一種底泥需氧量測量的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環保水質監測技術領域，主要應用于湖泊、河流、水庫、池塘、景觀水體等地表水的底泥水質監測。
【背景技術】
[0002]我國的河流、湖泊、水庫、池塘等地表水大都存在著嚴重的污染。大量的未經處理的工業污水、生活污水、農業灌溉后水直接排入江、河、湖、海，造成水體污染和富營養化的頻繁發生。污染物由于比重比水大，大多沉降于水底，大量的污染物降解超過了水體的自凈能力，消耗底層水體的氧氣，使底層水體長期處于缺氧狀態。溶解氧不足，厭氧分解產生臭氣和黑液，造成水體發黑發臭。同時由于底層水體缺氧，促進了底泥內磷的釋放，進一步提高了水華發生的可能性。
[0003]底泥需氧量是指底泥在分解有機物的過程中，溶解氧在水體中被消耗吸收的速率。在湖泊或緩慢流動的河流中，或底泥具有聞有機質的河流中，底泥需氧量可能成為水體低溶解氧濃度的主要原因。低溶解氧濃度對魚類和其他水生生物是致命的。同時底泥需氧量是重要的溶解氧庫，是造成水體富營養化的重要原因，是受藻類沉降分解的強烈影響。減少藻類的數量，必須同時減少底泥需氧量。
[0004]大規模，穩定的測量底泥需氧量并不容易，一個是因為柔軟的底泥會將底泥需氧量測量設備沉入泥中，另外一個原因是成功測量底泥需氧量，在底泥上的水體需要有足夠的含氧量(>3.0mg/L),因為防止底泥表面的微生物開始厭氧分解，也因為高于3.0mg/L,溶解氧的降解速率是線性的，而低于3.0mg/L,溶解氧的降解速率是非線性的，隨著溶解氧量的降低而無限接近于0。
[0005]原位底泥需氧量測量的裝置必須是能夠分離一定數量的水，分離一定面積的底泥，最少程度地攪起或影響底泥，最少程度地影響底棲生物，以及最少程度地改變周圍的環境。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種用于原位測量底泥需氧量的方法和裝置。該裝置包括:底部開口的不透明塑料箱、多參數水質監測儀、墊圈、多參數水質監測儀的固定裝置、排水泵、微孔水流發散器、變阻器、塑料墊板、角鐵、和觀察孔、手繩組成。不透明塑料箱通過角鐵與塑料墊板固定；多參數水質監測儀通過墊圈固定在透明塑料箱的正中間，再由角架固定；排水泵也固定在塑料箱上，出水口通過分流器(4通管)與三個(或多個)微孔水流發散器相連；塑料箱上有觀察孔，塑料箱兩端裝有手繩。
[0007]上述裝置中，塑料箱的主體結構是由PVC、ABS等耐腐蝕，強度大的材料制成，塑料箱為不透明結構，為了防止箱體內進行光合作用影響測定結果。塑料箱面積固定，開口底部朝向底泥(見圖1)為了分離一個已知體積和底面積的水體。
[0008]上述裝置中，多參數水質監測儀通過墊圈和固定裝置與塑料箱相連，且垂直立于箱體的中間(見圖1)，多參數水質監測儀可以監測溫度、溶解氧、混濁度、電導率、pH等，這種多參數水質監測儀能夠監測到低流速的水溶解氧，并且溶解氧數據不受水流變化的影響而產生較大的波動。多參數水質監測儀可編程，且能每5分鐘自動記錄數據達兩個小時以上。
[0009]上述裝置中，排水泵的入水口朝向箱體內，而出水口與微孔水流發散器相連。排水泵將箱體內的水泵出，然后通過微孔水流發散器重新回流到箱體內。排水泵由可充電電池驅動，這種設計可有效地混合分離開來的水體，且最小限度地減少底泥的攪動。
[0010]上述裝置中，排水泵上裝有變阻器，由于調節控制排水泵的水流和箱內水體循環的速度。控制排水泵的流速能夠使箱體內的水流充分混合且模擬日常底泥附近的水流速度。研究表明，流速在3cm/s和6cm/s的時候，并不會影響底泥需氧量的測定。
[0011]上述裝置中，塑料箱下方裝有角鐵，用于插入底泥層和完全密閉和封蓋需要研究的指定面積底泥和指定體積的水體。
[0012]上述裝置中，角鐵下方有塑料墊板的支撐裝置，塑料墊板為箱體提供額外的支撐表面積，能夠使箱體穩定地沉降在底泥之上，而不需要提供額外的用力。角鐵和墊板能夠使裝置正好沉降于底泥之上，而不是深入底泥層，造成測量底泥需氧量的誤差。
[0013]上述裝置中，箱體表面裝有可開合的觀察孔，觀察孔用來觀察裝置放置后箱體內部的渾濁度，保證底泥在放置和數據測量期間沒有大范圍的擾動。
[0014]上述裝置中，塑料箱左右裝有手繩，方便于工作人員放置于底泥之上，而不強烈攪起和影響底泥。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
1.測量面積固定:本裝置能夠封閉固定體積的水體以及固定面積的底泥，便于以后的測量和計算。
[0016]2.最大限度減少底泥攪動:本裝置的微孔水流發散器能在回流箱體內水流的同時，最大限度地減少對底泥的攪動，以防止測量誤差。
[0017]3.模擬自然條件下的底部環境:控制排水泵的水流速度能模擬自然條件下的底泥上方的水流速度。
[0018]4.方便布置和觀察:本裝置可安裝觀察孔和手繩，便于觀察和布置。
[0019]5.靈敏且便于操作:多參數水質監測儀能夠監測和記錄低流速下的溶解氧數據，適用于水流速度較慢的底泥附近環境，且能固定間隔連續自動監測。同時，多參數儀和排水泵均使用可充電源，無須外接電源。
【附圖說明】
[0020]本發明的上述優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是整個裝置的結構說明，圖中標記1.多參數水質監測儀2.墊圈3.排水泵
4.手繩5.箱體6.塑料墊板7.固定腳架8.多參數探頭9.微孔水流發散器10.角鐵
11.觀察孔圖2是排水泵和微孔水流發散器的結構說明，圖中標記:13.排水泵14.微孔水流發散器。
【具體實施方式】
[0021]下面描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為發明的限制。
[0022]在本發明的描述中，術語“上”，“下”，“底”，“頂”，“前”，“后”，“內”，“外”，“橫”，“豎”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有的特定方位，以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0023]在本實施例中(見附圖1)，采用市場上定制的一個長56cmX寬21.5cm的黑色PVC塑料箱5，底部為空，該箱體可容納52升水以及封閉0.225 m2的底表面積，多參數水質監測儀1采用Hydrolab?公司的探頭，該公司的溶解氧探頭具有低流量溶解氧監測能力，多參數水質監測儀通過密封墊圈安裝在整個塑料箱的正中間，并且通過角架固定。該公司的多參數水質監測儀能夠使用內含蓄電池每隔5分鐘連續監測長達2個小時以上。排水泵13采用市場上常見的船用排水泵，該排水泵用12v可充電電池驅動，泵水速率為1360L/小時(23L/分鐘)，排水泵入水口置于箱體內，出水口通過塑料管件(直角彎管，四通)等與微孔水流發散器14相連。箱體的底部通過固定螺絲與角鐵10相連，然后角鐵固定在1 m2大小，6mm厚的塑料板上。箱體上可挖兩眼觀察孔11，觀察孔11用透明塑料蓋封閉。箱體兩側固定有手繩4。在淺水灘，專置的布置可由單人操作，在深水區，可用1~2名潛水員協同工作。布置前后，盡量避免攪起底泥。布置裝置后，應用排水泵對專置內部進行潤洗，15分鐘后，裝置內的水與裝置外環境的水達到大致相同的狀況。然后通過觀察孔確定無底泥泛起后，封閉觀察孔，滑動變阻器，將排水泵水流速度調節到與預先測量的近底泥水流速度相同，打開水質監測儀，記錄和讀數。
[0024]本發明的多個示意性實施例對本發明的【具體實施方式】進行了詳細的描述，但是本領域技術人員可以設計出多種其他的改進和實施例，這些改進和實施例將落在本發明原理的精神和范圍內。具體的，在前述公開，附圖以及權利要求的范圍內，可以在零部件和(或)從屬組合布局的布置方面作出合理的變型和改進，而不會脫離本發明的精神。
【主權項】
1.一種適用于河流、湖泊底泥需氧量測量的裝置，其特征在于使用不透明塑料箱和多參數水質監測儀，包括底部開口的不透明塑料箱、多參數水質監測儀、墊圈、多參數水質監測儀的固定裝置、排水泵、微孔水流發散器、變阻器、塑料墊板、角鐵、和觀察孔、手繩等組成，不透明塑料箱通過角鐵與塑料墊板固定；多參數水質監測儀通過墊圈固定在透明塑料箱的正中間，再由角架固定；排水泵也固定在塑料箱上，出水口通過分流器與三個(或多個)微孔水流發散器相連；塑料箱上有觀察孔，塑料箱兩端裝有手繩。2.根據權利要求1所述的裝置，不透明塑料箱可以是PVC，ABS等耐腐蝕，堅固的材料。3.根據權利要求1所述的裝置，多參數水質監測儀可以監測溫度、溶解氧、電導率、混濁度、pH等，且能夠記錄和儲存較長時間的數據，同時，多參數水質監測儀能夠監測低的水流數據，并且不受水流變化的影響。4.根據權利要求1所述的裝置，多參數水質監測儀通過墊圈和固定裝置固定在塑料箱上。5.根據權利要求1所述的裝置，排水泵具有可充電電池，并且出水口一端與水流發散器相連。6.根據權利要求1所述的裝置，排水泵上裝有變阻器，用于控制排水泵的水流和箱內水循環的速度。7.根據權利要求1所述的裝置，塑料箱下方裝有角鐵，用于插入和密閉塑料箱。8.根據權利要求1所述的裝置，角鐵下方有塑料墊板支撐裝置。9.根據權利要求1所述的裝置，塑料箱上裝有可開合的觀察孔。10.根據權利要求1所述的裝置，塑料箱左右裝有手繩。
【專利摘要】本發明公開了一種用于河湖底部需氧量測量的方法和裝置，屬于環保水質監測技術領域。主要應用于湖泊、河流、水庫、池塘、景觀水等地表水體的底泥水質監測。該裝置由不透明塑料箱、多參數水質監測儀、墊圈、固定裝置、排水泵、微孔水流發散器、變阻器、塑料墊板、角鐵、觀察孔、手繩等組成。系統能夠平穩沉降在底泥層上，能夠對要觀測的目標底泥完全密封，能夠連續監測溶解氧濃度達兩個小時以上，能夠適應不同深度水體的監測需求，在河湖水質監測領域有較大的發展空間。
【IPC分類】G01N33/18
【公開號】CN105486827
【申請號】CN201410468998
【發明人】鄭偉
【申請人】鄭偉
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2014年9月16日