[实用新型]一种滨海潮滩湿地沉积物孔隙水采样器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种滨海潮滩湿地沉积物孔隙水采样器，适用于生态学、地球化学、土壤学和环境科学中沉积物孔隙水背景调查技术领域。

背景技术

滨海潮滩湿地是一个典型的海陆交互作用过渡带，是全球生产力最高的生态系统之一，同时受潮汐、径流双重输入的影响，使得滨海潮滩沉积物成为有机质的重要蓄积库。有机质矿化分解释放各种物质到孔隙水中，对沉积物——水界面的能量交换，以及上覆水体的营养水平和环境质量产生不可忽视的影响。沉积物孔隙水地球化学作为滨海潮滩湿地生态系统的敏感指示，已经成为生态学、地球化学、土壤学和环境科学的关注热点。定量分析滨海潮滩沉积物孔隙水的化学组成及其含量，有助于了解整个滨海生态系统中生源要素碳、氢、氧、氮、磷、硫和铁的生物地球化学行为，营养盐的吸附和解吸，有机质成岩途径和模型，温室气体的产生和排放过程。

目前，滨海潮滩湿地孔隙水的获取方法包括离心法、普通压榨法、改良压榨法、渗透离析法、毛细管法和负压抽滤法。离心法的原理是利用沉积物采样器采集柱状沉积物，在充满氮气的厌氧手套箱中进行分层切割，随后将一定体积的沉积物放入离心管中，通过高速离心获得上清液，过滤后制得孔隙水。普通压榨法与离心法相似，也是在充满氮气的厌氧手套箱中对柱状沉积物进行切割分层，然后放入压榨机中，在一定压力的作用下，使孔隙水透过滤膜压出。还有一种改良的整柱压榨法将柱状采样管插入箱式采样器的中心，在各个方向施加压力，使孔隙水从各个相应深度被压出。渗透离析法的装置是由有若干带开窗的有机玻璃板拼装组成一个空心的腔体，腔体上覆滤膜，随后将各部分组装固定好，在腔体内装满去离子水，并将此装置插入沉积物中，通过滤膜内外各种物质的浓度差发生渗透离析作用而获得水样。毛细管法的管壁为厚玻璃毛细管，下部为打孔的聚四氟乙烯套管，底部用玻璃塞密封。当采集沉积物孔隙水样品时，将装置插入一定深度，进行取样。负压抽滤法通常利用一个能产生负压的气压室，然后通过真空负压抽取沉积物孔隙水，为了不堵塞抽滤管，在抽滤管上通常要附上过滤网。

以上采样分析方法，各有利弊。离心法、普通压榨法、改良压榨法这三种孔隙水采样方法效率高，获得的水量大。但其缺点在于在采样过程中，沉积物孔隙水的化学还原成分会发生严重变化，这包括高压作用下微生物细胞裂解，离心时的高温促使孔隙水中的物质变化，操作过程中孔隙水的物质被氧化污染，或气体从沉积物中脱气。此外，在获取孔隙水的过程中的潮滩湿地沉积物压实可能会造成有偏差的深度剖面。渗透离析法和毛细管法是两种野外原位采集沉积物孔隙水的采样方法，但是采样速度较慢，通常需要将装置放在现场数周，且每次采集的孔隙水量少，装置的整体造价较高。最后，负压抽滤的孔隙水采样装置是目前较新颖的孔隙水采样装置，但存在两个缺点：第一，装置体积过大不适用于潮滩湿地野外作业，第二通过电力或者手动产生负压，在野外无法实现或者耗时耗力；第三，造价和耗材价格昂贵，附件繁多且组装繁琐，重复使用又会交叉污染，并不适用于大规模的野外采样。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种滨海潮滩湿地沉积物孔隙水采样器，该采样器不仅可以快速、高效、准确地采集到滨海潮滩湿地沉积物的孔隙水，而且便于携带，操作简单，造价低廉。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种滨海潮滩湿地沉积物孔隙水采样器，包括三通阀、滤采单元、真空吸排水单元和储水单元，所述滤采单元包括一根一端封闭而另一端开口的中空采样管，所述中空采样管的封闭端的侧壁上开设有侧孔，且所述侧孔的外周部上套设有超滤膜夹套，以当所述中空采样管插入沉积物中时，沉积物孔隙水只能通过超滤膜进入所述中空采样管的侧孔，所述中空采样管的开口端与所述三通阀的一个换向口连通，所述储水单元的进水管与所述三通阀的另一个换向口连通，所述真空吸排水单元与所述三通阀的公共口连通，以通过抽真空从所述滤采单元吸入孔隙水，并向所述储水单元排出采集到的孔隙水。

进一步的，所述三通阀为鲁尔考克三通阀。

进一步的，所述中空采样管为肛门管，且管中穿设有直径小于肛门管内径的有机玻璃细棒，所述超滤膜夹套为中空纤维超滤膜丝，所述中空纤维超滤膜丝一端套设有密封帽，另一端通过密封材料密封连接在所述中空采样管的侧壁上。

进一步的，所述肛门管的长度为120mm，直径为2.33mm，侧孔的长度为2.5mm，宽度为1.5 mm，所述有机玻璃细棒的直径为1mm，长度为120mm，所述中空纤维超滤膜丝的直径为2.8mm，微孔尺寸为0.01~0.1μm，孔隙率为60~70%，所述密封帽为硅胶帽，所述硅胶帽的直径为4mm。