一种原位萃取潜流带沉积物中有机物的采样器及方法与流程

本发明涉及水体污染物监测技术领域，具体地说是涉及一种原位萃取潜流带沉积物中有机物的采样器。

背景技术：

潜流带是河流地表水和地下水进行活跃的动态作用界面，是位于河流河床下并延伸至河流两侧的水分饱和的沉积物层。在潜流带中会发生频繁的生化反应和能量交换，对于河流生态系统的水文交换、新陈代谢、污染物转化、生态修复有着不可或缺的作用。

确定有机物在河流潜流带中的种类含量、垂向分布对于进一步研究有着重要作用。申请号为201810250384.0，发明名称为一种潜流带沉积物及间质孔隙水采集装置的中国专利，通过在装置外壳上设置小孔，使泥水进入水压导流管后储存，采集沉积物和间质孔隙水。该装置无法原位萃取有机物。

目前的潜流带沉积物采样设备大多采集一定体积的沉积物泥水混合物，经过实验室泥水分离等一系列操作才能进行分析，无法现场累积萃取有机物，也无法区分整个垂面不同深度沉积物的渐变差异。

技术实现要素：

本发明公开了一种能原位采样潜流带沉积物中有机物，可萃取整个垂面不同深度有机物的采样器，后续只需对采样片的固相萃取盘片进行分析即可，能够简化操作、并能探明有机物纵向分布的渐变趋势。

本发明通过以下技术方案实现：

一种原位萃取潜流带沉积物中有机物的采样器，包括一个长条板，长条板的正面间隔设置有多个连接柱，多个连接柱沿长条板长度方向设置，且多个连接柱均位于同一条水平线上，该水平线与长条板的侧边平行；连接柱上连接采样片，多个采样片沿长条板的长度方向依次连接在连接柱上，采样片内部具有固相萃取盘片。

将长条板连同采样片竖直放置于潜流带沉积物中，即可对潜流带垂面不同深度处沉积物中的有机物进行原位萃取。

固相萃取盘片购买自3memporesdb-rps固相萃取盘片。填充剂sdb-rps固定于纤维状的聚四氟乙烯中。sdb-rps是一种苯乙烯-二乙烯苯基树脂，用反相磺酸基修饰使其更具有亲水性。sdb-rps是球形多孔且交联的共聚物树脂颗粒，能同时提取广泛的分析物。所述固相萃取盘片作为接受相位，可以提供均匀、密度大的萃取床，从而使萃取效率更高。

优选地，采样片包括底板、固相萃取盘片、聚醚砜膜、聚四氟乙烯垫片、盖板和螺钉，底板为长方形结构，宽度方向的一侧开设有两个圆形安装孔，两个圆形安装孔之间的间距与长条板上相邻两个连接柱的间距相等，盖板为正方形结构，盖板的长度与底板的宽度相等，盖板的中心开设有一个直径小于固相萃取盘片的通孔；首先将圆形的固相萃取盘片设置在两个安装孔外的底板上，然后将聚醚砜膜覆盖在固相萃取盘片上，固相萃取盘片和聚醚砜膜的直径相同，再将聚四氟乙烯垫片覆盖在底板上，且避开两个安装孔和聚醚砜膜，聚四氟乙烯垫片的厚度等于固相萃取盘片和聚醚砜膜相加的厚度，最后将盖板放置在聚醚砜膜上，盖板的中心与聚醚砜膜的中心重合，最后在盖板的四角处用打孔机开出四个贯穿盖板和底板的螺纹孔，并在螺纹孔中拧设螺钉，将底板和盖板固定在一起，将固相萃取盘片、聚醚砜膜和聚四氟乙烯垫片紧固在底板与盖板之间。

聚醚砜膜作为一种有机超滤膜，能限制吸收，作为过滤器，起到机械保护作用。

进一步地，通过底板上的两个圆形安装孔安装在长条板的连接柱上，将采样片沿长度方向连接在长条板上。

进一步地，长条板的宽度与每个采样片的长度均相等。

优选地，为了便于将长条板及采样片顺利放入潜流带中，所述采样器还包括一个空心的钢套管，钢套管的前端可拆卸连接锥块，钢套管的尾端可拆卸连接锤击帽。

优选地，锥块的前端为棱锥，还可以为圆锥或其他便于伸入到潜流带中的结构，锥块的尾部具有一个伸入到空心钢套管内的连接部，连接部的外径等于钢套管的内径，连接部上还开设有一个用于卡接长条板端部的长条孔。

进一步优选地，锤击帽具有一个用于伸入到空心钢套管内的连接部和一个用于锤击的锤击部，锤击帽的连接部外径小于钢套管的内径，锤击帽的锤击部外径大于钢套管的外径。

一种原位萃取潜流带沉积物中有机物的采样器的使用方法，包括：将锥块连接于钢套管的前端，将钢套管置于潜流带中，锥块置于潜流带沉积物表面，锤击帽放置在钢套管的顶部，用锤子锤击，使钢套管伸入下陷至潜流带中一定深度，然后将锤击帽拿出；将连接有采样片的长条板紧贴钢套管内壁放入，并用力将长条板的前端伸入至锥块的长条孔中，将长条板与锥块固定，按住长条板，拉出钢套管，安装有采样片的长条板与锥块留在潜流带沉积物中，周围沉积物坍塌，一段时间后完成钢套管周围潜流带沉积物中有机污染物的取样。

本发明会在潜流带中部署一段时间(几天到几周)，并在采样片中积累有机物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明沿潜流带深度方向设置的采样片，可现场萃取不同深度的有机物，通过对每一个采样片的分析，可以探明纵向的渐变趋势。

本发明所述采用方法可以累积潜流带沉积物整个垂面不同深度的有机物，简化实验室处理分析，节约成本；且采用的固相萃取盘片接受相位稳定，具有环境友好、较少受水动力条件影响等优点。

附图说明

图1为采样片的组装示意图，其中1a为底板的结构，1b为在底板上安装固相萃取盘片后的结构，1c为在底板和固相萃取盘片上安装聚醚砜膜后的结构，1d为在底板上安装聚四氟乙烯垫片后的结构，1e为在底板和聚四氟乙烯垫片上安装盖板后的结构，1f为在盖板上安装螺钉后，形成采样片的整体结构；

图2为长条板的整体结构；

图3为长条板上安装了采样片的结构示意图；

图4为空心钢套管的结构示意图；

图5显示了采样器的具体操作过程，其中5a为通过锤击将钢套管锤入潜流带中，5b为去除锤击帽，5c为在钢套管中放入钢套管内，5d去除钢套管，5e为将长条板与锥块滞留在潜流带中。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图2、3所示，一种原位萃取潜流带沉积物中有机物的采样器，包括一个长条板7，长条板的正面间隔设置有多个连接柱，多个连接柱沿长条板长度方向设置，且多个连接柱均位于同一条水平线上，该水平线与长条板的侧边平行；连接柱上连接采样片，多个采样片沿长条板的长度方向依次连接在连接柱上，采样片内部具有固相萃取盘片。

如图1a-1f，采样片包括底板1、固相萃取盘片2、聚醚砜膜3、聚四氟乙烯垫片4、盖板5和螺钉6，底板为长方形结构，宽度方向的一侧开设有两个圆形安装孔，两个圆形安装孔之间的间距与长条板上相邻两个连接柱的间距相等，盖板为正方形结构，盖板的长度与底板的宽度相等，盖板的中心开设有一个直径小于固相萃取盘片的通孔；首先将圆形的固相萃取盘片设置在两个安装孔外的底板上，然后将聚醚砜膜覆盖在固相萃取盘片上，固相萃取盘片和聚醚砜膜的直径相同，再将聚四氟乙烯垫片覆盖在底板上，且避开两个安装孔和聚醚砜膜，聚四氟乙烯垫片的厚度等于固相萃取盘片和聚醚砜膜相加的厚度，最后将盖板放置在聚醚砜膜上，盖板的中心与聚醚砜膜的中心重合，最后在盖板的四角处用打孔机开出四个贯穿盖板和底板的螺纹孔，并在螺纹孔中拧设螺钉，将底板和盖板固定在一起，将固相萃取盘片2、聚醚砜膜3和聚四氟乙烯垫片紧固在底板与盖板之间。

本实施例中，长方形底板的长度为0.12m，宽度为0.08m；所述固相萃取盘片和聚醚砜膜的直径为0.06m；所述正方形盖板的边长为0.08m，盖板中心切割出的通孔直径为0.04m，长条板的长度为0.96m，宽度为0.12m。

本实施例中，底板、盖板和长条板的材质均为不锈钢。

本实施例中，长条板一侧有12对连接柱，连接柱直径与底板上的安装孔直径相等，相邻每两个连接柱可以将一个采样片固定在长条板上，将12个采样片安装在长条板上，还可以根据实际需要，加长长条板，增设长条板上连接柱和采样片。

如图3，通过底板上的两个圆形安装孔安装在长条板的连接柱上，将采样片沿长度方向连接在长条板上，长条板的宽度与每个采样片的长度均相等。

如图4，所述采样器还包括一个空心的钢套管8，钢套管的前端可拆卸连接锥块9，钢套管的尾端可拆卸连接锤击帽10，本实施例中锥块的前端为棱锥，还可以为圆锥或其他便于伸入到潜流带中的结构，锥块的尾部具有一个伸入到空心钢套管内的连接部，连接部的外径等于钢套管的内径，连接部上还开设有一个用于卡接长条板端部的长条孔；本实施例中锤击帽具有一个用于伸入到空心钢套管内的连接部和一个用于锤击的锤击部，锤击帽的连接部外径小于钢套管的内径，锤击帽的锤击部外径大于钢套管的外径。

本实施例中，空心钢套管的横截面为正方形，钢套管高度为1.4m，长度为0.13m，宽度为0.04m，长条板的宽度略小于钢套管的长，长条板能够放入钢套管内，且方便长条板端部插入锥块的长条孔中。

如图5a-5e，所述采样器使用方法包括：将锥块连接于钢套管的前端，将钢套管置于潜流带中，锥块置于潜流带沉积物表面，锤击帽放置在钢套管的顶部，用锤子锤击，使钢套管伸入下陷至潜流带中一定深度，然后将锤击帽拿出；将连接有采样片的长条板紧贴钢套管内壁放入，并用力将长条板的前端伸入至锥块的长条孔中，将长条板与锥块固定，按住长条板，拉出钢套管，安装有采样片的长条板与锥块留在潜流带沉积物中，周围沉积物坍塌，一段时间后完成钢套管周围潜流带沉积物中有机污染物的取样。

一段时间后取出长条板与锥块，通过对每个固相萃取盘片进行处理分析，测定分析污染物，可以得出垂面不同深度处有机物成分和含量。