刘建章

（山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队（山东省第四地质矿产勘查院），山东 潍坊 261000）

1 现有含重金属底泥采样技术的不足

现有的底泥采样器主要存在以下问题：第一是现有柱状采样器的管径一般为3cm～4cm，导致取出样品的质量过小，取样的效率低，一次取样所取出样品的质量并不能满足重金属分析所需，而且管径过小，在推进过程中非常容易破坏原状样的结构，无法得到准确的试验结果；第二是目前市场上的取土采样器大多靠单纯的人工下压，当遇到底部土样较硬时，单纯靠人工下压取土管切土困难，取土管无法沉入到预定的取样深度进行取样，且提管非常困难[1]。

2 锤击式底泥采样器的结构设计

图1为锤击式底泥采样器的结构示意图，包括滑动安装在一起的取样品管1和锤击组件；取土管1的一端设有一斜切面2，取土管1的另一端设有一与取土管1同轴设置的锤击座3，锤击座3上转动安装有一用于将取土管1内的土样分档推出的分档器4。锤击座3侧壁上固定有两个挂耳17，两根连接杆9分别转动安装于对应挂耳17上。图3为锤击座的结构示意图。

图2为图1中A处的结构放大图，取样品管1设置有斜切面2一端的管壁上设有一向内倾斜的收口12。收口12的倾斜角度为5°，取消了现有底泥采样器内的止回花瓣，加大了取土管的入土深度，在达到预定的取样深度后再继续往下加深0.3m，向内5°的收口有利于带土，保证取土管取样完成且能顺利将土样带出。如图2中a表示的收口的倾斜角度，即a=5°。取土管1的内径为10cm。现有底泥采样器的管径一般在3cm-4cm，本实用新型将取土管的直径增大到10cm，极大地增加了取土管一次取样所取到土样的质量，解决了取样数量少而无法满足金属分析所需的问题，有效提高了取样的效率。

取样品管的一端设有斜切面，在取样品管向下移动时取土管端部的斜切面更有利于切土，使取样品管更容易向下沉入底泥内，使得取土管可以顺利达到预定的取样深度，提高了锤击式底泥取土采样器的取样质量；取土管的另一端设有锤击座，锤击座与锤击组件的重力锤相适配，增加了锤击时重力锤与取土管之间的接触面积，保证重力锤可顺利多次对取土管进行锤击下沉，避免出现重力锤将取土管锤击损坏或者取土管倾斜的情况；锤击座上转动安装有一分档器，在取样完成后，工作人员可将撬棍插入到分档器不同的分档区内来推动活塞杆，来将土样从取土管内分档取出[2]。

图1 锤击式底泥采样器的结构示意图

图2 A处的结构放大图

图3 锤击座的结构示意图

3 锤击组件的结构设计

图3为锤击组件的结构示意图，包括滑动安装于取土管1内的锤杆5，锤杆5伸出取土管1的一端固定有一重力锤6，重力锤6的中部和锤杆5的中部共同贯穿设有一滑动腔7，滑动腔7内滑动安装有一与锤杆5固定在一起的活塞器8。锤杆5侧壁上设有一第一固定孔15，活塞杆13上设有若干个与第一固定孔15相适配的第二固定孔16，第一固定孔15通过一销轴与对应第二固定孔16固定在一起。工作人员可根据需要到达的预定取样深度来调整锤杆在活塞杆上的相对位置。采用的锤击式的取土管下压方式，解决了单纯靠人力下压的取土管下压方式，有效保证取土管可以沉入到预定深度进行取样，降低了工作人员的劳动强度。

4 分档器的结构设计

分档器4包括两根相互平行且转动安装于锤击座3上的连接杆9，两根连接杆9上共同固定有若干根相互平行的分档杆10，每一分档杆10均垂直于连接杆9，每相邻两分档杆10之间均形成一分档区11，在本实施例中，每相邻两分档杆10之间的距离为10cm。

活塞器8包括滑动安装于滑动腔7内的活塞杆13，活塞杆13的一端设置有一滑动安装于取土管1内的橡胶活塞14，在本实施例中，橡胶活塞14的直径与取土管1的内径相同，而且活塞杆13的长度是可以接长的。

5 底泥取土采样点的选取

根据调查情况，结合场地分区并根据测量做出的地形图和测量检测的断面，每个检测断面上布设2个取样点，其中河中心布设一个取样点，由此点垂直河流中心线偏移4.5m布设另一个取样点，相邻两个检测断面按偏移4.5m和-4.5m交替进行。用木桩在每一个取样点做标记，采集每个取样点的高程和坐标，并为取样位置做出标记，采取底泥柱状样。共布设190个检测断面，380个取样点。通过现场资料调查和对污染源的调查了解，污染深度约为0.4m左右，从而确定取样深度为0.5m～1.0m。将样品送至实验室后，首先选取河段上间隔1000m检测断面上的两个柱状样分层样品检测8种重金属（Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni），共计选取8个断面，16个柱状样；实验室对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni采用电感耦合等离子体质谱法测定，Hg、As采用原子荧光法测定，待确定污染因子种类后，再对剩余柱状样进行检测分析，进一步核实污染因子，并确定底泥柱状样品污染层厚度（即底泥界面至底泥最底污染分层间的厚度）[3]。

6 锤击式底泥采样器的使用方法如下

第一步，根据预定的取样深度，来选择锤杆5与活塞杆13之间的相对位置，调整好之后将销轴插入到第一固定孔15和对应的第二固定孔16内，使活塞杆13与锤杆5固定在一起。

第二步，将取土管1设置有斜切面2的一端竖直插入到底泥内，然后用手将重力锤6和锤杆5向上抽出使重力锤6远离锤击座3，松开手后重力锤6在重力的作用下向下砸向锤击座3，锤击座3在重力锤6向下的锤击作用下带动取土管1向下不断沉入底泥内，当取土管1沉入到预定的深度取到土样后，工作人员可握住锤击座3上的两个挂耳17将取土管1从底泥内向上提出。

第三步，将取土管1提出底泥后，把活塞杆13与锤杆5上的销轴取下，调整锤杆5与活塞杆13之间的相对位置，调整好之后再使用销轴将活塞杆13与锤杆5固定在一起，然后使用撬棍插入到对应的分档区11内推动活塞杆13移动，橡胶活塞14在活塞杆13的推动作用下将取土管1内取到的土样分档推出。

7 结语

锤击式底泥采样器，采用锤击式的取土管1下压方式，有效保证了取土管1可以沉入到预定深度进行取样，同时增大了取土管1的管径，解决了取样数量少而无法满足金属分析所需的问题，提高了取样的效率。