用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置及其使用方法，包括二維擴(kuò)散模型，所述二維擴(kuò)散模型包括：結(jié)合相(1)、擴(kuò)散層(2)；所述擴(kuò)散層(2)包覆住結(jié)合相(1)，水體中溶解態(tài)物質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散層(2)或者先經(jīng)擴(kuò)散區(qū)包裹層(6)再進(jìn)入擴(kuò)散層(2)后逐漸被結(jié)合相(1)吸附，并能夠通過(guò)該二維擴(kuò)散模型獲得水體溶解態(tài)物質(zhì)的濃度和采樣速率。本發(fā)明優(yōu)化了被動(dòng)采樣裝置的結(jié)構(gòu)，將一維擴(kuò)散模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S擴(kuò)散模型，減弱水流擾動(dòng)、泥沙淤積對(duì)采樣速率的影響，使得在不同采樣環(huán)境下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，采樣效率更高。
【專利說(shuō)明】
用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及，具體地，設(shè)及一種用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置及其使 用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于人類活動(dòng)干擾，W藥物與個(gè)人護(hù)理品（陸armaceuticals and化rsonal &re Products, PPCPs)為代表的新型有機(jī)污染物，包括抗生素、類固醇激素、降脂藥物、口服避孕 藥等持續(xù)排入自然水體，在水體中形成"偽持久性"效應(yīng)，對(duì)水環(huán)境、水生生物W及人類健康 都可能造成重大威脅。對(duì)于運(yùn)些污染物實(shí)施長(zhǎng)期、高效的監(jiān)測(cè)，是研究它們環(huán)境行為的關(guān)鍵 所在。水環(huán)境中傳統(tǒng)的、最常見(jiàn)的污染物監(jiān)測(cè)技術(shù)即大體積采集水樣，保存并運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn) 行一系列的過(guò)濾、萃取、凈化、濃縮與分析。然而，該方法只能對(duì)污染物的瞬間污染水平進(jìn)行 測(cè)定，不能反映現(xiàn)場(chǎng)污染物一定時(shí)期的濃度水平。雖然可W通過(guò)增加采樣頻率或連續(xù)采樣 的方式W獲得更為客觀準(zhǔn)確的污染數(shù)據(jù)，但其操作復(fù)雜度、工作量W及費(fèi)用也成倍上升，現(xiàn) 實(shí)中很能實(shí)現(xiàn)。被動(dòng)采樣技術(shù)則可W避免W上缺點(diǎn)，大大提高了監(jiān)測(cè)的可行度和可信度，并 可W大幅降低工作強(qiáng)度。
[0003] 由于野外的環(huán)境條件很難像實(shí)驗(yàn)室那樣可控，傳統(tǒng)被動(dòng)采樣方法易受環(huán)境條件影 響，特別是裝置周圍水體的擾動(dòng)會(huì)改變吸附相的擴(kuò)散邊界層(Diffusive Boundary Layer, 抓L)，進(jìn)而嚴(yán)重影響采樣速率。此外，泥沙和藻類在裝置表面的富集也會(huì)對(duì)采樣造成干擾。 因此，傳統(tǒng)被動(dòng)采樣技術(shù)的應(yīng)用受到嚴(yán)重限制。在傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)式富集采樣形式的基礎(chǔ)上，借 鑒已有的梯度擴(kuò)散薄膜技術(shù)(DifTusive Gradients in Thin Films，DGT)，極性有機(jī)污染 物綜合被動(dòng)式采樣技術(shù)(Polar Organic Qiemical Integrative SamplerJOCIS)，優(yōu)化被 動(dòng)采樣裝置的結(jié)構(gòu)，將一維擴(kuò)散模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S擴(kuò)散模型，減弱水流擾動(dòng)、泥沙渺積對(duì)采樣 速率的影響，達(dá)到不同采樣環(huán)境下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效性和可信性的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被 動(dòng)采樣裝置及其使用方法。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明提供的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，采用二維擴(kuò)散模 型，所述二維擴(kuò)散模型包括:結(jié)合相、擴(kuò)散層;所述擴(kuò)散層包覆住結(jié)合相，溶解態(tài)物質(zhì)進(jìn)入擴(kuò) 散層后逐漸被結(jié)合相吸附，并能夠通過(guò)該二維擴(kuò)散模型獲得水體溶解態(tài)物質(zhì)的濃度和采樣 速率。
[0006] 優(yōu)選地，還包括擴(kuò)散區(qū)包裹層，所述擴(kuò)散區(qū)包裹層包裹住整個(gè)二維擴(kuò)散模型的外 表面，用于通過(guò)溶解態(tài)物質(zhì)并阻擋水體中的懸浮顆粒物;所述擴(kuò)散區(qū)包裹層的結(jié)構(gòu)包括:濾 網(wǎng)、微孔濾膜、半透膜中的任一種形式。
[0007] 優(yōu)選地，所述二維擴(kuò)散模型呈圓柱體，結(jié)合相位于圓柱體軸屯、處，擴(kuò)散層包覆住結(jié) 合相，溶解態(tài)物質(zhì)沿二維擴(kuò)散模型的徑向從擴(kuò)散區(qū)包裹層經(jīng)擴(kuò)散層進(jìn)入結(jié)合相，在擴(kuò)散層 中形成穩(wěn)定的擴(kuò)散梯度。
[0008]優(yōu)選地，根據(jù)二維擴(kuò)散模型建立水體溶解態(tài)物質(zhì)濃度和采樣速率的計(jì)算公式，具 體地如下：
[0011] 式中：α表示水體中溶解態(tài)物質(zhì)的濃度，Rs表示被動(dòng)采樣裝置的采樣速率，Ar表示 擴(kuò)散層的厚度，δ表示擴(kuò)散邊界層的厚度，ro表示結(jié)合相的半徑，Ms為指定時(shí)間內(nèi)被動(dòng)被動(dòng)采 樣裝置中結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量，h為被動(dòng)采樣裝置高度，D為溶解態(tài)物質(zhì)在擴(kuò)散層中的擴(kuò) 散系數(shù)，D '為溶解態(tài)物質(zhì)在樣本中的擴(kuò)散系數(shù)，t為采樣時(shí)間。
[0012] 優(yōu)選地，包括支架、堵頭W及濾膜筒，所述濾膜筒包裹住二維擴(kuò)散模型，所述堵頭 位于濾膜筒的兩端，二維擴(kuò)散模型固定在所述支架上。
[0013] 優(yōu)選地，通過(guò)設(shè)置不同厚度的擴(kuò)散層能夠調(diào)節(jié)被動(dòng)采樣裝置的采樣速率。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明提供的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置的使用方法，包括如 下步驟：
[0015] 步驟1:獲得指定溫度下目標(biāo)物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)；
[0016] 步驟2:將被動(dòng)采樣裝置放入待監(jiān)測(cè)水體中，使得水體完全淹沒(méi)被動(dòng)采樣裝置；
[0017] 步驟3:記錄被動(dòng)采樣裝置放置在待測(cè)水體內(nèi)的時(shí)間及水體的溫度；
[001引步驟4:獲取一定時(shí)間后，結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量；
[0019] 步驟5:根據(jù)二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式獲得水體溶解態(tài)物質(zhì)濃度。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟4中二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式如下：
[0023] 式中：α表示水體中溶解態(tài)物質(zhì)的濃度，Rs表示被動(dòng)采樣裝置的采樣速率，Ar表示 擴(kuò)散層的厚度，δ表示擴(kuò)散邊界層的厚度，ro表示結(jié)合相的半徑，Ms為一定時(shí)間內(nèi)被動(dòng)被動(dòng)采 樣裝置中結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量，h為被動(dòng)采樣裝置高度，D為溶解態(tài)物質(zhì)在擴(kuò)散層中的擴(kuò) 散系數(shù)，D '為溶解態(tài)物質(zhì)在樣本中的擴(kuò)散系數(shù)，t為采樣時(shí)間。
[0024] 優(yōu)選地，在實(shí)際使用中，擴(kuò)散邊界層的厚度δ的值不易測(cè)定，當(dāng)處于在流動(dòng)性好的 水體環(huán)境時(shí)，忽略擴(kuò)散邊界層的厚度的影響，則步驟4中二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0028] 1、本發(fā)明提供的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置優(yōu)化被動(dòng)采樣裝置的 結(jié)構(gòu)，將一維擴(kuò)散模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S擴(kuò)散模型，減弱水流擾動(dòng)、泥沙渺積對(duì)采樣速率的影響， 提高不同采樣環(huán)境下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和可信性。
[0029] 2、本發(fā)明中的二維擴(kuò)散模型對(duì)擴(kuò)散邊界層δ波動(dòng)響應(yīng)更不敏感，因此能夠在很大 程度上提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性;具體地，二維擴(kuò)散模型的擴(kuò)散層由可W穩(wěn)定水流的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，擴(kuò) 散層材質(zhì)包括但不限于瓊脂糖凝膠，結(jié)合相由具有與目標(biāo)物質(zhì)快速結(jié)合作用的吸附劑構(gòu) 成，溶解態(tài)物質(zhì)在擴(kuò)散層中形成穩(wěn)定的擴(kuò)散梯度，通過(guò)控制運(yùn)些擴(kuò)散層的厚度，可W方便地 根據(jù)需求控制采樣速率。
[0030] 3、本發(fā)明提供的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置還設(shè)置有擴(kuò)散區(qū)包裹 層，該結(jié)構(gòu)包圍住擴(kuò)散層，能夠有效阻攔水體中懸浮顆粒物，并通過(guò)不同材料的選擇，可W 減少干擾物質(zhì)對(duì)擴(kuò)散層表面的附著，保證有效擴(kuò)散面積；當(dāng)擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)具備分離水體中物 質(zhì)的功能時(shí)，可W免去擴(kuò)散區(qū)包裹層。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 通過(guò)閱讀參照W下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0032] 圖1為傳統(tǒng)的一維擴(kuò)散模型被動(dòng)采樣器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明中的二維擴(kuò)散模型被動(dòng)采樣器的俯視圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明提供的被動(dòng)采樣裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖中；
[0036] 1-結(jié)合相；
[0037] 2-擴(kuò)散層；
[0038] 3-擴(kuò)散邊界層；
[0039] 4-樣本；
[0040] 5-支架；
[0041] 6-擴(kuò)散區(qū)包裹層。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。W下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變化和改進(jìn)。運(yùn)些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0043] 本發(fā)明將傳統(tǒng)被動(dòng)采樣的一維擴(kuò)散模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S擴(kuò)散模型，降低了實(shí)際擴(kuò)散層 厚度變化導(dǎo)致的采樣速率波動(dòng)。
[0044] W極性有機(jī)污染物綜合被動(dòng)式采樣技術(shù)(P0CIS)為例，采樣速率Rs是計(jì)算水體時(shí) 間加權(quán)平均(TWA)濃度的關(guān)鍵。Rs需要提前在實(shí)驗(yàn)室模擬的情況下得到，然后再放置于野外 環(huán)境，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室得到的Rs來(lái)估算野外環(huán)境的濃度。由于實(shí)驗(yàn)室和野外的水動(dòng)力條件相差 較大，野外的實(shí)際采樣速率通常遠(yuǎn)高于實(shí)驗(yàn)室測(cè)得值，原因在于實(shí)驗(yàn)室的水流較野外更加 穩(wěn)定，吸附區(qū)域表層形成了較厚的擴(kuò)散邊界層，抑制了污染物向被動(dòng)采樣器的擴(kuò)散。
[0045] 如圖1所示，為傳統(tǒng)一維被動(dòng)采樣器示意圖，污染物分子經(jīng)過(guò)擴(kuò)散邊界層層和擴(kuò)散 層到達(dá)結(jié)合相。水體中污染物的濃度CwW及采樣速率Rs可用W下兩個(gè)公式計(jì)算：
[004引式中，Ms為一定時(shí)間內(nèi)被動(dòng)采樣器中結(jié)合相上污染物的質(zhì)量，Ag為采樣器擴(kuò)散層 的厚度，S為擴(kuò)散邊界層的厚度，D為污染物質(zhì)在擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系數(shù)，D '為污染物質(zhì)在水體 中的擴(kuò)散系數(shù)，A為采樣器的暴露面積，t為采樣時(shí)間。
[0049] 從運(yùn)公式（1)、公式(2)可W看出，不同水動(dòng)力條件下的野外環(huán)境使得擴(kuò)散邊界層 的厚度δ變化很大，直接影響RsW及水體濃度計(jì)算的準(zhǔn)確性。為了降低擴(kuò)散邊界層對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié) 果的影響，采取兩方面的方法：
[0050] 1)適當(dāng)增大擴(kuò)散層Ag;
[0051 ] 2)將一維擴(kuò)散模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S擴(kuò)散模型。
[0052] 如圖2表示為二維擴(kuò)散模型，二維被動(dòng)采樣器呈圓柱體，污染物從圓柱體的外側(cè)面 擴(kuò)散進(jìn)入，通過(guò)半徑為A r的擴(kuò)散層，最后被半徑為ro的圓柱體結(jié)合相吸附。
[0053] 經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，在二維擴(kuò)散模型中，α和Rs的計(jì)算公式如下：
[0056] 式中，Ar為擴(kuò)散層半徑，ro為的圓柱體結(jié)合相半徑，h為采樣器高度。
[0057] 從公式(3)、公式(4)可W看出，在擴(kuò)散層厚度（Ag或Ar)明顯大于擴(kuò)散邊界層(δ) 時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的一維擴(kuò)散模型，二維擴(kuò)散模型對(duì)S波動(dòng)響應(yīng)更不敏感。因此，可W在很大程 度上提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
[005引具體地，二維擴(kuò)散模型的擴(kuò)散層的材質(zhì)包括:瓊脂糖凝膠，結(jié)合相為吸附劑，目標(biāo) 污染物在瓊脂糖凝膠中形成穩(wěn)定的擴(kuò)散梯度，通過(guò)控制擴(kuò)散層的厚度能夠改變采樣速率。
[0059] 還包括濾膜筒，所述濾膜筒包裹住被動(dòng)采樣器，所述濾膜筒由聚酸諷濾膜制成，能 夠降低水體中懸浮泥沙對(duì)被動(dòng)采樣器的干擾。被動(dòng)采樣器長(zhǎng)期暴露于水中，由于放置放向 的差異，結(jié)合相的膜表面會(huì)不同程度受到水體懸浮顆粒物附著的影響。運(yùn)些物質(zhì)的附著會(huì) 降低有效擴(kuò)散面積，并很可能會(huì)與結(jié)合相競(jìng)爭(zhēng)吸附有機(jī)物，進(jìn)而影響采樣器的采樣速率。
[0060] 為了盡可能地降低泥沙附著對(duì)采樣的影響，將包裹有濾膜筒的被動(dòng)采樣裝置豎直 放置在水中，使得泥沙不易在采樣裝置表面渺積W防止泥沙渺積對(duì)采樣的干擾。
[0061] 本發(fā)明在很大程度上解決了傳統(tǒng)被動(dòng)采樣技術(shù)誤差偏大，無(wú)法用于精確計(jì)算的問(wèn) 題，對(duì)被動(dòng)采樣技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用具有重要意義。
[0062] 具體地，如圖3所示，在本采樣裝置的設(shè)計(jì)中，凝膠柱體長(zhǎng)度為50mm，直徑為8mm，其 中擴(kuò)散凝膠層厚度分別為1.5mm，結(jié)合相直徑為5mm。將孔徑為0.4μπι聚酸諷制成長(zhǎng)度為 60mm，直徑為8mm圓筒。然后將凝膠柱填充進(jìn)入濾膜筒內(nèi)。在濾膜筒兩端填入厚度為5mm的 PTFE堵頭，最后將整個(gè)裝置固定在不誘鋼支架上。
[006引在25 ±rc的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，采用對(duì)乙酷氨基酪（Paracetamol)、卡馬西平 Karbamaz邱ine)、西米替下（Cimetidine)、地西泮（Diaz邱am)、奧美拉挫（Omeprazole)橫 胺甲惡挫（Sulfamethoxazole)、橫胺二甲喀（Sulfamethazine)和甲諷霉素 (Thiam地enicol)8種藥物作為目標(biāo)物，藥物溶液濃度為2(K)ng/L。
[0064] 將采樣裝置放置在含有化的藥物溶液的燒杯中，每1化更換一次溶液。使用磁力攬 拌器對(duì)溶液充分?jǐn)埌琛Ｈ芤褐刑砑?lOOmg/L的疊氮化鋼W避免細(xì)菌降解對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所有 實(shí)驗(yàn)過(guò)程避免陽(yáng)光照射，降低光降解。
[0065] 每24h取出一套采樣裝置，并對(duì)結(jié)合相中的吸附劑進(jìn)行萃取。萃取后的樣品經(jīng)過(guò)液 相色譜質(zhì)譜分析其中藥物目標(biāo)物的含量。經(jīng)過(guò)分析，8種藥物目標(biāo)物在本采樣裝置的擴(kuò)散系 數(shù)(D)和采樣速率(Rs)如下表所示。
[0066] 表1.目標(biāo)藥物的擴(kuò)散系數(shù)(D)和采樣速率(Rs)
[0067]
[0068] 綜上所述，本發(fā)明提供的采樣裝置可W廣泛應(yīng)用于河流、湖泊W及海洋中有機(jī)污 染物的監(jiān)測(cè)工作，尤其是懸沙濃度較高的水體中。該裝置制作簡(jiǎn)單、成本低廉、布設(shè)方便、分 析快捷，適用于長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守的采樣工作，且準(zhǔn)確性和可靠性較W往技術(shù)有進(jìn)一步提高， 有望將被動(dòng)采樣技術(shù)真正落實(shí)在實(shí)際使用中，成為環(huán)保監(jiān)測(cè)部口日常使用的監(jiān)測(cè)手段。
[0069] W上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，運(yùn)并不影 響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可W任意相 互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，采用二維擴(kuò)散模型，所 述二維擴(kuò)散模型包括:結(jié)合相（1)、擴(kuò)散層(2);所述擴(kuò)散層(2)包覆住結(jié)合相（1)，溶解態(tài)物 質(zhì)進(jìn)入擴(kuò)散層(2)后逐漸被結(jié)合相（1)吸附，并能夠通過(guò)該二維擴(kuò)散模型獲得水體溶解態(tài)物 質(zhì)的濃度和采樣速率。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，還包 括擴(kuò)散區(qū)包裹層(6)，所述擴(kuò)散區(qū)包裹層(6)包裹住整個(gè)二維擴(kuò)散模型的外表面，用于通過(guò) 溶解態(tài)物質(zhì)并阻擋水體中的懸浮顆粒物;所述擴(kuò)散區(qū)包裹層(6)的結(jié)構(gòu)包括:濾網(wǎng)、微孔濾 膜、半透膜中的任一種形式。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，所述 二維擴(kuò)散模型呈圓柱體，結(jié)合相（1)位于圓柱體軸心處，擴(kuò)散層(2)包覆住結(jié)合相（1)，溶解 態(tài)物質(zhì)沿二維擴(kuò)散模型的徑向從擴(kuò)散區(qū)包裹層(6)經(jīng)擴(kuò)散層(2)進(jìn)入結(jié)合相（1)，在擴(kuò)散層 (2)中形成穩(wěn)定的擴(kuò)散梯度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，根據(jù) 二維擴(kuò)散模型建立水體溶解態(tài)物質(zhì)濃度和采樣速率的計(jì)算公式，具體地如下：式中：Cw表不水體中溶解態(tài)物質(zhì)的濃度，Rs表不被動(dòng)米樣裝置的米樣速率，A r表不擴(kuò)散 層的厚度，S表示擴(kuò)散邊界層的厚度，r〇表示結(jié)合相的半徑，MsS指定時(shí)間內(nèi)被動(dòng)被動(dòng)采樣裝 置中結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量，h為被動(dòng)采樣裝置高度，D為溶解態(tài)物質(zhì)在擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系 數(shù)，D'為溶解態(tài)物質(zhì)在樣本中的擴(kuò)散系數(shù)，t為采樣時(shí)間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，包括 支架(5)、堵頭以及濾膜筒，所述濾膜筒包裹住二維擴(kuò)散模型，所述堵頭位于濾膜筒的兩端， 二維擴(kuò)散模型固定在所述支架(5)上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置，其特征在于，通過(guò) 設(shè)置不同厚度的擴(kuò)散層(2)能夠調(diào)節(jié)被動(dòng)采樣裝置的采樣速率。7. -種用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置的使用方法，其特征在于，包括如下 步驟： 步驟1:獲得指定溫度下目標(biāo)物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)； 步驟2:將被動(dòng)采樣裝置放入待監(jiān)測(cè)水體中，使得水體完全淹沒(méi)被動(dòng)采樣裝置； 步驟3:記錄被動(dòng)采樣裝置放置在待測(cè)水體內(nèi)的時(shí)間及水體的溫度； 步驟4:獲取一定時(shí)間后，結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量； 步驟5:根據(jù)二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式獲得水體溶解態(tài)物質(zhì)濃度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置的使用方法，其特 征在于，所述步驟4中二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式如下：式中：Cw表不水體中溶解態(tài)物質(zhì)的濃度，Rs表不被動(dòng)米樣裝置的米樣速率，a r表不擴(kuò)散 層的厚度，S表示擴(kuò)散邊界層的厚度，r〇表示結(jié)合相的半徑，MsS-定時(shí)間內(nèi)被動(dòng)被動(dòng)采樣裝 置中結(jié)合相上目標(biāo)物的質(zhì)量，h為被動(dòng)采樣裝置高度，D為溶解態(tài)物質(zhì)在擴(kuò)散層中的擴(kuò)散系 數(shù)，D'為溶解態(tài)物質(zhì)在樣本中的擴(kuò)散系數(shù)，t為采樣時(shí)間。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于水體溶解態(tài)物質(zhì)監(jiān)測(cè)的被動(dòng)采樣裝置的使用方法，其特 征在于，在實(shí)際使用中，擴(kuò)散邊界層的厚度δ的值不易測(cè)定，當(dāng)處于在流動(dòng)性好的水體環(huán)境 時(shí)，忽略擴(kuò)散邊界層的厚度的影響，則步驟4中二維擴(kuò)散模型計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK105823652SQ201610307129
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】趙恒 , 欒華龍, 于鵬, 戰(zhàn)毅, 邢叢叢, 周俊良, 楊毅, 李道季
【申請(qǐng)人】華東師范大學(xué)