[发明专利]检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法

说明书

本发明涉及深海检测技术领域，公开了一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，设备包括探头和用于将探头送至海底预定深度并控制探头工作的贯入装置；探头包括壳体以及依次设于壳体的内腔的激光拉曼测量模块、透镜组、反射镜组、活塞和驱动组件：透镜组与活塞的前端之间形成第一腔，第一腔设有第一滤孔与腔外连通；活塞的后端形成第二腔，第二腔设有第二滤孔与腔外连通；驱动组件与活塞连接，用于驱动活塞前后运动，从而通过第一滤孔排出第一腔内的水或抽取腔外的水进入第一腔内；壳体的内腔设有接线端子与贯入装置连接。本发明利用了激光拉曼光谱技术，设备结构简单，使用方便，便于进行海底沉积物孔隙水的原位检测。

技术领域

本发明涉及深海检测技术领域，特别是涉及一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法。

背景技术

深海环境作为海底一种典型的环境，海床被大量沉积物所覆盖，沉积物及其中独特的生物群落、丰富的矿产资源为研究深海乃至生命起源问题提供了重要平台。

深海环境下，沉积物的组分中有固液气三相，固态包括有机质和无机矿物等，液态主要是孔隙水，当中包含各种溶解态有机质、离子和气体，在冷泉区域附近还存在甲烷等气态物质。通过对海底沉积物的组分(如孔隙水中HS^－、H₂S，CH₄，沉积物中碳酸盐矿物)成分定性和定量分析，对认识和解决气候变化、碳循环、冷泉系统等科学问题以及进行海底工程勘察与环境监测具有重要意义。

对于孔隙水的分析，目前的研究主要是通过各种采样手段获取样品进行实验室分析。对于一些易受环境影响而发生变化的成分，所得样品实验室分析结果容易与真实情况出现误差。

因此，现有技术亟待改进。

发明内容

本发明的目的是：提供一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，以解决现有技术的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种检测沉积物孔隙水中目标物浓度垂向变化的设备及方法，探头和贯入装置；

所述探头包括壳体以及依次设于所述壳体的内腔的激光拉曼测量模块、透镜组、反射镜组、活塞和驱动组件：

所述透镜组与所述活塞的前端之间形成第一腔，所述第一腔设有第一滤孔与腔外连通；所述活塞的后端形成第二腔，所述第二腔设有第二滤孔与腔外连通；所述驱动组件设于所述第二腔内，其与所述活塞连接，用于驱动所述活塞前后运动，从而通过所述第一滤孔排出所述第一腔内的水或抽取腔外的水进入所述第一腔内；

所述壳体的内腔设有接线端子，所述驱动组件的电缆导线及所述激光拉曼测量模块的光纤导线均集成于所述接线端子中；

所述贯入装置与所述探头的所述接线端子连接，用于将所述探头送至海底预定深度并控制所述探头工作。

本申请一些实施例中，所述第一腔包括检测腔及容液腔；

所述透镜组与所述反射镜组之间形成容积不变的所述检测腔，所述检测腔设有所述第一滤孔；

所述反射镜组与所述活塞的前端之间形成容积随所述活塞运动而变化的所述容液腔，所述反射镜组设有连通所述检测腔及所述容液腔的透水孔。

本申请一些实施例中，所述反射镜组包括固定板和反射镜；

所述固定板与所述壳体的内壁固定连接，所述反射镜设于所述固定板朝向所述透镜组的一侧，所述固定板上位于所述反射镜的周边处设有若干个所述透水孔。

本申请一些实施例中，所述第一滤孔包括通孔及透水过滤件；

所述第一腔的腔壁上设有所述通孔与腔外连通，所述透水过滤件设于所述通孔内或覆盖于所述通孔的孔口，用于过滤沉积物中的固体杂质组分。