[发明专利]一种便携式沉积物孔隙水快速抽滤装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种便携式沉积物快速抽滤装置，可以用于沉积物孔隙水的快速抽滤。

背景技术：

沉积物是水体的重要组成部分，水-沉积物界面是水环境中固液相转换的复杂界面，也是沉积物和上覆水体物质交换最为活跃的区域。界面溶解态/颗粒态物质通量是研究水-沉积物化学/生物学循环的重要内容。在物质通量的双层/多层模型中，都强调在沉积物表层(扩散层)孔隙水物质传输。由于沉积物氧化还原电位决定着界面物质形态，厌氧/好氧过程转化可能导致物质之间在很短时间内的相互转化，比如氨氮转变为硝氮，或者由于Fe²⁺转变为Fe³⁺，进而导致沉积物中Fe结合态磷以及铁锰结合态重金属的转化，这些过程将直接影响着孔隙水中的污染物浓度，导致物质通量研究出现巨大偏差。如何准确获得原位状态下的扩散层物质浓度分布是通量计算和研究的基础。

准确快速获得沉积物空隙水主要包括两部分工作，第一部分为获取孔隙水，第二部分为抽滤孔隙水。目前，在室内有条件控制沉积物样品/孔隙水抽滤的氧化还原条件，但对于野外现场原位取样尚缺乏成熟的方法，

发明内容：

本抽滤装置由内外两个粗细不同的塑料管组合而成，结合蓄电池和微型真空泵组成一套抽滤系统，可以完成野外沉积物空隙水的快速抽滤。

本抽滤装置主要由以下几部分组成：(1)密封橡胶帽：用于微孔滤膜和外管的固定，保证整个抽滤装置的密封性；(2)内外管：主体装置由外管和内管组成，内管长度低于外管2-3毫米，内外管之间存在间隔，保证抽真空时整个装置气流畅通；(3)密封橡胶垫：抽滤装置的最下部为可以更换的橡胶垫，内置一块大小合适的橡胶，一方面可以保证抽气时的密封性，一方面可以保证获取过滤液时注射器针头可以穿过；(4)抽气孔：在堵头的旁边为一个抽气孔，外接真空泵，用于整个装置的抽真空。

本抽滤装置的使用过程为：沉积物空隙水横向采集装置取得沉积物孔隙水后，将滤头插入密封橡胶帽，通过滤头将沉积物空隙水横向采集装置和抽滤装置连接，然后开动微型真空泵抽真空，沉积物空隙水横向采集装置内溶液完全抽滤到内管后，用另一个带针头注射器扎过密封橡胶垫，抽取过滤孔隙水，转移入便携式样品贮存箱冷藏保存。整个过程可以保证孔隙水最少的接触氧气，过程操作简单，迅速。

本抽滤装置的特点为：抽滤装置上部固定有密封橡胶帽，将微孔滤头插入密封橡胶帽，保证整个抽滤装置和沉积物孔隙水收集器连接后，开启真空泵抽滤的过程中避免孔隙水接触空气，避免沉积物孔隙水氧化还原不发生改变；内环长度低于外环高度，抽真空过程中，内外环形成连通器，保证沉积物孔隙水被抽入内管；密封橡胶垫由螺帽和橡胶垫组成，真空泵抽气过程中，橡胶垫可以保证整个系统的密封性，抽滤完毕，注射器扎过橡胶垫抽取滤液，多次使用后，可以更换橡胶垫，保证抽滤系统的密封性。

附图说明：

附图1为抽滤装置纵向剖视图(单位mm)。

附图2为滤头处局部放大图(单位mm)。

附图3为堵头和抽气孔剖视图，即附图1中A-A。(单位mm)。

附图4为滤头剖视图，即附图1中B-B(单位mm)。

图中：1、沉积物孔隙水横向采集装置；2、滤头；3、密封橡胶帽；4、螺帽；5、密封橡胶垫；6、真空泵；7、蓄电池。

具体实施方式：

本发明的实施例：

1抽滤对比实验

为验证本发明优于传统的抽滤装置，设计相同沉积物孔隙水的两种抽滤方式对比实验。实验所采集沉积物取自北运河下游河段，将沉积物取得后，立即抽取孔隙水，一份立即用本发明装置抽滤，另一份采用实验室传统抽滤装置抽滤。分别获得抽滤液后进行分析，分析指标包括活性反应磷(SRP)、总磷(TP)、铁(Fe)、锰(Mn)。

(1)抽滤过程

本实验在北运河下游河段取得沉积柱，用本发明抽滤装置可以在现场快速抽滤，抽滤液贮存于车载冰箱，可以保证孔隙水的还原状态，各物质的浓度更接近于沉积物真实扩散通量。用传统抽滤装置，须将沉积物孔隙水带到室内试验室进行。从采样点到室内试验室至少2小时路程后方可以抽滤，运输过程中的扰动会增加孔隙水与外界的接触机会，改变孔隙水的氧化还原状态，使孔隙水从还原态变成氧化态。

(2)分析指标