[发明专利]一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置

说明书

本发明公开了一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置。该装置包括沉积物采集管、设置于沉积物采集管上部的顶盖和设置于沉积物采集管底部的漏斗式底座，漏斗式底座的一端为石英隔板，石英隔板与沉积物采集管底部连接，漏斗式底座的另一端设置有活塞，漏斗式底座的下部与顶盖的上部之间设置有连通管，连通管与活塞之间设置有三通阀，连通管上设置有循环泵，沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器。本发明可简单灵活对间隙水进行原位采集，沉积物间隙水作为汞金属溶解态部分，是反应沉积物变化的敏感指标，本发明可对间隙水中汞实现连续采样监控，观察汞形态随环境条件的变化。

技术领域：

本发明具体涉及一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置。

背景技术：

水/沉积物环境中汞主要以无机汞(Hg²⁺、HgO、HgS等)和有机汞(主要为甲基汞、乙基汞)化合物形式存在，目前普遍的观点认为，低pH值、低溶解氧、高水温、高有机质含量会促进水体无机汞的甲基化，产生高毒性的甲基汞。同时，沉积物中汞金属的赋存形态影响其迁移性和毒性危害。采用化学提取法通常把把沉积物中重金属(包括Hg)赋存形态分为弱酸提取态、还原态、有机质结合态、硫化物结合态、残留态。其中弱酸提取态易于迁移和被生物吸收利用，为重金属的可迁移态和生物可利用。沉积物间隙水作为溶解态部分(包含在弱酸提取态)，是反应沉积物变化的敏感指标。而且获取汞在间隙水及沉积物渗滤底液中的含量，获取汞及其存在形式、赋存形态在沉积物垂直分布信息，是考察其污染分布和迁移、评价其毒性危害风险及变化、定量估算污染通量的重要手段。

目前用于间隙水采集的模拟装置已有报道。如专利“用于模拟现场条件探究沉积物间隙水分层变化的实验装置”(201320482039.2)、“一种实验室用沉积物间隙水采集装置”(201320481401.4)和“一种用于水土界面地球化学过程模拟的间隙水采集装置”(200720043929.8)。这些装置用于模拟条件下采集间隙水，利用管壁上的通孔，将间隙水采样管插入通孔，实现间隙水样品的采集。但这些装置存在一个共同的不足，不能实现沉积物中上覆水、间隙水、渗滤水的循环模拟。在实际水/沉积物环境中，水是动态循环的，同时带动汞的迁移。同时现有的间隙水采集装置虽能实现间隙水的采集，但仍存在许多缺陷和不足：1)多用于室内，缺少一种野外原位采集装置；2)采集过程中会对原位环境造成干扰；3)室内无法模拟缺氧或厌氧状态；4)室内无法实现沉积物渗滤液循环至上覆水的模拟。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置，该装置操作灵活简单、结构精密、功能多样，适用于沉积物在缺氧或厌氧动态循环状态下对沉积物中汞存在形式、赋存形态的研究，可考察汞存在形式和赋存形态在沉积物垂直分布，及表征汞在水土界面的地球化学过程，且能快速原位测出汞金属的可迁移态和生物可利用态，同时，能循环原位模拟沉积物对汞金属富集作用。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置，包括放置采集的柱状沉积物样品的沉积物采集管、设置于所述的沉积物采集管上部的顶盖和设置于所述的沉积物采集管底部的漏斗式底座，所述的漏斗式底座的一端为微孔石英隔板，所述的微孔石英隔板与沉积物采集管底部连接，所述的漏斗式底座的另一端设置有活塞，所述的漏斗式底座的下部与顶盖的上部设置有连通管，连通管使漏斗式底座中的渗滤底液通过顶盖进入沉积物采集管，所述的连通管与活塞之间设置有三通阀，所述的连通管上设置有循环泵，所述的沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器，所述的间隙水采集器包括设置于所述的沉积物采集管内部的微孔采样管，微孔采样管通过聚乙烯采样管连接口与带螺纹的穿板接头连接，聚乙烯采样管连接口贯穿沉积物采集管，所述的带螺纹的穿板接头与抽样管连接口连接，通过抽样管连接口连接抽样管对间隙水进行采集。连通管为硅胶管，漏斗式底座和顶盖用硅胶管连接，连通管上的循环泵解决了渗滤底液再次循环到上覆水模拟过程，通过循环泵可实现渗滤底液循环至上覆水及外部水的补给。