状，临时存水腔64的腔体有变大的趋势，临时存水腔64的腔体内部压力较低，孔隙水从进水管进入到临时存水腔内，如此循环，就可以抽取孔隙水。
在图1至3所示的实施例中，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，还包括中控系统，升降电梯3的电机10、蠕动泵7、孔隙水气体含量分析装置8以及原位环境参数测量装置9均与中控系统电性连接，所述中控系统用于控制电机10、蠕动泵7、孔隙水气体含量分析装置8以及原位环境参数测量装置9的工作状态，以使探针2以预定的时间和/或时间间隔插入浅表层沉积物中，通过蠕动泵7将探针2内的孔隙水依次通过第二储水装置6、分流装置4抽取至第一储水装置5、孔隙水气体含量分析装置8以及原位环境参数测量装置9中。在图1至3所示的实施例中，如图1所示，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，还包括释放器12、锚链13和配重锚块14，所述释放器12设置于所述支架1外侧，并与所述支架1固定；所述配重锚块14设置于所述释放器12的下方，并通过锚链13与所述释放器12可拆卸的连接；所述支架1上部包裹浮力材料15。所述释放器12，用于接收位于水面的调查船或平台发送的回收控制信号，根据所述回收控制信号，释放所述配重锚块14。本实施例的释放器12可以选用法国IXBLUE；规格型号：Oceano 2500S-Universal的声学释放器，该声学释放器具有无线通信模块，可与水面的调查船或平台直接通信。
在图1至3所示的实施例中，所述的孔隙水长期原位取样和分析装置还包括中控系统和水声通讯装置(图中未示出)，水声通讯装置、释放器12、升降电梯3的电机10、蠕动泵7、孔隙水气体含量分析装置8以及原位环境参数测量装置9均与中控系统电性连接；所述水声通讯装置，用于将孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置的数据发送至调查船或平台。
这样，当需要采集孔隙水时，首先将带有配重锚块14孔隙水长期原位取样和分析装置投入到海底，配重锚块14的重量提供水下负浮力，且由于配重锚块在水中提供的负浮力大于浮力材料提供的正浮力，从而，使孔隙水长期原位取样和分析装置坐落于海底，进行采集孔隙水。而当采集完后，即回收时，当释放器12接收到水面的回收控制信号时，释放器12释放配重锚块14，然后，释放配重锚块后的孔隙水长期原位取样和分析装置利用支架1上部包裹的浮力材料15提供的水下正浮力完成上浮回收。
在图1至图3所示的实施例中，所述第一储水装置5为多个第一储水罐，多个所述第一储水罐绕所述分流装置4一周分布；所述第二储水装置6为多个第二储水罐，多个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针连接。这样设置，可以使得分流装置同时将抽取的孔隙水分配给多个第一储水罐；也可以使用多个第二储水罐同时抽取多个不同层位的孔隙水。因此，增加了工作效率且方便后续的实验室研究。
在图1至图3所示的实施例中，所述探针2由五个部分组成，五个部分分别抽取五个层位的孔隙水；所述第二储水装置6为五个第二储水罐，五个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针的五个部分连接。这样，五个第二储水罐分别抽取五个层位的孔隙水，以供后续对海底各个层位的孔隙水进行研究，这样设置也是为后续研究提供方便。
需要说明的是：第二储水罐为五个，五个所述第二储水罐分别抽取五个不同层位的孔隙水，将五个第二储水罐通过五根软管与蠕动泵连接。蠕动泵7通过五根软管与分流装置连接。第一储水罐为多个，而每个第一储水罐内设置五个分别储存五个层位孔隙水的舱体。五个层位孔隙水的舱体分别通过五个第一管道与分流装置的五根软管连接，这样便使得五个舱体与五个第二储水罐相对应。因此，五个舱体便分别储存五个第二储水罐抽取探针的五个部分的孔隙水。
在图1至图3所示的实施例中所述的孔隙水长期原位取样和分析装置还包括电池仓16，所述电池仓16与所述支架1固定连接。电池仓16是用于为整个装置提供电力来源。
需要说明的是：电池仓内设置有大容量的锂电电池组，电池仓和锂电池组组成的供电系统为中控系统提供所需电力，从而满足孔隙水长期原位取样和分析装置长期测量的要求
因此，从整体来说，孔隙水长期原位取样和分析装置由中控系统、采集系统和辅助系统组成。
其中，中控系统由两部分组成，其一、控制系统负责控制数据采集时序并存储数据，其二、供电系统则利用深海大容量锂电池组为整个装置提供所需电力，应满足长期测量的需求。
其中，采集系统包括孔隙水采集系统部分和原位测量系统部分。所述孔隙水采集系统用于采集孔隙水并储存样品；孔隙水采集系统是整个装置的核心部分，将探针插入浅表层沉积物中，采用负压方法抽取沉积物孔隙水：蠕动泵电机开启，形成负压造成弹簧压缩，弹簧力形成负压再抽取孔隙水。该装置可抽取不同沉积层位的孔隙水，并将获取的不同时段、不同沉积层位的孔隙水样品分瓶、保压存储，待设备回收后，可在实验室对存储的孔隙水样品进行分析测试，获取Cl-、SO4 2-等离子的异常及其分布特征。抽取孔隙水时，探针由小型电机操纵升降电梯控制升降，插入到海底沉积物中大约0.5～1m深度，分别抽取5个不同层位的孔隙水，抽取完毕后收回。其中，插入深度按实际需求，如插入0.5m，则5个层位分别为0～0.1m、0.1～0.2m、0.2～0.3m、0.3～0.4m和0.4～0.5m；如插入1.0m，则5个层位分别为0～0.2m、0.2～0.4m、0.4～0.6m、0.6～0.8m和0.8～1.0m。
所述原位测量系统用于测量孔隙水的空气中气体含量、气体中碳同位素比率以及孔隙水采集站位的海底环境参数。原位测量系统则又分为两部分，一个是孔隙水气体含量测量装置，可利用气体分析仪(例如型号为：美国Picarro G2201-i同位素分析仪)，在水下原位对采集的孔隙水顶空气中气体含量(主要是CH4、CO2)以及气体中碳同位素比率进行测试；另一个是“原位环境参数测量装置”则通过温盐深等海水化学传感器(例如型号为：美国Seabird 16Plus V2或Seabird 37)，对孔隙水采集站位的海底环境参数进行采集，包括温度、盐度、压力、溶解氧等，可以为孔隙水特征分析提供基础环境数据。
其中，辅助系统包括回收系统和水声通讯系统；所述回收系统用于回收气体采集装置，所述水声通讯系统用于将采集的数据发回水面。回收系统保障整个孔隙水长期原位取样和分析装置的顺利回收，利用链条结构或缆绳连接声学释放器和配重的锚块，投放时，依靠配重锚块的重量提供水下负浮力使采集装置坐在海底；回收时在调查船上利用声学释放器甲板单元发送指令，令释放器抛弃配重锚块，利用浮力材料或浮球提供的水下正浮力完成上浮回收；
数据的水声通讯系统，通过水声通讯机或释放器的声通讯模块，可以将采集的数据发回水面调查船或平台上，研究人员可快速、准实时的获取数据，从而为下一步工作提供参考和建议。
如图5所示，本申请所述的孔隙水长期原位取样和分析装置的工作流程为：
大容量锂电池为控制系统供电，控制系统控制带有滑轨的升降电梯启动，从而使得孔隙水探针下放插入到海底的沉积物中，探针的五个部分分别抽取五个不同层位的孔隙水，抽取的孔隙水流入分流装置中，分流装置一方面将一部分孔隙水分配给第一储水罐中，这样就达到了分时段、分层位保存的目的，第一储水罐中的孔隙水以供实验室进行对离子含量进行分析和测试；另一方面，分流装置把另一部分的孔隙水分配给原位分析测试装置，包括孔隙水气体含量分析装置和原位环境参数测量装置，其中孔隙水气体含量分析装置用来测量定空气气体含量及碳同位素比率，原位环境参数测量装置用来采集站位海底环境参数(包括温度、盐度、溶解氧等)，而后，将测得的数据储存在控制系统中，控制系统再通过水声通讯模块将数据传输给船舶上或平台上，供人们研究。
本申请还提供一种孔隙水长期原位取样和分析方法，包括如下步骤：
步骤一、孔隙水的采集，将探针插入浅表层沉积物中，采用负压方法抽取孔隙水：蠕动泵电机开启，形成负压造成第二储水装置内部的弹簧压缩，弹簧力形成负压再抽取孔隙水。
步骤二、孔隙水的储存及分析，将获取的不同时段、不同沉积层位的孔隙水样品分瓶、保压存储，待设备回收后，在实验室对存储的孔隙水进行分析测试，获取Cl-、SO42-离子的异常及其分布特征。
步骤三、孔隙水的原位测量，使用孔隙水气体含量分析装置，在水下原位对采集的孔隙水顶空气中CH4和CO2气体含量以及气体中碳同位素比率进行测试；使用原位环境参数测量装置，对孔隙水采集站位的环境参数进行采集，包括温度、盐度、压力和溶解氧，为孔隙水特征分析提供基础环境数据。
步骤四、数据的水下通讯，通过水声通讯装置，将采集的数据发回水面调查船或平台上，研究人员获取数据。
步骤五、孔隙水长期原位取样和分析装置的回收，投放时，依靠配重锚块的重量提供水下负浮力使孔隙水长期原位取样和分析装置坐在海底；回收时，释放器接收水面的调查船或平台发送的回收控制信号，释放器根据回收控制信号释放配重锚块；释放配重锚块后的孔隙水长期原位取样和分析装置利用浮力材料提供的水下正浮力完成上浮回收。
因此，本发明所述的孔隙水长期原位取样和分析装置可长期连续采集深海同一站位浅表层沉积物中孔隙水，并分时段保压储存以待回收后进行实验室分析，测量孔隙水中各离子含量等地球化学信息；同时，可对孔隙水顶空气中气体含量特征进行原位快速分析，并通过水声通讯机发回水面。
最后，需要说明的是：不同时段是指，将孔隙水长期原位取样和分析装置投放下去，比如：每个月采集一次，每次都同时采集5个层位的孔隙水。储存时，第一个月的5个层位的水存在一起(因孔隙水的量很少，所以每个第一储水罐内部可分5个舱体，分别存放不同层位的孔隙水)，第二个月的水存放在一起，以此类推，便达到了存储不同时段的孔隙水。
长期连续采集是指：比如：将孔隙水长期原位取样和分析装置放在海底6个月，然后每隔1个月采集一次孔隙水。这样是对海底同一点的孔隙水进行采集，而且有时间的先后顺序，可以观察孔隙水含量的连续变化，进而研究此段时间环境的变化。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，包括支架、探针、升降电梯、分流装置、第一储水装置、第二储水装置、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置，
所述升降电梯与支架固定，所述升降电梯上设有滑轨，所述探针上连接有滑块，所述探针与所述升降电梯通过滑块和滑轨的配合而连接，所述升降电梯顶部设有电机，所述电机通过驱动组件驱动所述滑块沿所述滑轨的长度方向滑动；
所述分流装置设置于所述探针的上方，并与所述支架固定；
所述第一储水装置与所述分流装置通过第一管道连接；
所述第二储水装置设置于所述探针的顶部，并与所述探针通过第二管道连接；
所述蠕动泵分别与所述第二储水装置和分流装置通过柔性连通件连接；
所述孔隙水气体含量分析装置和所述原位环境参数测量装置分别通过第三管道与所述分流装置连接。
2.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，还包括中控系统，升降电梯的电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置均与中控系统电性连接，所述中控系统用于控制电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置的工作状态，以使探针以预定的时间和/或时间间隔插入浅表层沉积物中，通过蠕动泵将探针内的孔隙水依次通过第二储水装置、分流装置抽取至第一储水装置、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置中。
3.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，还包括释放器、锚链和配重锚块，
所述释放器设置于所述支架外侧，并与所述支架固定；
所述配重锚块设置于所述释放器的下方，并通过锚链与所述释放器可拆卸的连接；
所述支架上部包裹浮力材料；
所述释放器，用于接收位于水面的调查船或平台发送的回收控制信号，根据所述回收控制信号，释放所述配重锚块。
4.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，还包括中控系统和水声通讯装置，水声通讯装置、升降电梯的电机、蠕动泵、孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置均与中控系统电性连接；
所述水声通讯装置，用于将孔隙水气体含量分析装置以及原位环境参数测量装置的数据发送至调查船或平台。
5.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，所述第一储水装置为多个第一储水罐，多个所述第一储水罐绕所述分流装置一周分布；所述第二储水装置为多个第二储水罐，多个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针连接。
6.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，所述探针由五个部分组成，五个部分分别抽取五个层位的孔隙水；所述第二储水装置为五个第二储水罐，五个所述第二储水罐分别通过第二管道与所述探针的五个部分连接。
7.根据权利要求1所述的孔隙水长期原位取样和分析装置，其特征在于，还包括电池仓，所述电池仓与所述支架固定连接。
8.一种孔隙水长期原位取样和分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)孔隙水的采集，将探针插入浅表层沉积物中，采用负压方法抽取孔隙水：蠕动泵电机开启，第二储水装置内形成负压，负压造成第二储水装置内部的弹簧压缩，弹簧力形成负压再抽取孔隙水；
2)孔隙水的储存及分析，将获取的不同时段、不同沉积层位的孔隙水分配到第一储水罐中，保压存储，待孔隙水长期原位取样和分析装置回收后，在实验室对存储的孔隙水进行分析测试，获取Cl-、SO4 2-离子的异常及其分布特征；
3)孔隙水的原位测量，使用孔隙水气体含量分析装置，在水下原位对采集的孔隙水顶空气中CH4和CO2气体含量以及气体中碳同位素比率进行测试；使用原位环境参数测量装置，对孔隙水采集站位的环境参数进行采集，包括温度、盐度、压力和溶解氧，为孔隙水特征分析提供基础环境数据。
9.根据权利要求8所述的孔隙水长期原位取样和分析方法，其特征在于，在步骤3)后还包括如下步骤：
4)数据的水下通讯，通过水声通讯装置，将采集的数据发回水面的调查船或平台上，研究人员获取数据。
10.根据权利要求9所述的孔隙水长期原位取样和分析方法，其特征在于，在步骤4)后还包括如下步骤：
5)孔隙水长期原位取样和分析装置的回收，投放时，依靠配重锚块的重量提供水下负浮力使孔隙水长期原位取样和分析装置坐在海底；回收时，释放器接收水面的调查船或平台发送的回收控制信号，释放器根据回收控制信号释放配重锚块；释放配重锚块后的孔隙水长期原位取样和分析装置利用浮力材料提供的水下正浮力完成上浮回收。
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