一种水生生物结皮采样装置及方法

技术领域

本发明属于矿区重(类)金属污染修复技术领域，特别是涉及一种水生生物结皮采样装置及方法。

背景技术

一种在尾矿库下游湿地中被发现的特殊有机矿物质系统——生物结皮，特别是浮于水面上的水生生物结皮具有很强的重(类)金属富集能力，可用于重金属污染防控，因此很有必要探寻一种适宜的采集方法而用于后续的实验室研究。水生结皮不同于一般的土壤样品，是一种拥有疏松结构的有机矿物质系统，但同时又有一定的韧性，因此采集水生结皮时既要保证其疏松结构的完整性，又要对样品进行切割从而得到适当大小的样品。

而目前对于结皮的采样装置的设计则停留在干旱或半干旱地区中的陆生结皮上，例如公布号为CN110595822A、公布日2019.12.20的中国专利-一种用于喀斯特地区试验土壤结皮采集装置及其使用方法，该装置的设计虽然注意到了对结皮脆弱结构的保护，能采集到完整的结皮，但适用环境太少，只能适用于大块的平坦陆地，在湿地水生环境中难以发挥作用，同样不适合作为替代装置采集水生生物结皮。因此，亟需设计一个水生结皮采样装置及其配套的采样方法来更简便快捷的采集样品，进而助力矿区重(类)金属污染修复的相关研究。

发明内容

本发明提供一种水生生物结皮采样装置及方法，能简便快捷地采集样品，与水生结皮类似的浮于水面且需要保持结构完整性的样品都可以使用本发明的装置和方法进行采集。

本发明的技术方案为：

一种水生生物结皮采样装置，包括固定部件、支撑部件和切割部件，所述固定部件包括固定杆，所述支撑部件包括套筒以及固定在所述套筒底部一侧的支撑板，所述套筒的顶部一侧设有动力机构，所述切割部件包括切刀盘，所述切刀盘上固定有连接杆；

所述套筒套接在所述固定杆上并用螺丝锁紧，所述切刀盘的一侧与所述套筒的一侧相对滑动连接，且所述切刀盘置于所述支撑板的正上方，所述连接杆的顶部与所述动力机构连接。

固定杆用以使整个装置能够竖直的固定在水中，从而使得支撑部件和切割部件可以接触到水面的结皮；套筒套接在固定杆上，可在固定杆上调节安装高度并进行锁紧，支撑板用以在切割结皮时对在水面上的水生结皮进行支撑；切刀盘的一侧与套筒的一侧相对滑动连接，可通过动力机构驱动切刀盘进行上下滑动从而对水生生物结皮进行切割。

进一步，所述套筒的侧面固定有滑槽，所述滑槽置于所述支撑板的上方，所述切刀盘的一侧固定有滑块，所述切刀盘通过所述滑块与所述套筒的滑槽滑动连接。通过滑块与滑槽的滑动连接方式，使切刀盘可相对套筒进行滑动。

进一步，所述滑槽固定焊接在所述套筒的一侧，所述滑槽为楔形滑槽，所述滑块固定焊接在所述切刀盘的一侧，所述滑块为与所述滑槽适配的楔形突起。楔形突起固定在切刀盘边缘，与套筒中的楔形滑槽相对应，使切刀盘既可以竖直上下移动，又不容易脱出。

进一步，所述动力机构包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆通过固定架固定在所述套筒的顶部一侧，所述电动伸缩杆的末端与所述连接杆固定连接。通过电动伸缩杆的伸缩运动，使切刀盘可相对套筒向下移动对支撑板上的水生生物结皮进行切割。

进一步，所述固定杆的杆底为圆锥头。圆锥头便于固定杆插入水底底泥中，从而固定整个装置。

进一步，所述固定杆为内部中空的铝合金圆柱杆，所述固定杆的侧面开设有竖直的锁紧凹槽，所述套筒为中空的铝合金管，内径大于所述固定杆的外径，所述套筒套接在所述固定杆后，利用螺丝穿过所述套筒上开设的螺孔，螺丝锁紧在所述锁紧凹槽上，将所述套筒固定在所述固定杆上。通过套接后锁紧的方式，可调节套筒相对固定杆的安装位置，便于切割不同水深高度的水生生物结皮。

进一步，所述切刀盘为矩形，大小与所述支撑板相同，所述切刀盘由八个切刀构成，外围四个切刀构成切刀盘框架，内部横竖交错四个切刀将切刀盘内部分为九宫格。整个切刀盘一次切割可将大块结皮分为9块，切割均匀。

进一步，所述切刀盘的中心格上焊接有交叉结构，所述连接杆焊接在所述交叉结构的交叉点上。

进一步，所述支撑板为网状结构，方便进行排水。

本发明还提供一种水生生物结皮采样方法，包括以下过程：

选定好需要采集的水生生物结皮的位置，将固定杆在水生生物结皮的一侧竖直插入水中并使固定杆通过其底部的圆锥头插紧在水底的底泥中，此时支撑板暂不位于水生生物结皮之下防止触碰到水生生物结皮，然后转动套筒使支撑板置于水生生物结皮下方，之后再上下滑动套筒，调节其相对固定杆的位置，使得支撑板的高度位于水生生物结皮之下1mm-2mm，然后利用螺丝将套筒锁紧在固定杆上，驱动电动伸缩杆，电动伸缩杆进行伸出，使连接杆带动切刀盘滑动下落对结皮进行切割，切割成若干份，切割完毕后，拔出固定杆，支撑板的网状结构自动排水，然后使电动伸缩杆收缩，令切刀盘滑动收起，最后使用刮刀将被切分为若干份的结皮装入培养皿中带回，完成样品采集。

本发明的有益效果为：

本发明的装置野外适用性广，湿地河流等水深较浅的水生环境均可使用采集装置进行采样，采集装置采集到的样品经切割后大小均一，匹配常用的培养皿，方便后续的实验室分析；同时本发明设有与装置配套的采样方法，采样流程短，简单方便，与装置共同使用，效率高，适用于大规模野外采样；本发明填补了湿地样品采样装置的空白。

附图说明

图1是本发明的采样装置的结构示意图；

图2是固定杆的结构示意图；

图3是套筒的结构示意图；

图4是套筒的俯视示意图；

图5是切刀盘的结构示意图；

图6是切刀盘的俯视示意图；

图7是切割完成时的采样装置状态示意图；

图中：固定杆1、锁紧凹槽101、套筒2、滑槽201、支撑板3、电动伸缩杆4、固定架5、切刀盘6、滑块601、连接杆7。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1-图6所示，一种水生生物结皮采样装置，包括固定部件、支撑部件和切割部件；

固定部件包括固定杆1，固定杆1为内部中空的铝合金圆柱杆，固定杆1的侧面开设有竖直的锁紧凹槽101，固定杆1的杆底为圆锥头，圆锥头便于固定杆插入水底底泥中，从而固定整个装置；

支撑部件包括套筒2以及固定在套筒2底部一侧的支撑板3；套筒2为中空的铝合金管，内径大于固定杆1的外径，将套筒2套接在固定杆1上，利用螺丝穿过套筒2上开设的螺孔，螺丝锁紧在锁紧凹槽101上，将套筒2固定在固定杆1上，通过套接的方式，可调节套筒2相对固定杆1的安装位置，便于切割不同水深高度的水生生物结皮；支撑板3为网状结构，方便进行排水；套筒2的侧面固定有滑槽201，滑槽201置于支撑板3的上方，套筒2的顶部一侧还设有动力机构，动力机构包括电动伸缩杆4，电动伸缩杆4通过固定架5固定在套筒2的顶部一侧，；

切割部件包括切刀盘6，切刀盘6为矩形，大小与支撑板3相同，切刀盘6由八个切刀构成，外围四个切刀构成切刀盘框架，内部横竖交错四个切刀将切刀盘6内部分为九宫格；切刀盘6上固定有连接杆7，切刀盘6的中心格上焊接有交叉结构，连接杆7焊接在交叉结构的交叉点上；切刀盘6的一侧固定有滑块601，切刀盘6通过滑块601与套筒2的滑槽201滑动连接，使切刀盘6可相对套筒2进行滑动；连接杆7的顶部与电动伸缩杆4的末端固定连接，通过电动伸缩杆4的伸缩运动，使切刀盘6可相对套筒2向下移动对支撑板3上的水生生物结皮进行切割。

在本实施例中，滑槽201固定焊接在套筒2的一侧，滑槽201为楔形滑槽，滑块601固定焊接在切刀盘6的一侧，滑块601为与滑槽201适配的楔形突起。楔形突起固定在切刀盘6边缘，与套筒2中的楔形滑槽相对应，使切刀盘6既可以竖直上下移动，又不容易脱出。

在本发明中，固定杆1用以使整个装置能够竖直的固定在水中，从而使得支撑部件和切割部件可以接触到水面的结皮；套筒2套接在固定杆1上，可在固定杆1上调节安装高度并进行锁紧，支撑板3用以在切割结皮时对在水面上的水生结皮进行支撑；切刀盘6通过滑块601与套筒2的滑槽201相对滑动连接，可通过电动伸缩杆4驱动切刀盘6进行上下滑动从而对水生生物结皮进行切割。

本发明还提供一种水生生物结皮采样方法，包括以下过程：

选定好需要采集的水生生物结皮的位置，将固定杆1在水生生物结皮的一侧竖直插入水中并使固定杆1通过其底部的圆锥头插紧在水底的底泥中，此时支撑板3暂不位于水生生物结皮之下防止触碰到水生生物结皮，然后转动套筒2使支撑板3置于水生生物结皮下方，之后再上下滑动套筒2，调节其相对固定杆1的位置，使得支撑板3的高度位于水生生物结皮之下1mm-2mm，然后利用螺丝将套筒2锁紧在固定杆1上，此时为准备切割前的状态，如图1所示；需要进行切割时，驱动电动伸缩杆4，电动伸缩杆4进行伸出，使连接杆7带动切刀盘6滑动下落对结皮进行切割，切割成若干份，切割完毕后，拔出固定杆1，支撑板3的网状结构自动排水，然后使电动伸缩杆4收缩，令切刀盘6滑动收起，最后使用刮刀将被切分为若干份的结皮装入培养皿中带回，完成样品采集。

在本实施例中，本装置涉及的固定部件、支撑部件和切割部件均由铝合金构成，重量轻的同时又能够保证足够机械强度，使用年限长，不易变形损坏。

在本实施例中，可为切刀盘6增加一个刀鞘，方形盘状结构，不进行切割时套在切刀盘6外，保护人员安全。

在本实施例中所提及的动力机构是指能够带动切刀盘6进行上下直线运动的机构，除电动伸缩杆4外，还可以为电机驱动的丝杆滑轨等。

本发明的装置野外适用性广，湿地河流等水深较浅的水生环境均可使用采样装置进行采样，采样装置采集到的样品经切割后大小均一，匹配常用的培养皿，方便后续的实验室分析；同时本发明设有与装置配套的采样方法，采用流程短，简单方便，与装置共同使用，效率高，适用于大规模野外采样；本发明填补了湿地样品采样装置的空白。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。