專利名稱：一種野外水體底泥采樣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于地球化學和環境科學研究領域，具體涉及一種采集江河、湖泊與淺海等水體底泥樣品的裝置。
背景技術：
地表土壤徑流沖刷、農田灌溉、工業污水和生活污水排放都為江河、湖泊和海洋等水體帶來了大量泥沙和污染物，這些泥沙在被輸送過程中，進行著不斷的沖淤，改變著河床、湖底和海底。同時還夾帶著自然界、工農業生產和生活污水中的有機質、重金屬和其它污染物，日積月累地聚集和遷移。對海底石油的形成、分布和近海環境都有著密切影響。為了研究這些污泥及污染物的沉積、遷移和降解規律，人們設計建造了各種規模的水力學試驗水槽，開展大量相關研究。同時還直接從自然水體中大量采集底泥進行科學研究，揭示其形成和變化規律。在現有野外水體底泥采樣裝置中，主要使用抓斗式、圓柱形真空采樣裝置，這些傳統采樣裝置常見兩大難題難以解決，一是難以深入到底層，二是難以保持底泥原始分層狀態，為深入底泥形成和變化規律等很多地球化學和環境問題研究帶來困難，也嚴重該領域研究向深度、廣度和精度方面的發展。
發明內容本實用新型在于提供一種能深入采集野外水體底泥并有效保持底泥原始分層狀態的采樣裝置。為實現上述發明目的，本實用新型一種野外水體底泥采樣裝置由制冷段、延長段、 連接段以及采樣段組成，所述制冷段位于最上端，采樣段位于最下端，延長段和連接段位于中部且交替聯接在一起；所述制冷段由液氮罐、液氮管、液氮泵和閥門依次串聯組成；所述采樣段由內冷管、外冷管、對稱支撐架、錐形頭部以及翼桿組成，所述內冷管位于外冷管的內部，所述對稱支撐架位于內冷管和外冷管之間，用于固定內冷管，所述錐形頭部位于外冷管的末端，所述翼桿有兩個、對稱設置在外冷管外側且位于錐形頭部與外冷管連接處；所述延長段由內冷管、外冷管、對稱支撐架、夾層保溫層、翼桿以及保溫層組成，所述翼桿有兩個、對稱設置在外冷管外側，在外冷管的外表面設有保溫層，所述夾層保溫層位于內冷管和外冷管之間的夾層中；所述延長段和采樣段的內冷管與制冷段的液氮管相通；所述連接段由連接器和設于其外的連接器保溫層組成，所述連接器含有內螺紋和外螺母，能夠連接上述延長段和采樣段。 作為一種優化，所述延長段還設有2 4根氮氣分配管，其對稱設置于上述夾層保溫層中。[0012]本實用新型提供的裝置能夠深入泥底，能夠采集到完整保持底泥原始分層狀態的樣品，為水體底泥分層存在狀態、成因、污染物遷移、降解規律研究提供有效的采樣工具，根本解決傳統采樣裝置只能采集底泥混合樣或分層不清的問題，能夠有效促進該領域研究向深度、廣度和精度方面的發展。
圖1為本實用新型裝置整體結構示意圖。圖2為本實用新型裝置采樣段結構示意圖。圖3為圖2中A-A剖面結構示意圖。圖4為本實用新型裝置連接段結構示意圖。圖5為圖4中B-B剖面結構示意圖。圖6為本實用新型裝置延長段結構示意圖。圖7為圖6中C-C剖面結構示意圖。圖中1.液氮罐，2.液氮管，3.液氮泵，4.閥門，5.內冷管，6.外冷管，7.保溫層， 8.采樣段，9.樣品塊，10.錐形頭部，11.翼桿，12. “0”型密封圈，13.支撐架，14.連接器，
15.連接器保溫層，16.夾層保溫層，17.氮氣分配管。
具體實施方式
以下結合附圖詳述本實用新型。如圖1所示，本實用新型一種野外水體底泥采樣裝置由制冷段、延長段、連接段以及采樣段組成，制冷段位于最上端，采樣段8位于最下端，延長段和連接段位于中部且交替聯接在一起，所述制冷段由液氮罐1、液氮管2、液氮泵3和閥門4依次串聯組成，其與內冷管5相通，所述內冷管5位于外冷管6的內部，在外冷管6的外表面設有保溫層7。如圖6和圖7所示，上述延長段由內冷管5、外冷管6、對稱支撐架13、夾層保溫層
16、氮氣分配管17、翼桿11以及保溫層7組成，所述翼桿11對稱設置在外冷管6外側，所述夾層保溫層16位于內冷管5和外冷管6之間的夾層中，所述氮氣分配管17有2 4根，其對稱設置于夾層保溫層16中。如圖2和圖3所示，上述采樣段由內冷管5、外冷管6、對稱支撐架13、錐形頭部10 以及翼桿11組成，所述錐形頭部10位于外冷管6的末端，所述翼桿11對稱設置在外冷管 6外側且位于錐形頭部10與外冷管6連接處。如圖2和圖6所示，對稱支撐架13位于內冷管5和外冷管6之間，用于固定內冷管5 ；上述延長段和采樣段頂面均車出環形密封槽，在其中放置“0”型密封圈12。如圖4和圖5所示，上述連接段由連接器14和設于其外的連接器保溫層15組成， 所述連接器14含有內螺紋和外螺母，能夠連接上述延長段和采樣段。以下結合實施例對本實用新型作進一步的描述。本實用新型所公開的一種野外水體底泥的采樣裝置，是為采集能夠真實反映底泥原始狀態樣品而設計，按照前述技術方案，參照圖1 圖7，其主要實施步驟有如下兩部分第一部分采樣裝置制作步驟一、采樣段8制作[0031]采用低溫鋼材或銅材管道作為外冷管6，在其末端焊接一錐形頭部10，以便插入底泥底層，上部加工外絲，以便與連接器14相連，頂面車出環形密封槽，以便放置“0”型密封圈12，以免氮氣溢出采樣裝置擾亂水流導致表層泥面混亂，同時避免外面的水進入外冷管6。[0032]在錐形頭部10與外冷管6的連接處對稱焊接兩條水平翼桿11，以擴大傳熱面積， 有利于提起樣品冰塊9和拆卸連接器14。[0033]在外冷管6內部，用對稱支撐架13固定內冷管5，內冷管5也在頂面車出環形密封槽，放置“0”型密封圈12，以免液氮外溢。[0034]步驟二、連接段制作[0035]連接器14采用鋼材加工成內絲六角螺母，以便延長采樣裝置。當連接采樣段8時， 直接擰上即可；當作為延長段連接器使用時，需要外加連接器保溫層15，以免外部結冰，從而減少液氮消耗。[0036]步驟三、延長段制作[0037]采用低溫鋼材或銅材管道作為外冷管6，上下部均加工外絲，以便與連接器14相連，上下頂面均車出環形密封槽，以便放置“0”型密封圈12，以免氮氣溢出采樣裝置擾亂水流導致表層泥面混亂。外加保溫層7以減少液氮消耗，防止結冰增加提樣重量。[0038]下部對稱焊接兩條水平翼桿11，用于提起樣品冰塊和拆卸連接器14，外加保溫層 7以減少液氮消耗，防止結冰增加提樣重量。[0039]在外冷管6內部，用對稱支撐架13固定內冷管5，內冷管5也在頂面車出環形密封槽，放置“0”型密封圈12，以免液氮外溢。在內冷管5端頭加工內絲，與液氮管2連接。在內冷管5和外冷管6之間的夾層中設置保溫層16，在夾層保溫層16中對稱放置2 4根氮氣分配管17，以便氣化后的液氮更加均勻、快速的在管道里流通，以減少液氮消耗。[0040]第二部分采樣裝置的組裝與使用 步驟四、采樣裝置的組裝[0042]根據底泥采樣深度，在采樣段8上端用連接器14依次連接延長段至水面以上。在泥面以下的采樣段8、連接段、延長段都不設保溫層7。泥面以上的延長段和連接段都要外設保溫層7。泥面以下的翼桿11盡量處在同一平面內，以保持樣品冰塊的完整性。[0043]步驟五、插入采樣裝置[0044]先錨固穩采樣船，將組裝好的采樣裝置放入水中，盡量垂直慢慢地插入底泥中。[0045]步驟六、接通液氮源[0046]按照圖1依次連接液氮罐1，液氮管2，液氮泵3，閥門4，和內冷管5。在沒有儲備電源的情況下，也可采用直接倒入的方式，要注意控制流量。[0047]步驟七、冷凍樣品冰塊[0048]緩慢打開閥門4，啟動液氮泵3，將液氮緩慢送入內冷管5，根據設置的氮氣分配管 17排出的氮氣溫度，調整液氮泵3運行時間和送氮量，以便底泥環繞采樣段8結成原樣密實的冰塊。[0049]步驟八、提起樣品塊9[0050]待底泥結成需要大小的冰塊后，停止液氮泵3的運行，拆開液氮管2，慢慢提起采樣裝置和樣品塊9，解開連接段及延長段，沿翼桿11鋸開樣品冰塊，放入冷藏箱，或快速進行切割、拋光、拍照、量測和分層采樣。[0051] 在進行液氮冷凍操作過程中，要密切注意送氮速度，防止液氮外溢，操作人員要穿戴防護服和手套，以免凍傷，同時要保持采樣操作區通風，以免缺氧窒息。
權利要求1.一種野外水體底泥采樣裝置，其特征在于，它由制冷段、延長段、連接段以及采樣段組成，所述制冷段位于最上端，采樣段位于最下端，延長段和連接段位于中部且交替聯接在一起；所述制冷段由液氮罐[1]、液氮管[2]、液氮泵[3]和閥門[4]依次串聯組成； 所述采樣段由內冷管[5]、外冷管W]、對稱支撐架[13]、錐形頭部[10]以及翼桿[11] 組成，所述內冷管[5]位于外冷管[6]的內部，所述對稱支撐架[13]位于內冷管[5]和外冷管[6]之間，用于固定內冷管[5]，所述錐形頭部[10]位于外冷管W]的末端，所述翼桿 [11]有兩個、對稱設置在外冷管[6]外側且位于錐形頭部[10]與外冷管[6]連接處；所述延長段由內冷管[5]、外冷管W]、對稱支撐架[13]、夾層保溫層[16]、翼桿[11] 以及保溫層[7]組成，所述翼桿[11]有兩個、對稱設置在外冷管[6]外側，在外冷管[6]的外表面設有保溫層[7]，所述夾層保溫層[16]位于內冷管[5]和外冷管[6]之間的夾層中； 所述延長段和采樣段的內冷管[5]與制冷段的液氮管[2]相通； 所述連接段由連接器[14]和設于其外的連接器保溫層[15]組成，所述連接器[14]含有內螺紋和外螺母，能夠連接上述延長段和采樣段。
2.根據權利要求1所述的一種野外水體底泥采樣裝置，其特征在于，所述延長段還設有2 4根氮氣分配管[17]，其對稱設置于夾層保溫層[16]中。
專利摘要本實用新型公開了一種野外水體底泥采樣裝置。該裝置由制冷段、延長段、連接段以及采樣段組成，所述制冷段位于最上端，采樣段位于最下端，延長段和連接段位于中部且交替聯接在一起。采用液氮氣化冷凍或人工制冷的方法將采樣區底泥凍成冰塊，然后使用上述采樣裝置從水體中提起該冰塊，水體底泥采樣深度可由采樣裝置中的延長段和連接段調節。本實用新型提供的裝置能夠深入泥底，并能夠采集到完整保持底泥原始分層狀態的樣品，為水體底泥分層存在狀態、成因、污染物遷移、降解規律研究提供有效的采樣工具，從而有效促進該領域研究向深度、廣度和精度方向發展。
文檔編號G01N1/42GK202330055SQ20112048920
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者吳勝華, 張新喜, 江用斌, 潘芳慧, 胡小兵 申請人:安徽工業大學