CN106680025A - 浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,包括中空的采样管、设置在采样管内的活塞杆以及设置于杆柄活塞杆下端的活塞;所述采样管与所述活塞滑动嵌合;所述活塞与水体接触端安装有一层滤水盖;所述滤水盖上开有多个小面积的过水孔;活塞杆为中空的杆体,所述中空的杆体下端为开口并且穿过所述活塞与所述滤水盖连接;中空的杆体的下端的杆体内设有止回瓣,中空的杆体的上端与排水软管连通。本发明还公开了一种浅水表层沉积物无扰动的柱状采样方法。本发明能够更有效且对沉积物无扰动的采样,且能精确控制采样沉积物厚度,同时操作简单,采样装置造价低廉。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测采样器技术领域,具体而言,涉及一种可以用于浅水河道或湖泊等水体环境中的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置及方法。
背景技术
沉积物监测是水体环境调查和科学研究中一项重要组成部分,对于研究水体中各种污染物的迁移转化规律以及对底栖生物生态的影响具有重要意义。沉积物采样装置是水体环境监测中必不可少的工具之一,目前我国公知的沉积物采样装置主要为抓斗式沉积物采样装置和柱状沉积物采样装置。
抓斗式沉积物采样装置结构简单、操作方便,但其依靠人为抛投并借助采样装置自身重量使其***沉积物,难以控制深度,且对表层沉积物样品扰动大、密闭性差,导致样品流失、变质等问题,并不能反映真实的表层沉积物状况。
柱状沉积物采样装置通过垂直***沉积物中获取柱状沉积物样品,目前使用的柱状沉积物采样装置有重力采样装置、振动活塞采样装置和重力活塞采样装置,这些采样装置大多结构复杂,体积较大且笨重,操作不便,价格昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术不足,提供一种浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置及方法,本发明能够更有效且对沉积物无扰动的采样,且能精确控制采样沉积物厚度,同时操作简单、造价低廉、操作方便,采样过程对沉积物扰动较小,采得的样品能反映沉积物真实情况。
为了实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:
浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于,包括:中空的采样管、设置在采样管内的活塞杆以及设置于杆柄活塞杆下端的活塞;所述采样管与所述活塞滑动嵌合;所述活塞与水体接触端安装有一层滤水盖;所述滤水盖上开有过水孔;活塞杆为中空的杆体,所述中空的杆体下端为开口并且穿过所述活塞与所述滤水盖连接;中空的杆体的下端的杆体内设有止回瓣,中空的杆体的上端与排水软管连通。
进一步的,所述采样管和所述活塞杆为硬质材料。
进一步的,所述硬质材料为不锈钢。
进一步的,所述采样管与沉积物接触端为楔形卡扣形状,以利于在采样沉积物后沉积物保持在所述采样管内。
进一步的,所述采样管标有刻度;所述活塞杆表面也标有刻度,所述活塞杆表面的刻度在所述活塞推至采样管接触沉积物端的最下端时,与所述采样管的刻度保持一致。
进一步的,所述活塞杆包括两根中空的杆体,两根中空的杆体的上端与把柄形成“π”型连接并与排水软管连通。
进一步的,所述两根中空的杆体于把柄中合至一根,形成排水软管。
进一步的,所述活塞采用橡胶材料;所述滤水盖上的过水孔的孔径为1~2mm。
进一步的,所述中空的杆体与所述活塞采样固定或者可拆卸连接。
进一步的,所述活塞杆下端设有螺纹段,所述滤水盖与所述活塞套设在所述螺纹段上,通过螺母两端固定。
为了实现上述技术目的,本发明采取的另一种技术方案为:
浅水表层沉积物无扰动的柱状采样方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:将上述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置中的活塞杆拉至上端最高处,并将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置垂直缓缓放置至采样水域中;
步骤二:当所述采样管接触至沉积物表面时,记下所述采样管空气与水体接触处外表面刻度L mm,根据需要采取沉积物的表层厚度a mm,将所述采样管缓缓***,当所述采样管空气与水体接触处外表面刻度显示至(L+a) mm时,停止***;
步骤三:缓缓将所述活塞杆推向与沉积物接触端,当所述活塞杆与所述采样管上部重合处刻度显示为L mm时,停止推入;
步骤四:将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置整体缓缓拿出,在氮气氛围下,将所述活塞杆推至最下端,再将采集的沉积物保存。
本发明根据浅水沉积物采样的实际需求,开发了一种适合于浅水水体沉积物无扰动、操作方便的柱状采样装置及采样方法,其有益效果是:
1、采用止回瓣排水结构,将沉积物上的上覆水排出,减少水层对沉积物的压力,使活塞下储存沉积物区域形成负压,能够使沉积物随采样装置一同脱离水体。采样过程中对表层沉积物无扰动,多孔滤水盖的设计能有效提高排水效率和防止软管堵塞;
2、采样管和活塞杆上表面均标有刻度,可以采取不同厚度的表层沉积物,且能有效控制活塞最终推进位置,使得沉积物和上覆水无扰动分开;
3、采样管与沉积物接触端采用楔形卡扣设计,楔形有益于采样装置***沉积物。卡扣在装有沉积物采样装置取出水体时,和活塞形成的负压同时保持沉积物附着在采样管中。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明中活塞杆及活塞结构示意图。
图3是图1中A处的局部放大结构示意图(采样管与沉积物接触端剖面图)。
图4是图2中B处的局部放大结构示意图(活塞杆内置软管汇合图)。
图5是图2中C处的局部放大结构示意图。
图6是本发明中活塞下端的滤水盖的结构示意图。
图1至图6中,1-采样管,2活塞杆,3-排水软管,4-活塞,5-止回瓣,6-螺母,7滤水盖。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等,除以下专门提及的内容之处,均为本领域的普遍知识和公知常识,本发明没有特别限制内容。
实施例1
本发明中浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置是通过止回瓣排水而防止进水的无扰动柱状采样器,通过活塞形成负压和楔形卡扣附着,使得沉积物样品能随采样装置一同取出,完成整个采样过程。
本浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,包括:中空的采样管1、设置在采样管1内的活塞杆2以及设置于杆柄活塞杆2下端的活塞4;所述采样管1与所述活塞4滑动嵌合;所述活塞4与水体接触端安装有一层滤水盖7;所述滤水盖7上开有多个小面积的过水孔;活塞杆2为中空的杆体,所述中空的杆体下端为开口并且穿过所述活塞4与所述滤水盖7连接;中空的杆体的下端的杆体内设有止回瓣5,中空的杆体的上端与排水软管连通。
进一步的,所述采样管1和所述活塞杆2为硬质材料。所述硬质材料为不锈钢。所述采样管1与沉积物接触端为楔形卡扣形状,以利于在采样沉积物后沉积物保持在所述采样管1内。所述采样管1标有刻度;所述活塞杆2表面也标有刻度,所述活塞杆2表面的刻度在所述活塞4推至采样管1接触沉积物端的最下端时,与所述采样管1的刻度保持一致。所述活塞杆2包括两根中空的杆体,两根中空的杆体的上端与把柄形成“π”型连接并与排水软管连通。所述两根中空的杆体于活塞的把柄中合至一根,形成排水软管3。所述活塞4采用橡胶材料;所述滤水盖7上的过水孔的孔径为1~2mm。所述中空的杆体与所述活塞4采样固定或者可拆卸连接。所述活塞杆2下端设有螺纹段,所述滤水盖7与所述活塞4套设在所述螺纹段上,通过螺母6两端固定。
如图1、图2、图4和图5所示,本实施例1中,浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,包括采样管1,以及内嵌在采样管1中的活塞杆2,以及安置在中空活塞杆2中的排水软管3和止回瓣5,排水软管3和止回瓣5连接于活塞4一端,活塞4另一端加有滤水盖7。本实施例1中所提出的采样装置中采样管1由不锈钢制成,活塞杆2由PVC制成,活塞4采用橡胶制成,止回瓣5采用硅胶制成。本实施例1中所提出的采样装置中采样管1的A区域设计为楔形卡扣形状,利于在采样沉积物后沉积物保持在采样管1内。本实施例1中所提出的采样装置中采样管1和活塞杆2可根据采样水域的水体深度设计长度,并在采样管1和活塞杆2外表面从接触沉积物端开始标有刻度,且保持一致,这能够精确采集沉积物的厚度。本实施例1中所提出的采样装置中活塞杆2使用两根中空活塞杆,并与一根中空活塞柄形成“π”型连接,使得内通的排水软管3在中空活塞柄中连接排水。本实施例1中所提出的采样装置中活塞4与采样管1滑动嵌合,活塞杆2穿过活塞4和滤水盖7,用螺母6进行固定,滤水盖7上方可预留一定空间作为排出的上覆水积水地,上覆水通过中空活塞杆中的止回瓣5与沉积物分离,且有效防止上覆水由于重力作用回流。
实施例2
本浅水表层沉积物无扰动的的采样方法,包括以下步骤:
步骤一:将权利要求实施例1中所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置中的活塞杆2拉至上端最高处,并将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置垂直缓缓放置至采样水域中;
步骤二:当所述采样管1接触至沉积物表面时,记下所述采样管1空气与水体接触处外表面刻度L mm,根据需要采取沉积物的表层厚度a mm,将所述采样管1缓缓***,当所述采样管1空气与水体接触处外表面刻度显示至(L+a) mm时,停止***;
步骤三:缓缓将所述活塞杆2推向与沉积物接触端,当所述活塞杆2与所述采样管1上部重合处刻度显示为L mm时,停止推入;
步骤四:将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置整体缓缓拿出,在氮气氛围下,将所述活塞杆2推至最下端,再将采集的沉积物保存。
使用本浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置前应检查所述活塞4与所述采样管1之间的滑动嵌合性,以及各部位之间的连接是否稳固;
实施例3
本实施例3中采用本浅水表层沉积物柱状采样装置及方法,对实验室使用柱状有机玻璃装置模拟黑臭河道的沉积物进行取样实验。
本实施例3中,模拟黑臭河道的柱状有机玻璃装置内径为0.14 m,高为1.00 m,底泥铺有0.05 m细沙,从黑臭河道采回的沉积物厚度为0.3 m,上覆水高度为0.6 m,本次沉积物取表层5 cm的沉积物。
首先,根据模拟黑臭河道深度,制备1 m的采样管1和1.2 m的活塞杆2。安装并调试采样装置,确保采样装置稳固以及活塞杆2能在采样管1中正常滑动嵌合。
接着将活塞杆2拉至最高处,再将采样装置缓缓并确保垂直放入模拟河道中。当采样管1外表面的液面显示刻度为0.6 m时,表面采样管1底端以及接触沉积物。此时,缓缓将采样管1用力***沉积物,当采样管1外表面的液面显示刻度为0.65 m时,停止***。
随后将活塞杆2缓缓推入水中,推入的过程中可以将排水软管3接入另备容器中,可减少对模拟河道的干扰。当活塞杆2在采用管1最高端处刻度为0.6 m时,停止推入。
最后,取出采样装置。将采样管1含有沉积物样品一端放入保存样品容器中,并将活塞杆2推入至底,再将采集的沉积物放置保存。
实施例4
本实施例4中采用本浅水表层沉积物柱状采样装置及方法,对某浅水型黑臭河道的沉积物进行取样实验。
本实施例中,采样水域水深1.5 m,沉积物厚度大于0.5 m,水流速度缓慢,本次沉积物取表层5 cm的沉积物。
首先,根据黑臭河道深度,制备2 m的采样管1和2.2 m的活塞杆2。安装并调试采样装置,确保采样装置稳固以及活塞杆2能在采样管1中正常滑动嵌合。
接着将活塞杆2拉至最高处,再将采样装置缓缓并确保垂直放入河道中。当采样管1外表面的液面显示刻度为1.5 m时,表面采样管1底端以及接触沉积物。此时,缓缓将采样管1用力***沉积物,当采样管1外表面的液面显示刻度为1.55 m时,停止***。
随后将活塞杆2缓缓推入水中,当活塞杆2在采用管1最高端处刻度为1.5 m时,停止推入。
最后,取出采样装置。将采样管1含有沉积物样品一端放入保存样品容器中,并将活塞杆2推入至底,再将采集的沉积物放置保存。
本发明的保护内容不局限于以上技术方案,在不背离发明构思的精神和范围下,本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中,并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (11)
1.浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:包括中空的采样管(1)、设置在采样管1内的活塞杆(2)以及设置于杆柄活塞杆(2)下端的活塞(4);所述采样管(1)与所述活塞(4)滑动嵌合;所述活塞(4)与水体接触端安装有一层滤水盖(7);所述滤水盖(7)上开有过水孔;活塞杆(2)为中空的杆体,所述中空的杆体下端为开口并且穿过所述活塞(4)与所述滤水盖(7)连接;中空的杆体的下端的杆体内设有止回瓣(5),中空的杆体的上端与排水软管连通。
2.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述采样管(1)和所述活塞杆(2)为硬质材料。
3.根据权利要求2所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述硬质材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述采样管(1)与沉积物接触端为楔形卡扣形状,以利于在采样沉积物后沉积物保持在所述采样管(1)内。
5.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述采样管(1)标有刻度;所述活塞杆(2)表面也标有刻度,所述活塞杆(2)表面的刻度在所述活塞(4)推至采样管(1)接触沉积物端的最下端时,与所述采样管(1)的刻度保持一致。
6.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述活塞杆(2)包括两根中空的杆体,两根中空的杆体的上端与把柄形成“π”型连接并与排水软管连通。
7.根据权利要求6所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述两根中空的杆体于把柄中合至一根,形成排水软管(3)。
8.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述活塞(4)采用橡胶材料;所述滤水盖(7)上的过水孔的孔径为1~2mm。
9.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述中空的杆体与所述活塞(4)采样固定或者可拆卸连接。
10.根据权利要求1所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置,其特征在于:所述活塞杆(2)下端设有螺纹段,所述滤水盖(7)与所述活塞(4)套设在所述螺纹段上,通过螺母(6)两端固定。
11.一种浅水表层沉积物无扰动的柱状采样方法,其特征在于,包括:
步骤一:将权利要求1-10中任一项所述的浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置中的活塞杆(2)拉至上端最高处,并将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置垂直缓缓放置至采样水域中;
步骤二:当所述采样管(1)接触至沉积物表面时,记下所述采样管(1)空气与水体接触处外表面刻度L mm,根据需要采取沉积物的表层厚度a mm,将所述采样管(1)缓缓***,当所述采样管(1)空气与水体接触处外表面刻度显示至(L+a) mm时,停止***;
步骤三:缓缓将所述活塞杆(2)推向与沉积物接触端,当所述活塞杆(2)与所述采样管(1)上部重合处刻度显示为L mm时,停止推入;
步骤四:将浅水表层沉积物无扰动的柱状采样装置整体缓缓拿出,在氮气氛围下,将所述活塞杆(2)推至最下端,再将采集的沉积物保存。
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CB02 | Change of applicant information | ||
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