一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置。该装置包括沉积物采集管、设置于沉积物采集管上部的顶盖和设置于沉积物采集管底部的漏斗式底座，漏斗式底座的一端为石英隔板，石英隔板与沉积物采集管底部连接，漏斗式底座的另一端设置有活塞，漏斗式底座的下部与顶盖的上部之间设置有连通管，连通管与活塞之间设置有三通阀，连通管上设置有循环泵，沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器。本发明专利技术可简单灵活对间隙水进行原位采集，沉积物间隙水作为汞金属溶解态部分，是反应沉积物变化的敏感指标，本发明专利技术可对间隙水中汞实现连续采样监控，观察汞形态随环境条件的变化。

A dynamic simulation experimental device for studying mercury speciation in anoxic/anaerobic sediments

The invention discloses a dynamic simulation test device for studying mercury speciation in anoxic/anaerobic sediments. The device comprises a sediment collecting pipe, a top cover arranged on the top of the sediment collecting pipe and a funnel-type base arranged at the bottom of the sediment collecting pipe. One end of the funnel-type base is a quartz separator, the quartz separator is connected with the bottom of the sediment collecting pipe, the other end of the funnel-type base is provided with a piston, and a connecting pipe is arranged between the bottom of the funnel-type base and the upper part of the top cover. A three-way valve is arranged between the piston and the connecting pipe, a circulation pump is arranged on the connecting pipe, and a clearance water collector is arranged on one side of the sediment collection pipe. The invention can simply and flexibly collect interstitial water in situ. As a dissolved part of mercury metal, the interstitial water of sediment is a sensitive index to reflect the change of sediment. The invention can realize continuous sampling and monitoring of mercury in interstitial water and observe the change of mercury form with environmental conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置
：本专利技术具体涉及一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置。
技术介绍
：水/沉积物环境中汞主要以无机汞(Hg2+、HgO、HgS等)和有机汞(主要为甲基汞、乙基汞)化合物形式存在，目前普遍的观点认为，低pH值、低溶解氧、高水温、高有机质含量会促进水体无机汞的甲基化，产生高毒性的甲基汞。同时，沉积物中汞金属的赋存形态影响其迁移性和毒性危害。采用化学提取法通常把把沉积物中重金属(包括Hg)赋存形态分为弱酸提取态、还原态、有机质结合态、硫化物结合态、残留态。其中弱酸提取态易于迁移和被生物吸收利用，为重金属的可迁移态和生物可利用。沉积物间隙水作为溶解态部分(包含在弱酸提取态)，是反应沉积物变化的敏感指标。而且获取汞在间隙水及沉积物渗滤底液中的含量，获取汞及其存在形式、赋存形态在沉积物垂直分布信息，是考察其污染分布和迁移、评价其毒性危害风险及变化、定量估算污染通量的重要手段。目前用于间隙水采集的模拟装置已有报道。如专利“用于模拟现场条件探究沉积物间隙水分层变化的实验装置”(201320482039.2)、“一种实验室用沉积物间隙水采集装置”(201320481401.4)和“一种用于水土界面地球化学过程模拟的间隙水采集装置”(200720043929.8)。这些装置用于模拟条件下采集间隙水，利用管壁上的通孔，将间隙水采样管插入通孔，实现间隙水样品的采集。但这些装置存在一个共同的不足，不能实现沉积物中上覆水、间隙水、渗滤水的循环模拟。在实际水/沉积物环境中，水是动态循环的，同时带动汞的迁移。同时现有的间隙水采集装置虽能实现间隙水的采集，但仍存在许多缺陷和不足：1)多用于室内，缺少一种野外原位采集装置；2)采集过程中会对原位环境造成干扰；3)室内无法模拟缺氧或厌氧状态；4)室内无法实现沉积物渗滤液循环至上覆水的模拟。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟实验装置，该装置操作灵活简单、结构精密、功能多样，适用于沉积物在缺氧或厌氧动态循环状态下对沉积物中汞存在形式、赋存形态的研究，可考察汞存在形式和赋存形态在沉积物垂直分布，及表征汞在水土界面的地球化学过程，且能快速原位测出汞金属的可迁移态和生物可利用态，同时，能循环原位模拟沉积物对汞金属富集作用。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置，包括放置采集的柱状沉积物样品的沉积物采集管、设置于所述的沉积物采集管上部的顶盖和设置于所述的沉积物采集管底部的漏斗式底座，所述的漏斗式底座的一端为微孔石英隔板，所述的微孔石英隔板与沉积物采集管底部连接，所述的漏斗式底座的另一端设置有活塞，所述的漏斗式底座的下部与顶盖的上部设置有连通管，连通管使漏斗式底座中的渗滤底液通过顶盖进入沉积物采集管，所述的连通管与活塞之间设置有三通阀，所述的连通管上设置有循环泵，所述的沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器，所述的间隙水采集器包括设置于所述的沉积物采集管内部的微孔采样管，微孔采样管通过聚乙烯采样管连接口与带螺纹的穿板接头连接，聚乙烯采样管连接口贯穿沉积物采集管，所述的带螺纹的穿板接头与抽样管连接口连接，通过抽样管连接口连接抽样管对间隙水进行采集。连通管为硅胶管，漏斗式底座和顶盖用硅胶管连接，连通管上的循环泵解决了渗滤底液再次循环到上覆水模拟过程，通过循环泵可实现渗滤底液循环至上覆水及外部水的补给。顶盖与沉积物采集管的连接处为内螺纹，沉积物采集管与顶盖的连接处为外螺纹，顶盖与柱状样沉积物采集管采用螺纹连接，螺纹连接便于实验过程中的拆卸和安装。沉积物采集管中底部设置有沉积物，沉积物的上部设置有上覆水。漏斗式底座与顶盖间设置连通管及三通阀，连通管上设有循环泵，通过循环泵实现渗滤底液循环至上覆水及外部水的补给，三通阀的设置一方面可以将底座中的渗滤底液通过流通管循环至沉积物采集管中的上覆水，另一方面可以将渗滤底液取出来做进一步的实验研究，再一方面可以通过三通阀将外部水通入连通管进入沉积物采集管实现外部水的补给；微孔采样管为一根末端封闭、管壁为聚乙烯材料制成的微孔渗水管，微孔采样管一端与抽样器连接，沉积物采集管上设置有孔嘴，微孔采样管另一端插入沉积物采集管上的孔嘴实现间隙水的采集。本专利技术可实现沉积物缺氧或厌氧环境的循环状态模拟以及获取沉积物中间隙水、渗滤底液，可用于沉积物中汞的生物可利用性评价以及汞在水、沉积物迁移过程中的形态特征变化研究。优选，所述的沉积物采集管与漏斗式底座通过锁紧装置固定连接，所述的锁紧装置包括环绕设置于沉积物采集管和漏斗式底座结合处的锁紧圈，所述的锁紧圈两端插接，所述的锁紧圈的连接处还设置有防松装置，所述的防松装置包括设置在锁紧圈连接处的螺栓和与所述的螺栓连接的螺帽；所述的锁紧圈内侧设有用于卡合沉积物采集管和漏斗式底座凸缘的凹槽。锁紧圈环绕在沉积物采集管和漏斗式底座对口结合处，使用沉积物采集管和漏斗式底座凸缘卡合在锁紧圈内侧的凹槽内，锁紧圈的两头端口插接配合后，用螺栓和羊角螺帽锁紧。所述的顶盖上设置有通气阀。通过通气阀控制沉积物采集管内缺氧程度。优选，所述的沉积物采集管与漏斗式底座的相接面为磨砂玻璃。优选，所述的顶盖与沉积物采集管可拆卸连接。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术与现有的柱状沉积物采样器匹配使用，可以把采回来的沉积物样品做汞形态原位模拟研究，无需到野外进行现场试验，同时保持了水土界面的原位特征；(2)本专利技术可简单灵活对间隙水进行原位采集，沉积物间隙水作为汞金属溶解态部分，是反应沉积物变化的敏感指标，本专利技术可对间隙水实现连续监控，观察汞形态在时间上的变化。(3)本专利技术可对各层沉积物进行研究，观察汞存在形式和赋存形态的垂直分布，漏斗式底座含微孔石英隔板和活塞，解决了沉积物的渗滤液收集的问题；漏斗式底座和顶盖用硅胶管连接，连通管上有循环泵，解决了渗滤液再次循环到上覆水模拟过程，通过循环泵可实现渗滤底液循环至上覆水及及外部水的补给。附图说明：图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2是图1中漏斗式底座示意图；图3是图1中间隙水采样器示意图；图4是图1中沉积物采集管和漏斗式底座的锁紧装置示意图；图5是图4中螺栓连接处的局部剖视图；附图标记说明：1、柱状沉积物采集管(柱体)，2、连通管，3、循环泵，4、通气阀，5、顶盖，6、上覆水，7、沉积物，8、螺母接口，9、间隙水采集器，10、漏斗式底座，11、活塞，12、三通阀，13、微孔石英隔板，14、磨砂玻璃口，15、微孔聚乙烯采样管，16、聚四氟乙烯采样管连接口，17、带螺纹的穿板接头，18、硅胶垫片，19、抽样管连接口，20、锁紧圈，21、垫片，22、螺栓，23、羊角螺帽。具体实施方式：以下实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。除特别说明，本专利技术中提到的设备和材料均为市售。一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置，包括放置采集的柱状沉积物样品的柱状沉积物采集管1、设置于柱状沉积物采集管1上部的顶盖5和设置于柱状沉积物采集管1底部的漏斗式底座10，漏斗式底座10的一端为微孔石英隔板13，微孔石英隔板13与柱状沉积物采集管1底部连接，漏斗式底座10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置，其特征在于，包括放置采集的柱状沉积物样品的沉积物采集管、设置于所述的沉积物采集管上部的顶盖和设置于所述的沉积物采集管底部的漏斗式底座，所述的漏斗式底座的一端为微孔石英隔板，所述的微孔石英隔板与沉积物采集管底部连接，所述的漏斗式底座的另一端设置有活塞，所述的漏斗式底座的下部与顶盖的上部设置有连通管，连通管使漏斗式底座中的渗滤底液通过顶盖进入沉积物采集管，所述的连通管与活塞之间设置有三通阀，所述的连通管上设置有循环泵，所述的沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器，所述的间隙水采集器包括设置于所述的沉积物采集管内部的微孔采样管，微孔采样管通过聚乙烯采样管连接口与带螺纹的穿板接头连接，聚乙烯采样管连接口贯穿沉积物采集管，所述的带螺纹的穿板接头与抽样管连接口连接，通过抽样管连接口连接抽样管对间隙水进行采集。

【技术特征摘要】
1.一种用于研究缺氧/厌氧沉积物中汞形态的动态模拟试验装置，其特征在于，包括放置采集的柱状沉积物样品的沉积物采集管、设置于所述的沉积物采集管上部的顶盖和设置于所述的沉积物采集管底部的漏斗式底座，所述的漏斗式底座的一端为微孔石英隔板，所述的微孔石英隔板与沉积物采集管底部连接，所述的漏斗式底座的另一端设置有活塞，所述的漏斗式底座的下部与顶盖的上部设置有连通管，连通管使漏斗式底座中的渗滤底液通过顶盖进入沉积物采集管，所述的连通管与活塞之间设置有三通阀，所述的连通管上设置有循环泵，所述的沉积物采集管的一侧设置有间隙水采集器，所述的间隙水采集器包括设置于所述的沉积物采集管内部的微孔采样管，微孔采样管通过聚乙烯采样管连接口与带螺纹的穿板接头连接，聚乙烯采样管连接口贯穿沉积物采集管，所述的带螺纹的穿板接头与抽样管连接口连接，通过抽样管连接口连接抽样管对间隙水进...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏然，宋玉梅，刘爽，梁维新，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东,44