一种下压式水下沉积物孔隙水采集装置的制作方法

1.本发明涉及生态环境技术领域，具体而言，涉及一种下压式水下沉积物孔隙水采集装置。


背景技术：

2.全球陆域水生生态系统正面临着不同程度的富营养化问题，水下沉积物中氮、磷等营养元素的沉积和释放被认为是关键。作为研究的必要手段，采集水下沉积物中的孔隙水，对于调查和监测沉积物—水界面环境质量状况，和溶解性温室气体通量有着重要的现实意义。
3.现有的水下沉积物采集装置和方法存在较大缺陷：沉积物离心法和压榨法，沉积物的压榨和离心过程密封性差，还会破坏沉积物完整性，改变部分孔隙水理化性质，降低溶解性温室气体估算的准确性；透析膜装置无法适用于野外水下原位环境的采样，且造价高昂、极易损坏、水样采集量少；管状孔隙水抽取装置虽然往往通过塑料管可以原位抽取水深不超过3m沉积物孔隙水，但无法适用于深水区，且较长的抽水管极易造成堵塞，很难在实际应用中达到效果。鉴于此，亟需一种适用于不同水深环境的水下沉积物孔隙水采集装置，确保采样的高效精准。
4.因此，在现有技术的基础上进一步改进形成本发明，以解决上述的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种水样密封、操作简单、能适用各种水深，尤其是深水环境的一种水下沉积物孔隙水采集装置。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种下压式水下沉积物孔隙水采集装置，用于采集沉积物孔隙间的水样，包括：
8.上盘体；
9.样品瓶，设置于所述上盘体底部且瓶口朝下设置，所述瓶口处设置可被刺穿的瓶塞；
10.下盘体，与所述上盘体相对应且两者活动连接；
11.采样管，中空管状结构，贯穿所述上盘体并与所述样品瓶相对应地设置于所述下盘体上，且其尾端设置有能够刺穿所述瓶塞的针刺部；
12.在不同的受力条件下，所述上盘体与所述下盘体之间的距离能够增大至所述针刺部不与所述瓶塞接触或减小至所述针刺部贯穿所述瓶塞。
13.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述上盘体通过连杆和弹簧与所述下盘体相连，所述连杆底端与所述下盘体固连，所述连杆顶端贯穿所述上盘体使得所述上盘体能够沿所述连杆进行滑动，所述弹簧达到最大压缩状态时的推力小于所述上盘体的重力。
14.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述弹簧套设在所述连杆外周。
15.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述采样管为多个，且其长度不尽相同，
用于分别采集不同深度的水样。
16.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述采样管设置有过滤器，将采集的水样先通过所述过滤器过滤后在收集进所述样品瓶内。
17.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述上盘体顶部设置有吊环，所述吊环连接有吊绳。
18.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述上盘体顶部设置有用于配重的负重物。
19.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述连杆的顶端设置有限位帽，防止所述连杆的顶端从所述上盘体中脱离。
20.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述过滤器为过滤膜，所述下盘体顶部设置有螺管，所述螺管内的所述下盘体设置有通孔，所述采样管贯穿所述通孔向下延伸，所述针刺部的底部设置有螺套，所述螺套与所述螺管螺接，所述螺套内设置有所述过滤膜。
21.作为本发明实施例的一种优选技术方案，所述样品瓶在采样前瓶体内被抽成负压。
22.本发明实施例的有益效果是：
23.1、可实现深浅不同水区等各类广泛水域的沉积物孔隙水采集；
24.2、可保证水样密封采集，提高样品精度；
25.3、可通过设置不同长度的采样管分层采集沉积物孔隙水；
26.4、本发明的装置结构简单，操作便捷，制造成本低，可反复使用。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
29.图1为本发明实施例所提供的下压式水下沉积物孔隙水采集装置的整体结构示意图；
30.图2为本发明实施例所提供的上盘体和下盘体部分的结构示意图(采样前)；
31.图3为本发明实施例所提供的上盘体和下盘体部分的结构示意图(采样中)；
32.图4为下盘体及针刺部、过滤器的结构示意图。
33.图中：
34.1、吊环1；
35.2、负重物2；
36.3、上盘体；
37.4、样品瓶；
38.5、连杆；501、限位帽；
39.6、下盘体；
40.7、采样管；701、针刺部；702、过滤膜；703、螺管；704、螺套；
41.8、弹簧；
42.9、吊绳9。
具体实施方式
43.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.参考附图1至4所示，一种下压式水下沉积物孔隙水采集装置，用于采集沉积物孔隙间的水样，包括：上盘体3；设置于所述上盘体3底部且瓶口朝下设置的样品瓶4，所述瓶口处设置可被刺穿的瓶塞；与所述上盘体3相对应且两者活动连接的下盘体6；贯穿所述上盘体3并与所述样品瓶4相对应地设置于所述下盘体6上，且其尾端设置有能够刺穿所述瓶塞的针刺部701的采样管7，采样管7以及针刺部701均为中空管状结构，；
47.在上述技术方案的基础上，本发明进行采集水样的原理是在不同的受力条件下，所述上盘体3与所述下盘体6之间的距离能够增大至所述针刺部701不与所述瓶塞接触或减小至所述针刺部701贯穿所述瓶塞。
48.在上述技术方案中，所述的上盘体3和下盘体6，其中的上和下是针对在使用时的相对位置而言，而盘体虽然理论上是一种圆形薄片状结构，但是在本发明实施例中，并不限制上盘体3和下盘体6的具体形状，当然，圆形薄片状可以认为是最优选择。样品瓶4可通过卡设或者粘结等方式固定在上盘体3上，瓶塞一般采用软质材料制成，如橡胶或硅胶等，这种瓶塞在采样后针刺部701脱离瓶塞后能够恢复密封。
49.在本发明实施例中，所述上盘体3通过连杆5和弹簧8与所述下盘体6相连，其中弹簧8套设在连杆5的外周，所述连杆5底端与所述下盘体6固连，所述连杆5顶端贯穿所述上盘体3使得所述上盘体3能够沿所述连杆5进行滑动，所述弹簧8达到最大压缩状态时的推力小于所述上盘体3的重力。通过将弹簧8套设在连杆5外周，使连杆5起到连接的作用外，还能够进行导向，连杆5一般至少采用2个，以3或4为最佳。而为了防止所述连杆5的顶端从所述上盘体3中脱离，连杆5的顶端设置有限位帽501，实际使用中，一般采用螺帽作为限位帽501。
50.在本发明实施例中，所述采样管7为多个，且其长度不尽相同，目的是用于分别采集不同深度的水样。此外为了防止采样管7与水下沉积物接触后将采样管7的进水口堵塞，
因此将进水口设置在采样管7的侧壁上。
51.在本发明实施例中，具体可参见附图4，所述采样管7设置有过滤器，将采集的水样先通过所述过滤器过滤后在收集进所述样品瓶4内。具体来说，所述过滤器为过滤膜702，所述下盘体6顶部设置有螺管703，所述螺管703内的所述下盘体6设置有通孔，所述采样管7贯穿所述通孔向下延伸，所述针刺部701的底部设置有螺套704，所述螺套704与所述螺管703螺接，所述螺套704内设置有所述过滤膜702。
52.在本发明实施例中，为了方便操作进行采集水样，所述上盘体3顶部设置有吊环1，所述吊环1连接有吊绳9，通过长度较长的吊绳9将本装置投放到沉积物上方并在采样后收回。
53.为了防止本装置的上半部分重量较低导致上盘体3落下时力量不足以使针刺部701贯穿瓶塞，可以在上盘体3顶部设置有用于配重的负重物2，至于该负重物2的具体重量的选择和形状的设定，可以被认为本领域技术人员容易想到的技术手段。
54.本装置的采样是利用针刺部701刺穿瓶塞后将水样经采样管7导流至样品瓶4内，因此，样品瓶4在采样前瓶体内被抽成负压，利用该负压提供将水样抽进瓶内。
55.综上所述，本实施例的下压式水下沉积物孔隙水采集装置的使用方法及原理是：
56.首先将本装置各部分组装完成，然后将样品瓶4抽成负压，或者直接使用真空采集瓶作为样品瓶4；
57.手提吊绳9将本装置垂直于水面，然后投入设定水域并自由下沉到沉积物处，使本装置在重力作用下快速下沉并将采样管7刺入沉积物中，因下盘体6收到沉积物的支撑而弹簧8的弹力不足以支撑上盘体3的重量，上盘体3在负重物2的作用下沿连杆5滑动，直至针刺部701将样品瓶4的瓶塞贯穿，孔隙水通过采样管7并在过滤膜702过滤后进入样品瓶4中；
58.等待一定时长，采样完成后，拉动吊绳9将装置拉起，在下盘体6脱离沉积物瞬间，因上盘体3的重力被拉力抵消，下盘体6受到自身重力和弹簧8的弹力，使针刺部701从样品瓶4中拔出，样品瓶4的瓶塞瞬时恢复成密闭状态；
59.将本装置提升出水面后，将样品瓶4取出即最终完成采样。
60.作为另一个实施例，可以在上述实施例的基础上进行如下改进：
61.在下盘体6的重心处设置一个绳索，该绳索可以与吊绳9相平行设置。
62.如此一来能够在沉积物上覆水层进行采样，即不需要下盘体6触底，通过该绳索提拉形成拉力，然后上盘体3在重力作用下向下移动刺破样品瓶4采样，从而使本装置的功能得到增加。
63.尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“盘体”、“连杆”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。