一种用于室内底泥模拟实验的装置

技术领域

本发明属于水体底部的沉积层监测技术领域，具体涉及室内底泥模拟实验装置。

背景技术

沉积物位于水圈、土壤—岩石圈和生物圈的交汇区，沉积物环境是指垫覆于地表水体底部的连续沉积层。沉积物环境是自然界中沉积物的形成、分布和转化所处空间的环境，指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的沉积固体微粒，其正常功能的各种自然因素及相关社会因素的总体。

以上所述各项研究中，底泥模拟实验的方法是一项重要的研究方法。

目前主流用于底泥模拟实验的方法是原位培养法。原位培养法一般使用无扰动柱状采泥器原位采集底泥和水样，同时测量当时上覆水的水温以及溶解氧浓度，最后将柱状采泥器的柱状玻璃管拆卸下来，移入实验室控制相同的上覆水水温以及溶解氧浓度进行原位培养实验。该法优点明显，第一是能够尽可能的还原环境的真实性，增加实验的模拟程度；第二是装置成本低，易于重复性实验。

现有原位培养的方法，虽然环境模拟度高，但是也有一定的局限性。首先就是该法普遍关注于泥水界面的交换，而对于水气界面的交换无法做到监测；其次是对整个装置的监测，无法做到连续性取样的准确性。一旦开盖取样，第一次样本准确度是非常高的，后续再次取样的话，样本就会失真。这是因为第一次取样后，整个模拟系统与外界环境发生了交互，尤其是水气界面，装置内的气体会逃逸到外界环境，而外界环境的气体也会影响到装置内。所以原位培养法的应用研究多注重泥水界面的元素通量变化，很少有水气界面的气体通量变化，这是亟待克服的一种重要的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的室内底泥模拟实验的装置后续再次取样存在样本失真，以及只注重泥水界面的元素通量变化，而缺乏水气界面的气体通量变化的缺陷，提供一种可以做到在室内底泥模拟实验的装置连续采样的过程中整个系统始终保持密闭状态，不会与外界系统有交互，保证实验的严谨性，而且可以采集气体样本和水样本，做到对整个系统的通量流动监测。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于室内底泥模拟实验的装置，有一透明玻璃构成的圆筒主体，其特征是，圆筒主体的上、下端部分别连接有可密封的上部法兰封口和下部法兰封口，上部法兰封口的中间设有轴流风机，上部法兰封口利用管接头并通过阀门连接充有氮气或惰性气体的气袋；圆筒主体的侧面上部连接有取气阀门，圆筒主体的侧面下部连接有取水阀门和加水阀门。

优选方案，与气袋连接的阀门为双向气阀；用于取气样的只允许向系统外排出气体的取气阀门为单向阀。对水气界面和泥水界面的碳、氮、磷元素流动循环进行监测，如果研究涉及到氮元素，则在气袋内填充其它不影响实验的惰性气体。

优选方案，取水阀门和加水阀门独立且并排设置在圆筒主体的下部侧面。

出水阀门用于取水样，加水阀门用于补充所取的水样，保持圆筒主体内模拟实验水体的高度。

优选方案，取水阀门和加水阀门距离圆筒主体的内部下底面的高度大于10cm。

本发明改进和克服了原位培养法所使用的装置的局限性。本装置结构中的氮气袋起到缓冲的作用，在取圆筒主体内部气样的时候平衡气压，如果研究涉及到氮元素，可以在氮气袋内填充其它不影响实验的惰性气体；法兰封口防止内外系统产生交互，该封口气密性较好；出水阀门用于取水样，加水阀门用于补充所取的水样，保持模拟实验水体的高度。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明可以做到在室内底泥模拟实验的装置连续采样的过程中整个系统始终保持密闭状态，不会与外界系统有交互，保证实验的严谨性；

(2)本装置可以采集气体样本和水样本，做到对整个系统的通量流动监测；

(3)上部法兰封口的中间设有轴流风机，轴流风机用于混匀内部气体，每次取气样前，打开风机，充分扰动内部气体；

(4)分别采用了单向阀门与双向阀门，采样非常方便，而且采样的同时不会破坏系统的内部稳定。

附图说明

附图1为本发明一个实施例结构示意图。

图中：圆筒主体1；上部法兰封口2；下部法兰封口3；轴流风机4；补气阀门5；气袋6；取气阀门7；取水阀门8；加水阀门9。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例：一种用于室内底泥模拟实验的装置，有一透明玻璃构成的圆筒主体1，圆筒主体1的上、下端部分别连接有可密封的上部法兰封口2和下部法兰封口3,上部法兰封口2和下部法兰封口3都配有防腐蚀的密封圈；上部法兰封口2的中间设有轴流风机4，上部法兰封口2还设有通过补气阀门5连接充有氮气或惰性气体的气袋6，圆筒主体1的侧面上部连接有取气阀门7；与气袋6连接的补气阀门5为双向气阀，用于取气样的只允许向系统外排出气体的取气阀门7为单向阀。本装置对水气界面和泥水界面的碳、氮、磷元素流动循环进行监测，如果研究涉及到氮元素，则在气袋6内不宜填充氮气，而改为填充不影响实验的惰性气体。

圆筒主体1的侧面下部连接有取水阀门8和加水阀门9，取水阀门8和加水阀门9并排设置在圆筒主体1的下部侧面，且距离圆筒主体1的内部下底面的高度大于10cm。取水阀门用于取水样；加水阀门9用于补充所取的水样，保持圆筒主体1内模拟实验水体的高度。

本装置由于采用法兰封口，气密性比较好，内部模拟的系统不会与外界系统有交互，保证实验的严谨性。采用了单向气阀与双向气阀，采样非常方便，而且采样的同时不会破坏系统的内部稳定。

除了密闭系统的模拟实验，也可将上部法兰封口2去除，用于开放系统的底泥模拟实验。一般水体取泥样厚度大于10厘米，还可以加氯化汞至50mg/l，抑制微生物对实验的影响，基本上在24小时内可以使溶解氧减低到实验所需水平。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。