1788 / 2019-08-29 14:45:25

基于渗透泵的水环境污染物采样器的研制及应用

18、地学仪器与系统 > 专题1：水体与湿地仪器

采样是水环境监测中的重要步骤，其在一定程度上决定了监测数据的数量和质量，新型采样器的研制是环境监测领域的重要研究方向之一。本研究基于渗透作用，采用反渗透（Reverse osmosis, RO）膜为作为渗透膜，利用离子交换树脂去除透过RO膜的离子，研制出结构简单、流速稳定、价格便宜且无需供电的新型渗透泵（Osmotic pump, OP），为OP的应用打下基础。
将OP与固相萃取（solid phase extraction, SPE）技术结合，研制了可以监测水体污染物时间加权平均浓度（Time-weighted average concentration, CTWA）的采样器。该采样器完全无需要供电，布放方便，且无需校正采样速率。将采样器布放于福建九龙江10天，监测河水中胺四种酰胺类除草剂。结果表明，采样器可以在实际水环境中正常运行，测得河水中除草剂的CTWA与高频率人工采样（1次/天）监测得到的CTWA之间的符合程度好，相对偏差仅为13%~26%，说明采样器采样监测结果代表性高，可以准确地反映水体的污染状况。
将OP作为采样和添加样品保存剂的动力，结合低功耗、干电池供电的气泡添加装置，研制可以监测水体污染物时间序列浓度（Time-series concentration, CTS）的采样器。将该采样器布放于福建九龙江，进行营养盐与重金属的时间序列采样监测。结果表明，采样频率为1次/天时采样器可正常工作20天以上，测得的河水中营养盐与重金属的CTS与人工采样监测得到的CTS的大小与变化趋势一致。采样器完全满足水环境中长期时间序列采样的要求，可以替代高频率的人工采样。
将上述两种采样器一同布放于福建省平和县锦溪中，同时采集河水中的农药、营养盐和重金属，每20天更换一次采样器，目前已连续运行5个月，获得大量的数据。这些结果充分证明了所研制采样器的优越性能，采样器可望成为水环境污染物监测的有力工具。