[发明专利]一种沉积物孔隙水及溶解气体的采集方法

说明书

本发明涉及天然气水合物区沉积物孔隙水及溶解气体的采集方法，首先将过滤头插入到预先打孔的内含沉积物的PVC管中，将试剂瓶中的针头式导管的高度均调整到试剂液面上，分别打开采集管末端的阀门、真空发生器端的单向阀、缓冲器端的阀门，启动真空发生器抽取一定的体积；关闭单向阀，沉积物孔隙水在负压的作用下流入样品瓶中；当孔隙水抽取完成时，关闭缓冲器端的阀门、导管I上的阀门和采集管末端的阀门；在进行孔隙水的抽取的过程中，调整试剂瓶中导管I的针头式导管的高度，使其插入到试剂瓶的底部，当抽取的孔隙水中的气体释放出来，气体中的H₂S成分与醋酸锌反应生成ZnS。本发明提供的方法，操作简单，所采用的装置成本低，便于推广。

技术领域

本发明涉及海洋沉积物孔隙水采样检测技术领域，特别涉及天然气水合物区沉积物孔隙水的采集方法。

背景技术

天然气水合物是由水分子在低温、高压环境下捕获住天然气分子而形成的似冰状结晶态化合物，广泛分布在大陆汇聚边缘、离散边缘或海岭的沉积物中。目前估算的海洋沉积天然气水合物的储量为(1～5)×10¹⁵m³甲烷(约500～2500G t甲烷碳)，被视为是未来潜在的天然气资源、全球气候变化驱动因子以及海底地质灾害的潜在因素。到目前为止，已发现的海底天然气水合物主要分布区是世界各大洋边缘海域的大陆斜坡、陆隆海台和盆地及一些内陆海区。我国的南海海域已发现天然气水合物，并经初步研究证明我国的海域，均具备良好的天然气水合物成矿条件和找矿远景。近20年来，国际上通过对天然气水合物赋存区开展研究，将沉积物孔隙水进行地球化学分析，从而建立了一套较为成熟的识别天然气水合物的地球化学方法，可以与地球物理方法互为补充；因此地球化学特征，尤其顶空烃类气体含量特征，是判别天然气水合物能否成藏的基本指标之一，在寻找水合物以及研究水合物相关特征等方面可以发挥巨大的不可替代的作用。

目前对海底柱状沉积物中孔隙水采集技术主要有普通压榨法、离心法和真空抽滤法等，这些方法都是在常规环境下进行的，而且都需要长期周转，过程复杂，不易得到真实的数据。真空抽滤过程中，抽取的孔隙水再转移到样品瓶中的过程中，对天然气水合物泄漏有表征作用的CH₄、H₂S等气体会逃逸或者消失，因此不能准确反映孔隙水的原始成分和信息，并且采集到的孔隙水的量不能控制。另外，用真空管抽取的过程中，因一些沉积物裂隙存在的原因，因此会抽进大量的气体，使抽取的孔隙水体积达不到测试要求。

发明内容

针对现有技术中存在的孔隙水采集后转移过程中气体(下文有时称顶空气)逃逸以及与空气的接触的问题，因沉积物中裂隙的存在，抽取的孔隙水体积达不到测试要求的上述问题，本发明提供一种沉积物孔隙水的采集方法，可以方便地定量采集孔隙水，确保获取的样品满足甲烷、硫化氢等气体和铁、锰等金属元素的分析测试。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种沉积物孔隙水及溶解气体采集方法，包括以下步骤：

首先将过滤头插入到预先打孔的内含沉积物的PVC管中，将试剂瓶中的针头式导管的高度均调整到试剂液面上，分别打开采集管末端的阀门、真空发生器端的单向阀、缓冲器端的阀门，启动真空发生器抽取一定的体积，将样品瓶、试剂瓶和吸球内的气压调整为负压；关闭单向阀，沉积物孔隙水在负压的作用下流入样品瓶中；当孔隙水抽取完成时，关闭缓冲器端的阀门、导管I上的阀门和采集管末端的阀门；

在进行孔隙水的抽取的过程中，调整试剂瓶中导管I的针头式导管的高度，使其插入到试剂瓶的底部，当抽取的孔隙水中的气体释放出来，由于吸球的负压环境，气体通过导管II和试剂瓶向吸球内流动，当气体遇到试剂瓶中的醋酸锌溶液时，气体中的H₂S成分与醋酸锌反应生成ZnS，从而将H₂S分离出来。

进一步地，根据的抽取的顶空气的体积和装置内的压强，计算采样瓶中顶空气的物质的质量，以及去除H₂S后气体的物质的量，