CN111397969B - 一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置及采样方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，包括采集棒、锥形头、软管以及多孔筛；采集棒的一端与锥形头连接，采集棒的侧面沿其长度方向开设有多组方形凹槽；方形凹槽之间的长度不同，各方形凹槽沿采集棒的侧面周向均匀排布；多孔筛固定设置在方形凹槽的一端，多孔筛的顶部与软管的一端固定连接；软管设置在方形凹槽内，沿方形凹槽的方向设置并伸出采集棒的端部。本发明采用原位采样方法，避免了非原位采样技术不能保留样本完整且测量结果不准确的弊端。本发明装置结构简单，成本低廉，方便携带，易于维护，方法简单易操作，可准确有效采集孔隙水样品。

Description

一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置及采样方法
技术领域
本发明属于水体采样实验仪器技术领域，具体涉及一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置及采样方法。
背景技术
湿地是全球生态系统的重要组成部分，总面积虽只占地球表面6%，却为地球上20%的已知物种提供了生存环境，具有不可替代的生态功能，因此享有“地球之肾”的美誉。但其生态系统环境极易受外部变化所影响，目前湿地水体受营养物质、重金属等污染的影响，健康状况十分不容乐观。因此，采集孔隙水的样品对研究湿地的健康状况并有效处理湿地污染具有重要意义。
孔隙水主要指存在于松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。湿地孔隙水中保留了大量有用信息。可根据所采孔隙水样品中TN、TP、Chl a、Fe、S等的含量、溶解的CO2、CH4的浓度等指标来测算湿地特征，并进一步了解水体污染现状、地球化学循环过程和温室气体排放过程，对污染治理、资源保护和气候变化预测有重要意义。
目前针对沉积物孔隙水的采样方式主要分为原位采样和非原位采样两种。非原位采样方法不能保留样本完整性，测量结果往往不够准确。而现有的原位采样装置通常只能进行单点测量，不能采集不同深度的孔隙水样品；装置结构复杂、准备工作多。
发明内容
本发明的目的在于针对现有采集湿地土壤中孔隙水的装置功能限制强、设备结构复杂、无法原位操作等问题，提供了一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置及采样方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，包括采集棒、锥形头、软管以及多孔筛；所述采集棒的一端与锥形头连接，采集棒的侧面沿其长度方向开设有多组方形凹槽，所述方形凹槽的一端位于采集棒的侧面上，方形凹槽的另一端延伸至与锥形头相反的采集棒的端部；所述的多组方形凹槽之间的长度不同，各个方形凹槽沿所述采集棒的侧面周向均匀排布；所述多孔筛固定设置在方形凹槽的一端，多孔筛的顶部与软管的一端固定连接；所述软管设置在方形凹槽内，沿所述方形凹槽的方向设置并伸出采集棒的端部；采集棒通过锥形头插入至土壤中时，所述软管的一端位于土壤的上部。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的多孔筛包括吸水部和接口，所述的吸水部呈圆柱体结构，吸水部表面设有若干通孔，所述吸水部的直径与方形凹槽的宽度相对应，当吸水部置于方形凹槽内时，吸水部的外沿与采集棒侧面平齐；所述的接口固定在吸水部的上侧，接口的中心呈中空结构并与吸水部连通，所述接口的宽度略大于软管的内径；软管套接在接口上时，所述吸水部吸取的孔隙水通过接口直接进入软管内。
上述的多孔筛的通孔孔径为20~60目。
上述的多组方形凹槽之间为等差长度。
上述的采集棒采用PVC棒；所述的软管采用PE软管。
上述的采集棒与锥形头之间通过螺纹连接，所述采集棒底部设有外螺纹，所述锥形头上设有与外螺纹匹配的内螺纹。
本发明还保护一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置的采样方法，包括以下步骤：
步骤一、将锥形头旋在采集棒的底部，软管一端连接多孔筛后嵌在采集棒的方形凹槽里，使多孔筛在方形凹槽的最底部，组合形成连接体；
步骤二、将锥形头向下，垂直插入土壤中至采集棒上端与地面平齐为止；
步骤三、将针管插入软管的上端，通过多孔筛抽取适量孔隙水至针管中，拔出针管后将抽取的孔隙水样品压入容器保存。
本发明的有益效果为：
本发明采用原位采样方法，避免了非原位采样技术不能保留样本完整且测量结果不准确的弊端；本发明通过设置等差长度的方形凹槽，可以采集不同深度的孔隙水样品，通过设置不同孔径的多孔筛，适用更多实际情况；通过方形凹槽与多孔筛的组合，既保证了组装的牢固性还最大程度保证了多孔筛子与沉积物的接触面积，提升采样效率。本发明的装置结构简单，成本低廉，方便携带，易于维护，方法简单易操作，可准确有效采集孔隙水样品。
附图说明
图1为本发明孔隙水采集装置的结构图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的多孔筛与软管连接示意图。
图4为本发明的锥形头与采集棒连接示意图。
图5为本发明采集孔隙水的过程示意图。
图中序号，1-采集棒、2-锥形头、3-软管、4-多孔筛、11-方形凹槽、12-外螺纹、21-内螺纹、41-吸水部、42-接口、411-通孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
参见图1-2所示的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，包括采集棒1、锥形头2、软管3以及多孔筛4；所述采集棒1的一端与锥形头2连接，优选的，参见图4，采集棒1与锥形头2之间通过螺纹连接，所述采集棒1底部设有外螺纹12，所述锥形头2上设有与外螺纹12匹配的内螺纹21；采集棒1的侧面沿其长度方向开设有多组方形凹槽11，所述方形凹槽11的一端位于采集棒1的侧面上，方形凹槽11的另一端延伸至与锥形头2相反的采集棒1的端部；所述的多组方形凹槽11之间的长度不同，各个方形凹槽11沿所述采集棒1的侧面周向均匀排布；所述多孔筛4固定设置在方形凹槽11的一端，多孔筛4的顶部与软管3的一端固定连接；所述软管3设置在方形凹槽11内，沿所述方形凹槽11的方向设置并伸出采集棒1的端部，软管3的长度大于方形凹槽11的长度，方便取样；采集棒1通过锥形头2插入至土壤中时，所述软管3的一端位于土壤的上部。
参见图3，本实施例中，所述的多孔筛4包括吸水部41和接口42，所述的吸水部41呈圆柱体结构，吸水部41表面设有若干通孔411，通孔411孔径为20~60目，可根据不同土壤的质地进行更换；所述吸水部41的直径与方形凹槽11的宽度相对应，当吸水部41置于方形凹槽11内时，吸水部41的外沿与采集棒1侧面平齐，这样即使不需要其他固定装置也可使多孔筛牢牢固定在采集棒中，且使用时不会因为土壤的阻碍使其脱离采集棒；所述的接口42固定在吸水部41的上侧，接口42的中心呈中空结构并与吸水部41连通，所述接口42的宽度略大于软管3的内径，由于软管具有一定弹性，所以多孔筛可与软管进行紧密连接，连接后两者之间不会因存在缝隙而导致孔隙水无法吸出的情况，软管3套接在接口42上时，所述吸水部41吸取的孔隙水通过接口42直接进入软管3内。
本实施例中，所述的多组方形凹槽11之间为等差长度，优选的，凹槽长度为5cm、10cm、15cm、20cm、25cm等的等差长度，凹槽长度对应采集孔隙水的深度。
本实施例中，所述的采集棒1采用PVC棒；所述的软管3采用PE软管。
一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置的采样方法，包括以下步骤：
步骤一、将锥形头2旋在采集棒1的底部，软管3一端连接多孔筛4后嵌在采集棒的方形凹槽11里，使多孔筛4在方形凹槽11的最底部，组合形成连接体；
步骤二、将锥形头2向下，垂直插入土壤中至采集棒1上端与地面平齐为止；
步骤三、将针管插入软管3的上端，通过多孔筛4抽取适量孔隙水至针管中，拔出针管后将抽取的孔隙水样品压入容器保存。
本发明的具体工作过程：
参见图5，本孔隙水采样装置包括PVC棒、锥形头、PE软管和多孔筛子等。PVC棒的下端及锥形头的上端有可相互咬合使之成为连接体的螺纹；PVC棒的上端沿长度方向在其侧面开有长度不同的正方形凹槽，其长度对应不同的采样深度，其横截面大小可使多孔筛和PE软管恰好可嵌入其中。采样时，将PVC棒与锥形头连接，多孔筛与PE软管连接，将多孔筛与PE软管3的连接体嵌入PVC棒侧面的凹槽之中，确保多孔筛子4位于凹槽的最底端。将组装好的设备的锥形头向下，垂直插入土壤中至PVC棒上端与地面平齐为止。待系统稳定后在PE软管的上端用针管抽取适量孔隙水样品，拔出后可将抽取的孔隙水样品压入容器保存。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (7)

1.一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：包括采集棒(1)、锥形头(2)、软管(3)以及多孔筛(4)；所述采集棒(1)的一端与锥形头(2)连接，采集棒(1)的侧面沿其长度方向开设有多组方形凹槽(11)，所述方形凹槽(11)的一端位于采集棒(1)的侧面上，方形凹槽(11)的另一端延伸至与锥形头(2)相反的采集棒(1)的端部；所述的多组方形凹槽(11)之间的长度不同，各个方形凹槽(11)沿所述采集棒(1)的侧面周向均匀排布；所述多孔筛(4)固定设置在方形凹槽(11)的一端，多孔筛(4)的顶部与软管(3)的一端固定连接；所述软管(3)设置在方形凹槽(11)内，沿所述方形凹槽(11)的方向设置并伸出采集棒(1)的端部；采集棒(1)通过锥形头(2)插入至土壤中时，所述软管(3)的一端位于土壤的上部。
2.根据权利要求1所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：所述的多孔筛(4)包括吸水部(41)和接口(42)，所述的吸水部(41)呈圆柱体结构，吸水部(41)表面设有若干通孔(411)，所述吸水部(41)的直径与方形凹槽(11)的宽度相对应，当吸水部(41)置于方形凹槽(11)内时，吸水部(41)的外沿与采集棒(1)侧面平齐；所述的接口(42)固定在吸水部(41)的上侧，接口(42)的中心呈中空结构并与吸水部(41)连通，所述接口(42)的宽度略大于软管(3)的内径；软管(3)套接在接口(42)上时，所述吸水部(41)吸取的孔隙水通过接口(42)直接进入软管(3)内。
3.根据权利要求2所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：所述多孔筛(4)的通孔(411)孔径为20~60目。
4.根据权利要求1所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：所述的多组方形凹槽(11)之间为等差长度。
5.根据权利要求1所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：所述的采集棒(1)采用PVC棒；所述的软管(3)采用PE软管。
6.根据权利要求1所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置，其特征在于：所述采集棒(1)与锥形头(2)之间通过螺纹连接，所述采集棒(1)底部设有外螺纹(12)，所述锥形头(2)上设有与外螺纹(12)匹配的内螺纹(21)。
7.权利要求1所述的一种被动式原位高分辨率孔隙水采样装置的采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将锥形头(2)旋在采集棒(1)的底部，软管(3)一端连接多孔筛(4)后嵌在采集棒的方形凹槽(11)里，使多孔筛(4)在方形凹槽(11)的最底部，组合形成连接体；
步骤二、将锥形头(2)向下，垂直插入土壤中至采集棒(1)上端与地面平齐为止；
步骤三、将针管插入软管(3)的上端，通过多孔筛(4)抽取适量孔隙水至针管中，拔出针管后将抽取的孔隙水样品压入容器保存。
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