[发明专利]一种水下自动化时间序列被动采样器及其应用

说明书

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种水下自动化时间序列被动采样器，按照设定时间连续采集水环境中的持久性有毒物质，实现持久性有毒物质的筛查和时间序列监测。本发明首先公开了一种智能化被动采样单元，其从上到下依次包括顶部密封盖、上部控制仓、下部流通腔和底部密封盖。本发明还公开了一种包括上述智能化被动采样单元的水下自动化时间序列被动采样器，该采样器可以连续地进行被动采样操作，以定时地控制采样顺序、时间和频率，进而实现不同时段污染物的自动采集和样品封存，无需每次前往现场采集大体积水样并带回实验室进行处理，可以节约大量的人力物力。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种水下自动化时间序列被动采样器，按照设定时间连续采集水环境中的持久性有毒物质，实现持久性有毒物质的筛查和时间序列监测。

背景技术

持久性有毒物质(Persistent Toxic Substances,PTS)是一类具有很强的毒性且非常持久，在环境中难降解，可远距离传输，并随食物链在动物和人体中累积、放大，具有内分泌干扰特性的污染物，其已经引起全球范围的高度关注。目前，在联合国环境规划署(UNEP)2000年制订的27种PTS名单中，包括各种有机氯农药、多氯联苯、二恶英、多溴联苯醚等持久性有机污染物(POPs)以及多环芳烃、有机汞、有机铅、有机锡、邻苯二甲酸酯和烷基酚等。即使大多数PTS在开阔水体中的浓度很低，尤其是人迹罕至的大洋、深海和极地水体，但是某些PTS在1ng/L浓度水平下就可能对水生生物产生危害，因此，监测水环境中痕量PTS赋存种类及浓度水平的长期变化对于水生态环境保护与管理具有非常重要的意义。

目前，这些痕量PTS的监测主要通过主动采样法：现场采集大体积水样，经实验室萃取、富集、浓缩后进行检测来实现。分层采水器、卡盖式采水器(NISKIN采水器)等传统采水器、各类温盐深探测仪(Conductivity-Temperature-Depth Profiler，CTD)、多通道采水器或时间序列采水器(如RAS-500，美国Mclane公司)等水下自动采样器均可以满足采集水样的任务，但采样器本身没有对痕量的污染物起到富集的作用。这些水下自动采样器一般由多个采水通道和一个控制器组成，到达指定位置或者深度的时候通过手动或自动方式闭合采样器，获得一定体积的水样。利用这些采样器在前往大洋、深海和极地水体，甚至内陆的河流、湖泊或水库采样时，都涉及到大体积水样的运输和保存等问题。这种情况下，可以考虑利用被动采样法开展PTS等污染物的监测。被动采样法仅依靠目标化合物在环境中的化学势差自动扩散进入采样器的吸附剂中，这是一种接近于污染物在生物体内富集的采样方式。常见的一些被动采样器，如半透膜采样装置(Semi-Permeable Membrane Device，SPMD)、聚乙烯膜采样装置(Polyethylene Device,PED)、三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(Triolein Embedded Cellulose Acetate Membranes，TECAM)、聚苯乙烯-N-吡咯烷酮共聚物-醋酸纤维素复合膜(HLB-Embedded Acetate Membranes，HECAM)、氧化铁/醋酸纤维素复合膜(Iron Oxide Embedded Cellulose Acetate Membranes，FeO/CAM)等，被动采样作业过程环境友好，目标化合物在运输、存储及分析过程中损耗较低，可以较大地简化采样及前处理步骤。当然，一般PTS的被动采样器投放历时较长(通常在两周至一个月)，对采样器实施和回收有一定要求。此外，对于有些较难到达或者到达机会有限的水环境，如极地考察通常是在当地夏季，无论是主动采样法还是被动采样法获得的夏季样品数据只能反映考察时期的水体污染物特征，而无法推导出其它月份或季节污染物的赋存特征。