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高分辨孔隙水采样:原位同步采集土壤/沉积物中的孔隙水多元素

更新时间:2024-05-07   点击次数:39次

引言

孔隙水是地球水循环中的重要组成部分,它在地下水资源、土壤肥力以及环境污染等方面扮演着关键角色。高分辨孔隙水采样技术(HR-Peeper)是一种先进的分析方法,它能够从土壤或沉积物中提取并分析孔隙水样本,为我们提供了一个深入理解地下环境的窗口。本文将探讨HR-Peeper技术的原理、应用及其在地球科学领域的重要性。

HR-Peeper技术原理与发展

1976 年,Hesslein根据内外膜渗透平衡原理发明了Peeper采样技术,在研究孔隙水物化特性方面得到了广泛的应用。Peeper装置的主体由很多相同体积的小室组成,小室两侧分别覆盖一层滤膜(0.45μm),小室内预先封装采样介质(如去离子水或电解质溶液),并进行充氮去氧后插入沉积物中。利用滤膜的特性,使沉积物孔隙水中一些可溶离子和分子通过滤膜与Peeper装置中的采样介质进行物质交换,放置一段时间后达到平衡,通过测定小室内溶液浓度来计算孔隙水中离子浓度。

Peeper技术的主要优点是可以从湿地土壤或沉积物等环境界质中分离出可溶性目标物质,采样过程不影响环境界质的原有特性,不对环境造成污染。Peeper技术采样的空间分辨率一般为厘米级,平衡时间20d 以上,对于空间异质性异常突出、界面附近反应较为剧烈的沉积物而言,其时空分辨率是远远不够的,也使得通过孔隙水剖面计算得到的界面交换通量存在较大的误差。

针对以上不足,智感环境发明了高分辨Peeper(High-resolution Peeper, HR-Peeper),其突出优势是具有很高的时空分辨率,仅需要在沉积物中平衡2天,所获得目标物的垂向分辨率达到5mm,可用于检测孔隙水中30种以上的溶解态目标物,极大地满足了沉积物孔隙水快速、高分辨获取的要求。

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HR-Peeper结构

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HR-Peeper组装后实物图

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HR-Peeper装置的投放与回收

技术优势

1. 高空间分辨率:HR-Peeper技术能够提供特定深度层次的孔隙水样本,有助于理解地下环境中的垂直变化。

2. 原位分析:直接从地下环境中采样,避免了样品在采集和运输过程中可能发生的化学变化。

3. 环境扰动小。

4. 多指标可同步测定分析。