CN116735268B - 一种精确采集泥浆状样品的取样器及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确采集泥浆状样品的取样器及取样方法，该取样器，包括取样筒、位于所述取样筒内的活塞以及用于将活塞推拉移动的拉杆，所述取样筒轴向切割分为两部分，分为半取样筒一、半取样筒二；所述取样筒沿着其轴向方向间隔切割分为若干段，每一段的切割位置为径向切割隔断线；所述取样筒表面包裹有薄膜。本取样器及其取样方法能保证快速无扰动取样，特点是可以精准控制泥浆状样品的体积，尤其适用于出海调查中的短时间、大批量的现场精细化取样作业。该取样装置及配套使用方法，对海洋沉积学、海底生物地球化学、海洋工程地质等学科研究中取样和测试结果的准确性具有重要应用价值。

Description

一种精确采集泥浆状样品的取样器及取样方法

技术领域

本发明涉及海洋勘探和海洋生物化学野外装备研发技术领域，具体涉及一种精确采集泥浆状样品的取样器及取样方法。

背景技术

在进行海洋地质调查过程中，针对海底沉积物进行生物、化学分析是必不可少的工作，可以得到海底沉积物的各类化学元素、成分含量和微生物活动信息。在海洋调查的取样现场，当使用重力柱取样器或者箱式取样器将大量样品从海底采集提取上来后，需要进一步精细采样进行后续分析。为保证沉积物中的微生物等性状不发生较大变化，或者减少某些气体的挥发或散失，需要在船上或现场进行短时间、大批量的精细化取样。而相当多的分析需要准确采集规定体积的原状沉积物样品，只有获取准确体积的海底沉积物样品，才能进行更为精细的化学分析和计算，保证检测含量或相关分析结果的准确性。

目前取样器品类有很多，如土工实验规范中的环刀或专利CN214373478 U、专利CN215677692 U、专利CN 217084251 U、专利CN 113465985A，为了实现无扰动且控制体积取样，目前普遍采用的方法是使用筒状的取样器对泥浆状沉积物进行现场采集，具体步骤是进样口对准沉积物表面，一只手拉住取样器的拉杆保持不动，将取样外壳缓慢插入沉积物中，待进样量超过规定取样体积后，将取样器整体缓慢拔出，并将进样口处的沉积物样品刮平，最后将取到的沉积物样品推入厌氧瓶等容器内，但是这些取样器往往忽略了将样品转移到样品瓶时的损耗。

目前的专利或方法关注的是取样时的无扰动特点和取样体积准确性，对样品转移到样品瓶的过程并未考虑。一般情况下从海底取出的沉积物（或河滩、沼泽地的沉积物）往往处于接近泥浆状的饱和状态，具有粘性特点，取样器的推头将样品推送至样品瓶时，会不可避免地在推头处产生粘附样品的现象，这往往取决于操作者取样手法，会造成取样体积不精准的问题，而相当多的地球化学分析结果的换算需要精准控制取样体积，样品取样体积如果不准确，会直接影响测试化验结果的准确性；而且与生化分析所需体积相比（往往在0.5~5ml），目前的取样体积太大，无法满足精细化取样需求。这就要求在海洋现场取样时，避免依赖操作者的取样手法，既要快速量取，又不能扰动样品，还要准确控制粘性沉积物样品的体积。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种精确采集泥浆状样品的取样器及取样方法，优化传统取样器结构及取样方式，充分保证了粘土沉积物样品取样体积的精准性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种精确采集泥浆状样品的取样器，包括取样筒、位于所述取样筒内的活塞以及用于将活塞推拉移动的拉杆，所述取样筒轴向切割分为两部分，分为半取样筒一、半取样筒二；所述取样筒沿着其轴向方向间隔切割分为若干段，每一段的切割位置为径向切割隔断线；

所述取样筒表面包裹有薄膜。

进一步地，所述取样筒的一端作为进样头部，进样头部外壁切割为锐角。

进一步地，所述取样筒的另一端设置有推头，所述推头沿着取样筒的端部往外延伸。

进一步地，在所述取样筒中设置有取样提示刻度线。

进一步地，所述半取样筒一的切割面为V形凹槽，半取样筒二的切割面为V形凸起。

进一步地，所述取样筒沿着其轴向方向按照照标准的1ml体积间隔切割分为五段。

进一步地，所述薄膜为聚乙烯薄膜。

进一步地，所述聚乙烯薄膜的厚度为0.1mm。

第二方面，本发明提供一种精确采集泥浆状样品的取样方法，所述方法包括：

初步取样步骤：

利用上述的取样器从泥浆状的沉积物中抽取沉积物样品；

精细化取样步骤，包括：

将取样筒外壁残留的沉积物样品擦拭干净，推动拉杆，将取样筒进样头部的沉积物样品推出一定量，但活塞移动的距离不用超过距离取样提示刻度线最近的那一条径向切割隔断线；

根据取样体积来确定所要切割分离的取样筒间隔段，确定好间隔段后将薄膜沿着径向切割隔断线切开，得到取样体积所对应的取样筒间隔段，同时一边推动拉杆，将剩余沉积物样品推出切断后的取样筒；

将沉积物样品割开，但要远离取样体积所对应的取样筒间隔段部分；

将切割分离得到的取样体积所对应的取样筒间隔段边缘处的沉积物样品抹平；

样品保存步骤：

根据样品分析需求，在厌氧瓶中加入提前配置好的用于保存样品所需的样品稳定剂；

将分割后的取样筒间隔段外覆的薄膜沿着取样筒轴向对接位置处切开，错动推开成两半；

将分为两半的取样筒间隔段外覆的聚乙烯薄膜全部揭开，此时将得到多个取样筒隔断，并将其全部转移到厌氧瓶中；

最后将厌氧瓶压盖密封，将样品充分震荡，震荡后的沉积物样品从分割后的取样筒壁剥离，并与样品稳定剂充分混合。

进一步地，所述利用取样器从沉积物中抽取沉积物样品包括：

从海底取到沉积物后，推动取样器的拉杆，将橡胶活塞推至取样筒顶部，与取样筒边缘持平；

将取样器垂直对准待取的沉积物，拉住取样器的拉杆，旋转下压取样筒上部的推头，使取样筒内部取满沉积物样品；

继续旋转下压取样筒，直至沉积物样品或者橡胶活塞超过取样提示刻度线，此时松开拉杆并停止取样过程，旋转拉拽取样筒，将其从沉积物中抽离。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明在针筒状取样器形态的基础上，加以优化和改进取样思路：即取样器准确取样后，与沉积物样品全部送入样品瓶，而且可以保证其与样品瓶内预先注入的稳定剂充分有效混合，不影响后续实验室分析。该取样器及其取样方法能保证快速无扰动取样，特点是可以精准控制泥浆状样品的体积，尤其适用于出海调查中的短时间、大批量的现场精细化取样作业。该取样装置及配套取样方法，对海洋沉积学、海底生物地球化学、海洋工程地质等学科研究中取样和测试结果的准确性具有重要应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的取样器剖面结构示意图；

图2为图1中取样筒A-B剖面结构三维示意图；

图3为图1中取样筒径向剖面（A-A剖面）示意图；

图4为图1中取样筒轴向剖面示意图；

图5为初步取样过程示意图；

图6为精准化取样过程示意图；

图7为样品转移保存过程示意图；

图中：1、取样筒；2、径向切割隔断线；3、薄膜；4、拉杆；5、橡胶活塞；6、取样提示刻度线；7、V形凹槽；8、沉积物；9、美工刀； 10、钢丝锯；11、镊子；12、厌氧瓶；13、样品稳定剂。

具体实施方式

实施例：

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参阅图1-4所示，本实施例提供的精确采集泥浆状样品的取样器，包括取样筒1、位于取样筒1内的橡胶活塞5以及用于将橡胶活塞5推拉移动的拉杆4，也就是说，取样器的整体结构外形似于去掉针头部分的注射器，不同点主要在于，该取样筒1轴向切割分为两部分，分为半取样筒一、半取样筒二，即该取样筒1在轴向是被切割一分为二的，以便于后续转移到样品瓶过程中的无损进样，同时该取样筒1沿着其轴向方向间隔切割分为若干段，每一段的切割位置为径向切割隔断线2；也就是说，该取样筒1除了在轴向被切割一分为二，在轴向方向也按照取样体积标准间隔切割（切割方向为径向）分为若干段，每一间隔段就作为一标准体积，从而可以根据所需取样的体积，实现不同标准体积泥浆状沉积物的精细化定量取样，并且所取样品与取样筒1外壁一起转移到样品瓶，无质量损耗。最后该取样筒1表面包裹有薄膜3，通过薄膜3的包裹，可以将切割后的取样筒1包裹成整体，保证提前切割后的取样筒1的结构完整性和稳定性。

在一优选实施例中，该取样筒1的一端作为进样头部，进样头部外壁切割为30°锐角，一便于将取样筒插入粘性沉积物；该取样筒的另一端则设置有推头，该推头沿着取样筒的端部往外延伸，如此，当进样头部插入粘性沉积物后，下压推头即可以让取样筒缓慢进入沉积物。

在一优选实施例中，在该取样筒中设置有取样提示刻度线6，以方便辨识取样期间是否达到最大取样量。

在一优选实施例中，如图2-3所示，该半取样筒一的切割面为V形凹槽7，半取样筒二的切割面为V形凸起，如此可保证取样筒的两瓣对接后的整体稳定性。

在一具体实施例中，该取样筒1沿着其轴向方向按照标准的1ml体积间隔切割分为五段，如此，可实现1、2、3、4、5ml的粘性沉积物的精细化定量取样。上述的薄膜3为0.1mm聚乙烯薄膜，在保证取样筒强度和完整性的同时也便于将其切割开。

相应地，本实施例还提供了一种精确采集泥浆状样品的取样方法，整个整个取样过程分为三大步，详细的取样流程如下。

第一步、针对现场沉积物，首先进行初步取样，该部分流程如图5所示：

（1）从海底取到沉积物8后，需要使用上述的取样器进一步精准控制取样体积。首先推动取样器的拉杆4，将橡胶活塞5推至取样筒1顶部，与取样筒1边缘持平，如图5a所示。

（2）将取样器垂直对准待取的沉积物8，一只手拉住取样器的拉杆4，另一只手缓慢旋转下压取样筒1上部的推头，使取样筒1内部取满沉积物8。

（3）继续缓慢旋转下压取样筒1，直至沉积物8或者橡胶活塞5超过取样提示刻度线6，表示本次取样已经达到取样器的最大取样量，如图5b所示，此时松开拉杆4并停止取样过程，缓慢旋转拉拽取样筒1，将其从沉积物中抽离。

第二步、精细化取样，该部分流程如图6所示：

（1）用纸巾或毛巾擦干净取样器外壁残留的沉积物样品，缓慢推动拉杆4，将取样筒1头部的沉积物样品推出一定量，但注意不要超过距离取样提示刻度线6最近的那条径向切割隔断线2，这是为了防止在第一步抽离取样器过程中，取样筒1头部的样品可能被带离，造成取样体积不准。

（2）根据需要精准控制的取样体积（以下将按照取样体积3ml为例进行方法介绍），从取样筒1头部数三个取样筒径向切割隔断线2，即为所需的3ml体积的沉积物样品。

（3）确定好第3个径向切割隔断线2后，用美工刀9将此处的聚乙烯薄膜3沿着隔断切开，此处特别要注意要一边推动拉杆4，将剩余沉积物样品推出切断后的取样筒1，如图6a所示；

（4）此时使用钢丝锯10将沉积物样品样品割开，注意尽量远离3ml体积取样筒部分，以免该部分切口处的沉积物样品被带离，造成取样体积的不准确问题。

（5）继续使用钢丝锯10或边缘平整的刮刀，将切割分离得到的3ml体积的取样筒1边缘的沉积物样品抹平，如图6b所示，得到精准的3ml体积的沉积物样品，如图6c所示。

第三步、样品装样保存。得到3ml体积的沉积物样品后图6c，其依然被分割后的取样筒1包裹，下一步将其完整地转移到样品瓶内，该部分流程如图7所示：

（1）根据样品分析需求，需要在厌氧瓶12中加入提前配置好的用于保存样品所需的样品稳定剂13（例如，针对沉积物样品的甲烷含量顶空气分析，需要预先加入4ml体积的2mol/L氢氧化钠溶液）。

（2）使用美工刀9将分割后的3ml取样筒1外覆的聚乙烯薄膜3沿着取样筒轴向对接V形凹槽7处切开，错动推开成两半。

（3）使用镊子11将分为两半的3ml取样筒1外覆的聚乙烯薄膜3全部揭开，如图7a所示，此时将得到6个取样筒隔断，将其全部转移到厌氧瓶12中。

如此，我们在第二步中精准量取的3ml体积的沉积物样品，连同其接触的取样筒，全部转移到厌氧瓶12中，期间并未发生质量损失，如图7b所示。

（4）最后将厌氧瓶压盖密封，将样品充分震荡，震荡后的沉积物样品从分割后的取样筒壁剥离，并与样品稳定剂13充分混合，静置后其状态如图7c所示，即完成本次精准取样。

综上，本发明在针筒状取样器形态的基础上，加以优化和改进取样思路：即取样器准确取样后，与沉积物样品全部送入样品瓶，而且可以保证其与样品瓶内预先注入的稳定剂充分有效混合，不影响后续实验室分析。该取样器及其取样方法能保证快速无扰动取样，特点是可以精准控制泥浆状样品的体积，尤其适用于出海调查中的短时间、大批量的现场精细化取样作业。该取样装置及配套使用方法，对海洋沉积学、海底生物地球化学、海洋工程地质等学科研究中取样和测试结果的准确性具有重要应用价值。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种精确采集泥浆状样品的取样方法，基于取样器，其特征在于，

所述取样器包括取样筒、位于所述取样筒内的活塞以及用于将活塞推拉移动的拉杆，所述取样筒轴向切割分为两部分，分为半取样筒一、半取样筒二；所述取样筒沿着其轴向方向间隔切割分为若干段，每一段的切割位置为径向切割隔断线；所述取样筒表面包裹有薄膜；在所述取样筒中设置有取样提示刻度线；

所述方法包括：

初步取样步骤：

利用所述取样器从泥浆状沉积物中抽取沉积物；

精细化取样步骤，包括：

将取样筒外壁残留的沉积物擦拭干净，推动拉杆，将取样筒进样头部的沉积物推出一定量，但活塞移动的距离不用超过距离取样提示刻度线最近的那一条径向切割隔断线；

根据取样体积来确定所要切割分离的取样筒间隔段，确定好间隔段后将薄膜沿着径向切割隔断线切开，得到取样体积所对应的取样筒间隔段，同时一边推动拉杆，将剩余沉积物推出切断后的取样筒；

将沉积物割开，但要远离取样体积所对应的取样筒间隔段部分；

将切割分离得到的取样体积所对应的取样筒间隔段边缘处的沉积物抹平；

样品保存步骤：

根据样品分析需求，在厌氧瓶中加入提前配置好的用于保存样品所需的样品稳定剂；

将分割后的取样筒间隔段外覆的薄膜沿着取样筒轴向对接位置处切开，错动推开成两半；

将分为两半的取样筒间隔段外覆的聚乙烯薄膜全部揭开，此时将得到多个取样筒隔断，并将其全部转移到厌氧瓶中；

最后将厌氧瓶压盖密封，将样品充分震荡，震荡后的沉积物从分割后的取样筒壁剥离，并与样品稳定剂充分混合。

2.如权利要求1所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，利用取样器从沉积物中抽取沉积物包括：

从海底取到沉积物后，推动取样器的拉杆，将橡胶活塞推至取样筒顶部，与取样筒边缘持平；

将取样器垂直对准待取的沉积物，拉住取样器的拉杆，旋转下压取样筒上部的推头，使取样筒内部取满沉积物；

继续旋转下压取样筒，直至沉积物或者橡胶活塞超过取样提示刻度线，此时松开拉杆并停止取样过程，旋转拉拽取样筒，将其从沉积物中抽离。

3.如权利要求1所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述取样筒的一端作为进样头部，进样头部外壁切割为锐角。

4.如权利要求3所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述取样筒的另一端设置有推头，所述推头沿着取样筒的端部往外延伸。

5.如权利要求1所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述半取样筒一的切割面为V形凹槽，半取样筒二的切割面为V形凸起。

6.如权利要求3所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述取样筒沿着其轴向方向按照标准的1ml体积间隔切割分为五段。

7.如权利要求1所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述薄膜为聚乙烯薄膜。

8.如权利要求7所述的精确采集泥浆状样品的取样方法，其特征在于，所述聚乙烯薄膜的厚度为0.1mm。