研究沉积物分层营养盐交换通量的实验装置和方法

摘要

本发明涉及研究沉积物分层营养盐交换通量的实验装置，包括透明的模拟容器，所述模拟容器的底部设有不透光的外覆层和若干采集孔，所述外覆层的顶端不低于采集孔在模拟容器上的位置，所述每个采集孔均对应配套有间隙水采样装置，所述间隙水采集装置连接采集孔。本发明还涉及一种研究沉积物分层营养盐交换通量的实验方法。本发明利用模拟容器容置沉积物和上覆水，外覆层模拟出沉积物无光照的环境，而间隙水采集装置通过多个采集孔即可直接从沉积物的不同分层中获取间隙水，使得实验人员可以在实验室条件下进行简单方便的沉积物间隙水分层研究，从而对沉积物分层营养盐交换量开展研究。本发明适用于在实验室条件下研究沉积物分层营养盐交换量。

说明书

技术领域

本发明涉及水中沉积物的研究领域，特别是涉及一种沉积物分层营养盐交换通量的实验装置和方法。

背景技术

沉积物间隙水是沉积物-水界面物质交换的重要参数，沉积物中的间隙水会释放各种营养物质到上覆水体里，间隙水的成分随深度增加而不断变化，研究间隙水不同分层的物质变化可以了解整个水环境体系的变化情况，同时研究间隙水不同分层的物质变化同时也等于是研究沉积物分层营养盐交换通量。

获取底泥间隙水的主要方法是在野外直接采集底泥，带回实验室后再采集间隙水（未分层采集），或者是野外原位采集间隙水。这些方法获取间隙水时间长,而且无法开展间隙水的分层研究，因此存在一定的局限性。因此，为了弥补上述的局限性，实验室内急需一种可以模拟现场条件并有助于探究间隙水分层变化的装置。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种实验装置和实验方法，该装置和方法可以模拟沉积物的现场条件，并利于探究沉积物分层营养盐交换量的变化。

本发明所采用的技术方案是：

研究沉积物分层营养盐交换通量的实验装置,包括透明的模拟容器，所述模拟容器的底部设有不透光的外覆层和若干采集孔，所述外覆层的顶端不低于采集孔在模拟容器上的位置，所述每个采集孔均对应配套有间隙水采样装置，所述间隙水采集装置连接采集孔。

作为上述技术方案的进一步改进，所述采集孔沿模拟容器的高度方向等间距排列。

作为上述技术方案的进一步改进，所述间隙水采集装置包括取水头和连接在取水头后端的塑料管，所述取水头从采集孔处插入模拟容器内部空间，所述塑料管后端设有收集单元。

作为上述技术方案的进一步改进，所述采集单元包括真空采血管和连接在塑料管上的注射针头，所述注射针头前端的针尖从真空采血管的口部插入。

作为上述技术方案的进一步改进，所述采集孔与间隙水采集装置之间设有密封结构。

作为上述技术方案的进一步改进，所述密封结构包括固定在每个采集孔的内壁的弹性胶圈，取水头从采集孔插入后，弹性胶圈与取水头的外壁或塑料管的外壁紧密贴合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述密封结构包括套设在取水头与塑料管连接处外周的弹性胶套，所述取水头插入采集孔后，弹性胶套与采集孔内壁紧密贴合。

研究沉积物分层营养盐交换通量的实验方法，将在现场采集的带有沉积物的水样倒入模拟容器中，水样静止后使外覆层遮挡沉积物，之后通过间隙水采集装置插入采集孔中从沉积物的不同分层中采集间隙水以进行研究。

本发明的有益效果是：本发明利用模拟容器容置沉积物和上覆水，外覆层模拟出沉积物无光照的环境，而间隙水采集装置通过多个采集孔即可直接从沉积物的不同分层中获取间隙水，使得实验人员可以在实验室条件下进行简单方便的沉积物间隙水分层研究，从而对沉积物分层营养盐交换量开展研究。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是模拟容器的示意图；

图3是本发明密封结构第一实施例的示意图；

图4是本发明密封结构第二实施例的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，研究沉积物分层营养盐交换通量的实验装置，包括上方敞开的模拟容器1，该模拟容器1透明，其为用有机玻璃做成长方体缸，尺寸为长×宽×高=35cm×30cm×50cm。沉积物和上覆水均容置在该长方体缸内。

模拟容器1的下部沿高度方向等间距的开设有若干采集孔3，用于沉积物不同层深度间隙水的采样。这些采集孔3有5个，相邻的采集孔3之间的距离为2cm，最下端的采集孔3距长方体缸底端的距离也为2cm。

由于现场条件下间隙层沉积物是处于无光照的环境，为了模拟出该环境，模拟容器1的外壁自底端向上设有不透光的外覆层2，外覆层2向上延伸至最上端的采集孔3，使之覆盖所有沉积物，即外覆层2的顶端不低于采集孔3在模拟容器1上的位置。为了安装方便，外覆层2采用黑色的塑料薄膜，塑料薄膜围绕模拟容器1一圈后，用粘胶粘贴在模拟容器1的外壁。

当实验室人员未开始采集间隙水时，为了防止沉积物和水的泄露，采集孔3上配套设有密封胶塞10，开始采集时将密封胶塞10拔出。

间隙水采集装置包括取水头4和塑料管5。取水头4的直径为2mm，其气孔径为1.5μm，在采集间隙水时取水头4从采集孔3插入模拟容器1内的沉积物中。取水头4的后端接有塑料管5，塑料管5的尾端设有采集单元。采集单元包括真空采血管6和连接在塑料管5上的注射针头7，该注射针头7为普通一次性注射针筒配套针头。注射针头7前端的针尖从真空采血管6的口部插入，利用负压采集间隙水。

为了防止沉积物和水从间隙水采集装置与采集孔3之间缝隙中渗漏，在采集孔3与间隙水采集装置之间设置密封结构。

如图3所示的第一实施例中，在取水头4与塑料管5连接处的外周套设弹性胶套9，弹性胶套9套入后其直径略大于采集孔3的直径。取水头4插入采集孔3时，使弹性胶套9旋入采集孔3并与采集孔3内壁紧密贴合，利用弹性胶套9的弹性形变密封采集孔3。

在本实施例中，弹性胶套9为7-9mm的橡胶管，且套设于取水头4和塑料管5外周的橡胶管管段的长度均不少于3mm。套设于取水头4外周的橡胶管管段是为了保证橡胶管与取水头4、塑料管5之间产生足够大的摩擦力，防止弹性胶套9旋入时发生相对位移。

如图4所示的第二实施例中，在采集孔3的内壁固定弹性胶圈8，采集时，取水头4旋入弹性胶圈8中，使取水头4或塑料管5的外壁与弹性胶圈8的内壁紧密贴合，从而达到密封的作用。

研究沉积物分层营养盐交换通量的实验方法，利用实施例1或实施例2中的装置，将在现场采集到的带有沉积物的水样倒入模拟容器1中，水样静止后外覆层2遮挡沉积物，之后通过间隙水采集装置插入采集孔3中从沉积物的不同分层中采集间隙水以进行研究。

以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。