一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法

摘要

本发明涉及一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法，该采样器包括中空的采样管、扶手、封端板、一根或若干根钢丝绳，所述采样管下端侧壁上开设有与所述钢丝绳数量相适应的小孔，所述钢丝绳下端经所述小孔从所述采样管外侧穿入所述采样管中并与所述封端板连接，以当所述钢丝绳被向上拉紧时，牵动所述封端板旋转封住所述采样管的下端面；所述采样管的侧壁上开设有多个大面积的镂空孔；所述采样管上部连接所述扶手。该采样器及其采样方法不仅有利于保证采样样品完整，易于取样，而且采样器结构简单，操作省力，使用效果好。

权利要求

1.一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器，其特征在于，包括中空的采样管、扶手、封端板、一根或若干根钢丝绳，所述采样管下端侧壁上开设有与所述钢丝绳数量相适应的小孔，所述钢丝绳下端经所述小孔从所述采样管外侧穿入所述采样管中并与所述封端板连接，以当所述钢丝绳被向上拉紧时，牵动所述封端板旋转封住所述采样管的下端面；所述采样管的侧壁上开设有多个大面积的镂空孔；所述采样管上部连接所述扶手；

所述采样管下端侧壁向内设有用于卡住所述封端板的限位栓钉，以当所述封端板向下翻转到一定角度时卡住所述封端板；

所述采样管横截面为矩形，所述封端板为与所述采样管横截面相适应的矩形；所述采样管的四个侧壁沿所述采样管的长度方向间隔开设有多个所述镂空孔。

2.根据权利要求1所述的一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器，其特征在于，所述采样管沿长度方向设有刻度。

3.根据权利要求1或2所述的一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器的采样方法，其特征在于，首先将所述封端板向上翻折，使其紧贴所述采样管的侧壁，再将所述采样管竖直插入需采样的潮滩沼泽地表以下，达到采样深度后，向所述钢丝绳施加向上拉力，牵引所述封端板向下翻转，切断所述采样管底部的沉积物，并封住所述采样管内部土芯，然后拔出采样管。

说明书

一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法，适用于自然地理学、生态学、土壤学和环境科学中沉积物背景调查技术领域。

背景技术

[0002] 潮滩沼泽处于陆地与海洋、河流和湖泊等水体相互作用的地带，是一个独特的湿地类型。潮滩湿地初级生产力高，有机质含量丰富，同时也是对全球变化和人类活动影响极为敏感的生态系统之一。潮滩沼泽沉积物的生物地球化学过程是自然地理学、生态学、土壤学和环境科学共同关注的热点，而潮滩沼泽沉积物背景调查的首要任务就是获取大量的沉积物样品。

[0003] 潮滩沼泽长期处于间歇性淹水的状态，使得沉积物多呈淤泥软塑状。同时，潮滩沼泽生长和生活着大量喜湿植物和蟹、贝类底栖动物，故而沉积物中混有大量的根系和动植物残体，这些特征均使得潮滩沼泽沉积物不易采集。此外，潮滩沼泽沉积物在空间上存在明显的异质性，尤其在地表以下1 m深度范围内，沉积物密度、含水率、孔隙度、含氧量（DO）、酸碱度（pH）和氧化还原值（Eh）等物理化学特征均会随深度发生较大的改变。因此，在进行河口潮滩湿地沉积物分析时，通常需要采集地面以下1 m左右完整的沉积物土芯。

[0004] 传统的潮滩沼泽沉积物采样器一般包括手柄、取样管以及活塞推杆。取样管为不锈钢管，一端与手柄连接，活塞推杆与不锈钢管相匹配。具体的取样方法是将取样管垂直插入潮滩沉积层中，待沉积物进入取样管一定深度后，垂直取出取样管，从取样管顶部插入活塞推杆，并将土样“推出”，随后对沉积物进行切割分层，将各分层沉积物保存在密封袋中，带回实验室。

[0005] 以上传统的采样器在实际使用时会遇到很多困难：1）采样人员将采样器贯入地面时需要克服较大的摩阻力（来自管壁与沉积物之间的摩擦），使得这一过程中需要施加非常大的压力；2）传统采样器无底托，在样品取出过程中，部分沉积物土芯会因重力脱落，损失部分样品，即使采样器贯入地面深度达到1m以上，有效采样深度往往只能达到30 - 50 cm，也使得土芯的端口不平滑；3）采样过程中，细窄的桶形钢管往往不易切断植物根系，导致采样失败，严重时甚至损坏仪器；4）活塞推杆“推出”沉积物土芯时，在操作上不易控制，常会破坏沉积物的结构性状，使得土芯样品的垂直分层和天然沉积物的不一致；5）传统采样器使用后，会有大量的沉积物附着在侧壁，不易清理；6）即使只想取某一深度的沉积物样品，也必须将沉积物全部“挤出”后才能获得，耗时耗力；7）利用传统的采样方式获得的土芯，一般只能通过离心机高速“离心”获取孔隙水，但这种“离心”获取孔隙水的方法会“氧化”部分还原物质，使得部分孔隙水指标值失真。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器及其采样方法，该采样器及其采样方法不仅有利于保证采样样品完整，易于取样，而且采样器结构简单，操作省力，使用效果好。

[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种便携式潮滩沼泽沉积物采样器，包括中空的采样管、扶手、封端板、一根或若干根钢丝绳，所述采样管下端侧壁上开设有与所述钢丝绳数量相适应的小孔，所述钢丝绳下端经所述小孔从所述采样管外侧穿入所述采样管中并与所述封端板连接，以当所述钢丝绳被向上拉紧时，牵动所述封端板旋转封住所述采样管的下端面；所述采样管的侧壁上开设有多个大面积的镂空孔；所述采样管上部连接所述扶手。

[0008] 进一步的，所述采样管下端侧壁向内设有用于卡住所述封端板的限位栓钉，以当所述封端板向下翻转到一定角度时卡住所述封端板。

[0009] 进一步的，所述采样管横截面为矩形，所述封端板为与所述采样管横截面相适应的矩形。

[0010] 进一步的，所述采样管的四个侧壁沿所述采样管的长度方向间隔开设有多个所述镂空孔。

[0011] 进一步的，所述采样管沿长度方向设有刻度。

[0012] 本发明还提供了上述便携式潮滩沼泽沉积物采样器的采样方法，首先将所述封端板向上翻折，使其紧贴所述采样管的侧壁，再将所述采样管竖直插入需采样的潮滩沼泽地表以下，达到采样深度后，向所述钢丝绳施加向上拉力，牵引所述封端板向下翻转，切断所述采样管底部的沉积物，并封住所述采样管内部土芯，然后拔出采样管。

[0013] 本发明的有益效果是：1、有效采样深度可达1-1.2m，满足大部分潮滩沼泽浅层沉积物分析的需求；2、易于保持沉积物土芯的整体性，覆盖塑料膜后能很好的防止沉积物表层被氧化；3、易于保养，采样器无封闭死角，整件均为不锈钢材质，每次使用完毕仅需冲洗干净后晾干即可；4、如只需取某一深度的沉积物样品，可直接从镂空管中切割相应的沉积物土芯后取出，不用取出整柱沉积物土芯；5、操作简单、省力，镂空设计大大减少侧壁摩阻力，使得单人即可完成贯入、切断土柱、拔出采样器的采样全过程；6、与传统采样器相比，方形的开刃钢板更易切断植物根系，采用框架结构，使得采样器更坚固，不易损坏；7、设计选用的所有材料价格低廉，且均可在市面上购买；8、结构简单，整个采样器仅由四个部件组成，加工方式简单易行，容易量产；9、构造轻盈、便于携带，单件采样器总质量不超过2千克。

附图说明

[0014] 图1是本发明实施例的采样器的结构示意图。

[0015] 图2是本发明实施例中采样管下端的局部放大示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

[0017] 本发明的便携式潮滩沼泽沉积物采样器，如图1、2所示，包括中空的采样管1、扶手4、封端板2、一根或若干根钢丝绳3、限位栓钉5，采样管1下端侧壁上开设有与钢丝绳3数量相适应的小孔，钢丝绳3下端经小孔从采样管1外侧穿入采样管1中并与封端板2连接，以当钢丝绳3被向上拉紧时，牵动封端板2向下翻转。为了限制封端板的翻转角度，采样管1下端在与钢丝绳3穿过面的相对面侧壁上另开设有两个小孔，限位栓钉5通过小孔固定在该面侧壁上，钉帽朝向采样管1内部，当封端板2向下翻转至限位栓钉5时，受限位栓钉5钉帽的阻挡作用后不再继续翻转，从而封住采样管1的下端面。采样管1为半开放式构造，即采样管1的侧壁上开设有多个大面积的镂空孔；采样管1上部连接扶手4。

[0018] 在本实施例中，采样管1横截面为矩形，封端板2为与采样管1横截面相适应的矩形。在本发明的较佳实施例中，采样管1横截面进一步为方形。采样管1的四个侧壁沿采样管1的长度方向间隔开设有多个镂空孔。

[0019] 为方便观测采样深度和取出样品，采样管1沿长度方向设有刻度。

[0020] 本发明还提供了上述便携式潮滩沼泽沉积物采样器的采样方法，首先将封端板2向上翻折，使其紧贴采样管1的侧壁，再将采样管1竖直插入需采样的潮滩沼泽地表以下，达到采样深度后，向钢丝绳3施加向上拉力，牵引封端板2向下翻转，切断采样管1底部的沉积物，并封住采样管1内部土芯，然后拔出采样管1。

[0021] 在本实施例中，采样管1和扶手4采用304不锈钢管材，封端板2采用304不锈钢板，钢丝绳3采用直径1.2mm的不锈钢钢丝绳。采样管1的横截面为方形，采样管1的下端（入土端）进行开刃处理。采样管1总长135cm，四壁开镂空孔段长120cm。在采样管1上端两相对面的侧壁上开设有直径18mm的圆孔以供扶手4穿过，扶手4为直径16mm的钢管，并穿过采样管1上端的圆孔；在采样管1下端平行于扶手4的侧壁上开两个直径2mm的小孔以供钢丝绳3穿过，钢丝绳3经这两个小孔从采样管1外侧穿入采样管1内并与封端板2相连接；在采样管1下端钢丝绳3穿过面的对面侧壁上另开两个直径2mm的小孔以供固定限位栓钉5，限位栓钉5的球面形钉帽一侧朝向采样管1内部，钉帽高度2mm；封端板2可通过拉拽钢丝绳3使其偏转90°，偏转后受限位栓钉限制，最大偏转角度维持在90°。

[0022] 采样器使用前，将封端板2向上翻折，使其紧贴采样管1侧壁，再将扶手4穿过采样器上端的圆孔。采样时，将采样器竖直置于潮滩地表，通过向扶手4人工施加压力，将采样器竖直贯入潮滩地表以下，达到所需的采样深度后，通过向钢丝绳3人工施加向上拉力，牵引采样器底端的封端板2翻转，切断采样器底部沉积物，并在限位栓钉5的限制作用下，维持封端板2与采样管垂直状态，从而封住采样器内部土芯。然后，人工垂直拔出采样器。待采样器取出后，可根据需要透过镂空的管壁现场切割并取出沉积物样品，也可采取塑料薄膜包覆后整柱带回实验室。

[0023] 在本发明的较佳实施例中，扶手4穿过圆孔后，可套上山地自行车的橡胶防滑手柄，增大摩擦力。为方便切割特定深度的沉积物土芯，可在采样管1上印上刻度。

[0024] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。