[发明专利]一种沉积物剖面孔隙水中溶解态Fe(II)和S(-II)的原位检测装置及其应用

权利要求书

1.一种沉积物剖面孔隙水中溶解态Fe(II)和S(-II)的原位检测装置，其特征在于：包括一外壳、一凝胶富集显色单元、一图像采集单元和一控制单元，其中，

外壳，包括一具有上开口的下壳体和一上盖，上盖密封盖设于下壳体的上开口上，下壳体的下端设有一尖端朝下的楔形插入件；

凝胶富集显色单元包括一凝胶夹持机构和夹持在该凝胶夹持机构中的一富集凝胶，该富集凝胶由一过滤膜、一扩散相凝胶和一富集相凝胶依次层叠而成，其中富集相凝胶中负载有能够与溶解态Fe(II)和S(-II)发生反应并显色的显色剂；

图像采集单元包括一扫描组件、一步进电机、一同步带直线传动机构和二限位开关，扫描组件设于同步带直线传动机构的同步带上，步进电机通过该同步带直线传动机构带动扫描组件位移，二限位开关设于扫描组件的位移方向的两侧并与步进电机电连接，该扫描组件的图像传感器为线阵CCD传感器，且设有用于存储线阵CCD传感器所获得的图像的存储介质；

凝胶富集显色单元的凝胶加持机构设于下壳体的侧壁上，图像采集单元设于下壳体内，其扫描组件的线阵CCD传感器正对上述侧壁以扫描凝胶夹持机构中的富集凝胶的图像，并将该图像直接存储于上述存储介质中，控制单元与扫描组件、步进电机和二限位开关均防水电连接以控制步进电机的开启、扫描组件的扫描间隔和扫描组件的位移行程。

2.如权利要求1所述的原位检测装置，其特征在于：所述下壳体包括通过一隔板相间隔的一上腔体和一下腔体，所述上开口设于上腔体，所述步进电机和相应的线缆设于上腔体内，所述扫描组件、同步带直线传动机构和二限位开关设于下腔体内。

3.如权利要求2所述的原位检测装置，其特征在于：所述上开口的边缘周向设有一环状密封垫片卡槽，所述上盖设有连通上开口的至少二第一防水接头安装孔，一密封垫片设于上述环状密封垫片卡槽内，上盖通过螺栓将密封垫片压紧于该环状密封垫片卡槽内，并盖设于上开口以实现上盖与上开口之间的密封盖设，至少二第一防水接头安装孔用以装设第一防水接头。

4.如权利要求3所述的原位检测装置，其特征在于：所述第一防水接头的型号为M13面板式防水母头。

5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的原位检测装置，其特征在于：所述下腔体的侧壁设有一维修口，该维修口设有一可拆卸的水密堵头。

6.如权利要求1所述的原位检测装置，其特征在于：所述凝胶夹持机构包括一透明底板和一夹持上盖，

该底板上具有一富集凝胶放置位，该富集凝胶放置位的边缘周向凹设一环状凹槽，

该夹持上盖具有一富集凝胶采样窗口，该富集凝胶采样窗口的边缘周向凸设一环状凸台，该富集凝胶采样窗口正对上述富集凝胶放置位，该环状凸台的形状尺寸适配上述环状凹槽，

所述富集凝胶设于底板的富集凝胶放置位，夹持上盖通过PP螺丝盖设于透明底板上。

7.如权利要求6所述的原位检测装置，其特征在于：所述透明底板为所述下壳体的一侧壁。

8.如权利要求1所述的原位检测装置，其特征在于：所述控制单元包括一防水外壳及设于该防水外壳内的一STM32F103C8T6单片机和一步进电机驱动器，该STM32F103C8T6单片机与电源及所述扫描组件电连接，并通过步进电机驱动器与步进电机电连接，防水外壳上设有至少二第二防水接头安装孔以装设第二防水接头。

9.如权利要求8所述的原位检测装置，其特征在于：所述第二防水接头的型号为M13面板式防水母头。

10.一种沉积物剖面孔隙水中溶解态Fe(II)和S(-II)的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据所检测的Fe(II)和S(-II)选择不同的富集相凝胶、扩散相凝胶和过滤膜；

(2)将富集相凝胶、扩散相凝胶和过滤膜装设于权利要求1至9中任一权利要求所述的原位检测装置的凝胶夹持机构中，通过控制单元调节所述图像采集单元的扫描时间间隔；

(3)在现场布放所述原位检测装置至所述凝胶富集显色单元全部沉入沉积物或至选定深度，控制单元放于岸边；

(4)开启所述原位检测装置，通过控制单元控制所述扫描组件按设定的时间间隔对富集凝胶进行扫描成像，并将获得的图像直接存储于所述存储介质中；

(5)现场布放至规定时间后，关闭所述原位检测装置，回收并进行清洗，然后带回实验室；

(6)在实验室中读取所述存储介质中的图像，利用Image-J软件将图像从三通道彩色图像转换成RGB三个单通道灰度图像，根据Fe(II)和S(-II)浓度越高、富集时间越长、所得图像的灰度值就越小的原理，采用RGB三个单通道中的至少一通道的灰度值进行后续分析。