[发明专利]一种野外水体底泥采样方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于地球化学和环境科学研究领域，具体涉及一种采集江河、湖泊与浅海等水体底泥样品的方法和装置。 

背景技术

地表土壤径流冲刷、农田灌溉、工业污水和生活污水排放都为江河、湖泊和海洋等水体带来了大量泥沙和污染物，这些泥沙在被输送过程中，进行着不断的冲淤，改变着河床、湖底和海底。同时还夹带着自然界、工农业生产和生活污水中的有机质、重金属和其它污染物，日积月累地聚集和迁移。对海底石油的形成、分布和近海环境都有着密切影响。为了研究这些污泥及污染物的沉积、迁移和降解规律，人们设计建造了各种规模的水力学试验水槽，开展大量相关研究。同时还直接从自然水体中大量采集底泥进行科学研究，揭示其形成和变化规律。

在现有野外水体底泥采样装置中，主要使用抓斗式、圆柱形真空采样装置，这些传统采样装置常见两大难题难以解决，一是难以深入到底层，二是难以保持底泥原始分层状态，为深入底泥形成和变化规律等很多地球化学和环境问题研究带来困难，也严重该领域研究向深度、广度和精度方面的发展。 

发明内容

本发明在于提供一种能深入采集野外水体底泥并有效保持底泥原始分层状态的采样方法以及实现该方法的装置。

为实现上述发明目的，本发明一种野外水体底泥采样方法的技术方案如下：

将包括制冷段、延长段、连接段以及采样段组成的采样装置插入水体底泥之中，采用液氮气化冷冻或人工制冷的方法将采样区底泥冻成冰块，然后使用上述采样装置从水体中提起该冰块，水体底泥采样深度可由采样装置中的延长段和连接段调节。

实现上述野外水体底泥采样方法的装置由制冷段、延长段、连接段以及采样段组成，所述制冷段位于最上端，采样段位于最下端，延长段和连接段位于中部且交替联接在一起；

所述制冷段由液氮罐、液氮管、液氮泵和阀门依次串联组成；

所述采样段由内冷管、外冷管、对称支撑架、锥形头部以及翼杆组成，所述内冷管位于外冷管的内部，所述对称支撑架位于内冷管和外冷管之间，用于固定内冷管，所述锥形头部位于外冷管的末端，所述翼杆有两个、对称设置在外冷管外侧且位于锥形头部与外冷管连接处；

所述延长段由内冷管、外冷管、对称支撑架、夹层保温层、翼杆以及保温层组成，所述翼杆有两个、对称设置在外冷管外侧，在外冷管的外表面设有保温层，所述夹层保温层位于内冷管和外冷管之间的夹层中；

所述延长段和采样段的内冷管与制冷段的液氮管相通；

所述连接段由连接器和设于其外的连接器保温层组成，所述连接器含有内螺纹和外螺母，能够连接上述延长段和采样段。

作为一种优化，所述延长段还设有2～4根氮气分配管，其对称设置于上述夹层保温层中。

本发明提供的装置能够深入泥底，能够采集到完整保持底泥原始分层状态的样品，为水体底泥分层存在状态、成因、污染物迁移、降解规律研究提供有效的采样工具，根本解决传统采样装置只能采集底泥混合样或分层不清的问题，能够有效促进该领域研究向深度、广度和精度方面的发展。

附图说明

图1为本发明装置整体结构示意图。

图2为本发明装置采样段结构示意图。

图3为图2中A-A剖面结构示意图。

图4为本发明装置连接段结构示意图。

图5为图4中B-B剖面结构示意图。

图6为本发明装置延长段结构示意图。

图7为图6中C-C剖面结构示意图。

图中1.液氮罐，2.液氮管，3.液氮泵，4.阀门，5.内冷管，6.外冷管，7.保温层，8.采样段，9.样品块，10.锥形头部，11.翼杆，12.“O”型密封圈，13.支撑架，14.连接器，15.连接器保温层，16.夹层保温层，17.氮气分配管。

具体实施方式

以下结合附图详述本发明。

如图1所示，本发明一种野外水体底泥采样装置由制冷段、延长段、连接段以及采样段组成，制冷段位于最上端，采样段8位于最下端，延长段和连接段位于中部且交替联接在一起，所述制冷段由液氮罐1、液氮管2、液氮泵3和阀门4依次串联组成，其与内冷管5相通，所述内冷管5位于外冷管6的内部，在外冷管6的外表面设有保温层7。

如图6和图7所示，上述延长段由内冷管5、外冷管6、对称支撑架13、夹层保温层16、氮气分配管17、翼杆11以及保温层7组成，所述翼杆11对称设置在外冷管6外侧，所述夹层保温层16位于内冷管5和外冷管6之间的夹层中，所述氮气分配管17有2～4根，其对称设置于夹层保温层16中。