CN109946119B - 船载微塑料分层采样装置 - Google Patents

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本发明涉及海洋环保技术领域，具体地说是一种船载微塑料分层采样装置，包括抽水装置和采样器，所述抽水装置通过连接管路与所述采样器相连，在所述连接管路上依次设有闸阀、压力表、流量计和止回阀，所述采样器包括多个采样单元，且每个采样单元对应一个采样水层，所述采样单元上设有滤水单元，且所述滤水单元由内到外依次设有内粗滤网、细滤部和外粗滤件，所述外粗滤件包括第一粗滤网和第二粗滤网，且所述细滤部设于所述内粗滤网和第一粗滤网之间，所述第二粗滤网设于最外端。本发明可实现多水层微塑料样品的直接提取，弥补了微塑料采样技术的空白，并且采样精度高。

Description

船载微塑料分层采样装置
技术领域
本发明涉及海洋环保技术领域，具体地说是一种船载微塑料分层采样装置。
背景技术
微塑料是一种粒径小于5mm的小颗粒物质，广泛分布于海洋、湖泊和河流中。在海洋环境保护领域经常需要对不同深度海水中的微塑料进行分层取样和鉴定。现有技术中的水体微塑料样品采集方式通常是先采集不同水层的水样(每层水样采集体积大于5升)，再通过抽水装置和小孔径的滤膜(孔径介于30μm～1mm)抽滤提取实现，而在大区域和多站位的航测调查中，这类方法将花费大量的人力物力。如果能实现多水层微塑料样品的直接提取，不仅会提高采样效率，也会降低采样成本，但目前还没有装置或方法可以实现上述功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船载微塑料分层采样装置，可实现多水层微塑料样品的直接提取，弥补了微塑料采样技术的空白，并且采样精度高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种船载微塑料分层采样装置，包括抽水装置和采样器，所述抽水装置通过连接管路与所述采样器相连，在所述连接管路上设有闸阀、压力表、流量计和止回阀，所述采样器包括多个采样单元，且每个采样单元对应一个采样水层，所述采样单元上设有滤水单元，且所述滤水单元由内到外依次设有内粗滤网、细滤部和外粗滤件，所述外粗滤件包括第一粗滤网和第二粗滤网，且所述细滤部设于所述内粗滤网和第一粗滤网之间，所述第二粗滤网设于最外端。
所述采样器包括采样器首段、采样器末段和多个采样单元，所述采样单元一端设有外螺纹段，另一端设有带内螺纹的连接螺帽，所述采样器首段下端设有首段连接螺帽与相邻采样单元上的外螺纹段螺纹连接，所述采样器末段上端设有末段外螺纹段与相邻采样单元上的连接螺帽螺纹连接，其余采样单元中的任一采样单元的外螺纹段与相邻采样单元的连接螺帽螺纹连接，所述抽水装置通过连接管路与所述采样器首段相连。
每个采样单元的外螺纹段外侧均设有连接密封圈，另外所述采样器末段的末段外螺纹段外侧也设有连接密封圈。
所述采样器首段上设有悬挂链，所述采样器末段下侧设有牵引锤。
所述采样单元上设有滤水单元安装口，所述滤水单元设有滤水单元壳体，且所述滤水单元壳体安装于对应的滤水单元安装口中，所述内粗滤网、细滤部和外粗滤件由内到外依次设于所述滤水单元壳体中。
所述内粗滤网固设于滤水单元壳体内端，细滤部安装时先放入滤水单元壳体中，然后外粗滤件由滤水单元壳体外端开口***压住所述细滤部。
所述滤水单元壳体外端设有壳体法兰，且所述壳体法兰与对应滤水单元安装口的端面之间设有滤水密封圈。
所述连接管路包括第一管路和第二管路，且所述第一管路一端与抽水装置相连，另一端通过第二管路与采样器首段相连，在所述第一管路上设有闸阀、压力表、流量计和止回阀。
所述抽水装置和第一管路均设于一个基座上，所述第二管路为快接软管。
所述内粗滤网、第一粗滤网和第二粗滤网为孔径1～2cm的耐腐蚀材质滤网，所述细滤部为孔径小于1mm的玻璃纤维滤膜。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明设有多个采样单元对应不同水层，可实现多水层微塑料样品的直接提取，弥补了微塑料采样技术的空白，目前尚没有技术能直接和同时提取多层海水中的微塑料样品。
2、本发明采样精度高，过滤的水量可视、可控，同时每个采样单元设有多个滤水单元，保证每个水层有多组平行样品对比，提高了采样精度和容错率。
3、本发明通过真空泵在采样单元内部制造负压力，加速了水体过滤速度，避免了细滤膜堵塞引起的滤水减缓，同时一次性可对多层水体取样，直接提取微塑料，并通过细滤膜保留样品，不需要采集和保留水样，节省时间、空间和人力。
4、本发明设备安装和拆卸安全简单，且采样完成后，滤水单元简单清理并更换细滤部后，就可以连续进行采样作业，操作和维护方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中的A处放大图，
图3为图1中的采样单元剖视图，
图4为图1中的采样单元立体示意图。
其中，1为基座，2为抽水装置，3为闸阀，4为压力表，5为第一支架，6为流量计，7为止回阀，8为第二支架，9为连接管路，901为第一管路，902为第二管路，10为悬挂链，11为采样器首段，12为采样单元，1201连接密封圈，1202外螺纹段，1203为连接螺帽，1204为滤水单元安装口，13为滤水单元，1301为滤水单元壳体，1302为内粗滤网，1303为第一粗滤网，1304为细滤部，1305为滤水密封圈，1306为第二粗滤网，1307为外粗滤件，1308为壳体法兰，1309为内止口，14为采样器末段，15为牵引锤，16为采样器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括抽水装置2和采样器16，所述抽水装置2通过连接管路9与所述采样器16相连，在所述连接管路9上依次设有闸阀3、压力表4、流量计6和止回阀7，所述采样器16包括依次连接的多个采样单元12，且每个采样单元12对应一个采样水层，所述采样单元12上设有滤水单元13，如图2所示，所述滤水单元13包括由内到外依次设置的内粗滤网1302、细滤部1304和外粗滤件1307，所述外粗滤件1307包括第一粗滤网1303和第二粗滤网1306，且所述细滤部1304设于所述内粗滤网1302和第一粗滤网1303之间，所述第二粗滤网1306设于最外端，水体由第二粗滤网1306流入，并依次流经所述第一粗滤网1303、细滤部1304和内粗滤网1302。本实施例中，所述抽水装置2为真空水泵，所述内粗滤网1302、第一粗滤网1303和第二粗滤网1306为孔径1～2cm的耐腐蚀材质滤网，所述细滤部1304为孔径小于1mm的玻璃纤维滤膜。
如图1所示，所述采样器16包括采样器首段11、采样器末段14和多个采样单元12，如图3～4所示，所述采样单元12一端设有外螺纹段1202，另一端设有带内螺纹的连接螺帽1203，每个采样单元12的外螺纹段1202***相邻采样单元12的连接螺帽1203中实现两个采样单元12固连，所述采样器首段11下端设有首段连接螺帽与相邻采样单元12上的外螺纹段1202螺纹连接，所述采样器末段14上端设有末段外螺纹段与相邻采样单元12上的连接螺帽1203螺纹连接，从而形成一个完整的采样器16。为了保证外螺纹段1202与连接螺帽1203连接密封，在每个采样单元12的外螺纹段1202外侧均套设有连接密封圈1201，另外在所述采样器末段14的末段外螺纹段外侧也套设有连接密封圈1201。如图1所示，所述抽水装置2通过连接管路9与所述采样器首段11相连，并且在所述采样器首段11上设有悬挂链10，所述悬挂链10悬挂于船用起重机的挂钩上，所述采样器末段14下侧设有牵引锤15，采样器16下放至水中指定深度后通过所述牵引锤15作用在水中保持垂直状态，每个采样单元12上均设有用于安装滤水单元13的滤水单元安装口1204。
如图2所示，所述滤水单元13包括内粗滤网1302、细滤部1304、外粗滤件1307和中空的滤水单元壳体1301，所述滤水单元壳体1301外侧设有螺纹段与对应采样单元12上的滤水单元安装口1204螺纹连接，内粗滤网1302固设于滤水单元壳体1301内端，所述外粗滤件1307包括第一粗滤网1303、第二粗滤网1306和连接架体，所述第一粗滤网1303和第二粗滤网1306通过所述连接架体相连，且所述连接架体嵌入所述滤水单元壳体1301的中空孔中，在所述滤水单元壳体1301内端设有内止口1309，安装时先将细滤部1304放入滤水单元壳体1301中并通过所述内止口1309限位，然后将外粗滤件1307由滤水单元壳体1301外端开口***滤水单元壳体1301中压住所述细滤部1304，从而使细滤部1304固定在内粗滤网1302与第一粗滤网1303之间。在所述滤水单元壳体1301外端设有壳体法兰1308，为了保证密封，在所述滤水单元壳体1301外侧套设有滤水密封圈1305，且所述滤水密封圈1305设于所述壳体法兰1308与采样单元12上的滤水单元安装口1204端面之间。采样时将采样器16下入水中并通过抽水装置2抽取需要水量，然后将采样器16回收至甲板上，并依次取出外粗滤件1307和细滤部1304，然后冲洗清理内粗滤网1302和外粗滤件1307，并将卸下的细滤部1304保存在相应的金属样品容器中，卸下的细滤部1304上的过滤物即为样品。
本实施例中，在所述采样单元12中部沿着圆周方向均布有四个滤水单元13。
如图1所示，所述抽水装置2安装于一个基座1上，所述基座1可置于船体上，所述连接管路9包括第一管路901和第二管路902，在所述基座1上设有第一支架5和第二支架8支撑所述第一管路901，且所述第一管路901上设有闸阀3、压力表4、流量计6和止回阀7，其中闸阀3和压力表4设于抽水装置2与第一支架5之间，流量计6和止回阀7设于第一支架5和第二支架8之间，第一管路901自由端通过第二管路902与所述采样器16的采样器首段11相连，所述第二管路902为快接软管。
本发明的工作原理为：
本发明组装方便，组装时首先进行采样器16的组装，将采样器首段11、若干采样单元12和采样器末段14依次首尾连接，并根据采样水层需求调整采样单元12数量，以使每一个采样单元12对应一个采样水层，然后进行滤水单元13组装，先将细滤部1304放入滤水单元壳体1301中，然后将外粗滤件1307***滤水单元壳体1301中压住所述细滤部1304，使细滤部1304固定在内粗滤网1302与外粗滤件1307的第一粗滤网1303之间，然后将滤水单元壳体1301通过螺纹连接固定在各个采样单元12对应的滤水单元安装口1204上，闸阀3、压力表4、流量计6和止回阀7依次通过管路连接形成第一管路901，且所述第一管路901固定在基座1的两个支架上，所述第一管路901一端与抽水装置2相连，另一端通过第二管路902与采样器首段11相连，所述第二管路902为快接软管。
本发明使用时，将采样器首段11上的悬挂链10悬挂在船用起重机的挂钩上，然后利用船用起重机将采样器16垂直下放至指定深度，作为第二管路902的快接软管长度应足够满足采样下潜深度要求，并且采样器16在牵引锤15作用下在水体中保持垂直状态。取样时依次打开止回阀7、闸阀3和抽水装置2，并观察流量计6，待抽水装置2抽取需要的水量后，再依次关闭抽水装置2、闸阀3和止回阀7，然后通过船用起重机将采样器16回收至甲板上，并依次取出外粗滤件1307和细滤部1304，冲洗清理内粗滤网1302和外粗滤件1307，将作为细滤部1304的玻璃纤维滤膜保存在金属样品容器中，并更换新的玻璃纤维滤膜作为细滤部1304，卸下的细滤部1304上的过滤物即为样品，依照此步骤分别保存不同水层的细滤部1304的过滤样品，并置入相应样品容器中，然后重复以上过程，进行下一地点的微塑料样品采集工作。
每一层的滤水量＝总滤水量/滤水单元13的数量,同时应考虑部分存留在采样器16中，使得实际滤水量要高于流量计6的数值，另外在本发明使用过程中需要根据采样单元12数量和浮力，调整牵引锤15的重量，以使采样器16在水体中保持垂直状态，保证取水深度的准确性。

Claims (7)

1.一种船载微塑料分层采样装置，其特征在于：包括抽水装置(2)和采样器(16)，所述抽水装置(2)通过连接管路(9)与所述采样器(16)相连，在所述连接管路(9)上设有闸阀(3)、压力表(4)、流量计(6)和止回阀(7)，所述采样器(16)包括多个采样单元(12)，且每个采样单元(12)对应一个采样水层，所述采样单元(12)上设有滤水单元(13)，且所述滤水单元(13)由内到外依次设有内粗滤网(1302)、细滤部(1304)和外粗滤件(1307)，所述外粗滤件(1307)包括第一粗滤网(1303)和第二粗滤网(1306)，且所述细滤部(1304)设于所述内粗滤网(1302)和第一粗滤网(1303)之间，所述第二粗滤网(1306)设于最外端；
所述采样器(16)包括采样器首段(11)、采样器末段(14)和多个采样单元(12)，所述采样单元(12)一端设有外螺纹段(1202)，另一端设有带内螺纹的连接螺帽(1203)，所述采样器首段(11)下端设有首段连接螺帽与相邻采样单元(12)上的外螺纹段(1202)螺纹连接，所述采样器末段(14)上端设有末段外螺纹段与相邻采样单元(12)上的连接螺帽(1203)螺纹连接，其余采样单元(12)中的任一采样单元(12)的外螺纹段(1202)与相邻采样单元(12)的连接螺帽(1203)螺纹连接，所述抽水装置(2)通过连接管路(9)与所述采样器首段(11)相连；
所述采样单元(12)上设有滤水单元安装口(1204)，所述滤水单元(13)设有滤水单元壳体(1301)，且所述滤水单元壳体(1301)安装于对应的滤水单元安装口(1204)中，所述内粗滤网(1302)、细滤部(1304)和外粗滤件(1307)由内到外依次设于所述滤水单元壳体(1301)中；
所述内粗滤网(1302)固设于滤水单元壳体(1301)内端，细滤部(1304)安装时先放入滤水单元壳体(1301)中，然后外粗滤件(1307)由滤水单元壳体(1301)外端开口***压住所述细滤部(1304)；
组装时先根据采样水层需求调整采样单元(12)数量，使每一个采样单元(12)对应一个采样水层，然后进行滤水单元(13)组装；
取样时依次打开止回阀(7)、闸阀(3)和抽水装置(2)，并观察流量计(6)，待抽水装置(2)抽取需要的水量后，再依次关闭抽水装置(2)、闸阀(3)和止回阀(7)，然后将采样器(16)回收至甲板上并依次取出外粗滤件(1307)和细滤部(1304)，并将细滤部(1304)保存在金属样品容器中。
2.根据权利要求1所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：每个采样单元(12)的外螺纹段(1202)外侧均设有连接密封圈(1201)，另外所述采样器末段(14)的末段外螺纹段外侧也设有连接密封圈(1201)。
3.根据权利要求1所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：所述采样器首段(11)上设有悬挂链(10)，所述采样器末段(14)下侧设有牵引锤(15)。
4.根据权利要求1所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：所述滤水单元壳体(1301)外端设有壳体法兰(1308)，且所述壳体法兰(1308)与对应滤水单元安装口(1204)的端面之间设有滤水密封圈(1305)。
5.根据权利要求1所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：所述连接管路(9)包括第一管路(901)和第二管路(902)，且所述第一管路(901)一端与抽水装置(2)相连，另一端通过第二管路(902)与采样器首段(11)相连，在所述第一管路(901)上设有闸阀(3)、压力表(4)、流量计(6)和止回阀(7)。
6.根据权利要求5所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：所述抽水装置(2)和第一管路(901)均设于一个基座(1)上，所述第二管路(902)为快接软管。
7.根据权利要求1所述的船载微塑料分层采样装置，其特征在于：所述内粗滤网(1302)、第一粗滤网(1303)和第二粗滤网(1306)为孔径1～2cm的耐腐蚀材质滤网，所述细滤部(1304)为孔径小于1mm的玻璃纤维滤膜。
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