一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法与流程

本发明涉及一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法，适用于测定污染物质如化学品和农药等对浮游动植物的定性定量检测。

背景技术：

稻田在人工湿地中有重要地位，2015年，我国稻谷面积约3021.32万hm²(中华人民共和国国家统计局，2015)。我国稻田湿地主要分布在长江中下游地区、东北三江平原区，其次是我国西南、华南等地区，黄淮海地区、青藏高寒区等也有少量分布，多为灌溉型稻田。长江中下游地区是我国著名的稻谷生产基地，长江及其众多支流泛滥而成的河湖湿地，使得该地区成为我国稻田面积最集中的地区，也是一个巨大的自然一人工复合湿地农业生态系统。

我国是水稻生产消费大国，水稻生产过程中农药使用量也相当大，2010年，农药有效成分在水稻上登记使用的共214种，而截至2015年1月，这一数据上升至327种，增量达到50％(中国农药信息网)。但是，农药作为一类有毒化学物质，提高作物产量的同时若使用不当易造成环境污染和生态破坏，对生物多样性构成威胁。根据国家统计局数据，2012年我国农药使用量达到180多万吨，而利用率仅为30％左右，流失的农药逸散在环境中，成为稻产区农业面源污染的重要源头。目前已发现农药在稻田生态系统区域的土壤、水体、沉积物等多环境介质中有蓄积现象。

要进行污染分析，就需要对这些介质采集样品，土壤样品采集有成熟的技术，而水样的采集还比较混乱，大多数采用水瓢直接舀水，最直接影响就是对水体中浮生动物产生扰动，致使研究结果不准确。本发明正是提供一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法来解决目前存在的问题，确保科研结果的准确性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种稻田湿地水样采集装置，包括透明容器，透明容器为一端敞口一端封闭的筒状结构，透明容器的敞口端设有漏斗形的进水结构，所述筒状结构的封闭端设有一个以上的出水口。

本发明中，所述进水结构为软质材料的进水结构。

本发明中，所述进水结构通过一个可拆卸的固定筐连接在透明容器的敞口端。

本发明中，进水结构的末端设有可拆卸的进水塞，从而可以在需要采集时打开进水塞，采集完毕后关闭进水塞。

本发明中，所述出水口包括第一出水口和第二出水口，其中第二出水口相对于第一出水口更靠近透明容器(1)的边缘。在实际使用中，第二出水口相对于第一出水口更靠近土壤层，第一出水口用于排出采集水，第二出水口用于清洗排出泥沙。

本发明中，第一出水口和第二出水口上设有可拆卸的活塞，可以在需要采集时打开活塞，采集完毕后关闭活塞。

本发明中，所述透明容器上设有固定架，固定架下端设有固定支脚，用于将所述透明容器固定在稻田湿地内。

本发明中，所述透明容器外设有尺度标识，用于进行采集水样体积的观察。

本发明还公开了采集稻田湿地水样的方法，包括以下步骤：

步骤一，设置一组采样点，样品采集时，打开透明容器的漏斗形的进水结构、第一出水口和第二出水口，将固定支脚插入土壤层，使得透明容器的进水结构位于稻田湿地的水位下方；一组采样点的数量至少为六个；

步骤二，样品收集时，使用进水塞将漏斗形的进水结构堵上，将透明容器靠近土层的第二出水口用活塞堵上，轻转透明容器，将收集到水样从第一出水口倒入采样瓶，确保沉积物尽量少带入采集样品中，影响观测。

本发明在不扰动浮浮游生物的状况下采集到样品，可以更客观的评价化学品及农药对稻田中浮游生物的影响。

本发明还公开了一种处理利用上述装置分析水样的方法，包括如下步骤：

A、样品收集时，带孔漏斗状盖子用塞子堵上，玻璃容器靠近土层的小孔用塞堵上。轻转玻璃容器，将收集到水样从另一个孔中倒入采样瓶，确保沉积物尽量少带入采集样品中，影响观测；

B、每样点取500nL水样放在水桶中混匀，取其中1L，用固定液固定，用于浮游植物计数；取剩余2L通过浮游生物筛过滤，并存储在固定液中；

C、浮游动物固定液：过网筛的浮游动物根据数量固定在不同体积固定液中，固定液配方为每升70％乙醇中加入40克蔗糖和40毫升甘油。

有益效果：本发明型满足浮游动植物影响水样采集时不受到人为扰动的影响，且易于观察到化学品或农药施入稻田后对浮游生物产生的不利影响，这些影响即可以定性观查到也可以定量测出。具体而言，本发明型的优点包括：

1、本装置方法简便易行，可操作性强。本装置结构简单、组装、制造和维护方便。

2、本装置能够同时用于测定多组样品检测。

3、本装置适用于野外水深10cm以下水层采样，确保了浮游生物接近外界的生长条件，同时便于观察化学品及农药对浮游生物产生的影响。

4、水样处理经本发明处理后样品可保存3～6个月，减少工作人员即时工作强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明型做更进一步的具体说明，本发明型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明装置的固定筐结构示意图。

图3为本发明装置的具孔带刻度玻璃容器的结构示意图。

图4为本发明装置的固定架和固定支脚的结构示意图。

图5为8次采样水体浮游植物的平均密度。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。本领域的技术人员容易理解，实施例仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：

如图1～图4所示，本发明公开了一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法，它包括直径约10cm，高度至少15cm的一侧开口的透明玻璃容器1，该容器具有体积刻度；玻璃容器另一侧具有两个出水孔5，6，两个孔均靠近透明容器1的侧壁边缘，实际使用中，出口孔6相对于出水孔5更靠近土壤层。两个出水孔5，6可以根据需要使用活塞封闭，塞体材质优选磨砂玻璃；每个玻璃容器1的敞口端设有漏斗形的进水结构2，进水结构2通过一个可拆卸的固定筐3连接在透明容器1的敞口端，进水结构2的末端设有可拆卸的进水塞4。

所述玻璃容器由不锈钢圈7及不锈钢手柄8固定在土壤内，其中不锈钢手柄8长度大于20cm.其中，所述的玻璃容器优选5～6个，玻璃容器无色便于观察采集到的水样体积及化学品和农药对浮游生物产生的影响。所述漏斗形的进水结构2优选软质塑料，置于玻璃容器的内漏斗状部分末端为进水口，所带进水口优选直径2cm钢圈，可用进水塞4封上。

透明玻璃容器1一次成型无黏结材料，壁厚优选2mm，具体厚度可根据实际采样条件而定。

本发明还公开了采用上述装置采集稻田湿地水样的方法，包括如下步骤：

步骤一，设置一组采样点，样品采集时，打开透明容器1的漏斗形的进水结构2、第一出水口5和第二出水口6，将固定支脚8插入土壤层，使得透明容器1的进水结构2位于稻田湿地的水位下方；一组采样点的数量至少为六个；

步骤二，样品收集时，使用进水塞4将漏斗形的进水结构2堵上，将透明容器1靠近土层的第二出水口6用活塞堵上，轻转透明容器1，将收集到水样从第一出水口5倒入采样瓶，确保沉积物尽量少带入采集样品中，影响观测。

实施例2：

如图1所示，本实施例包括如图3所示的具孔带刻度玻璃容器，如图2所示的固定筐，如图4所示的固定架和固定支脚。带刻度玻璃容器1所选材质为透明玻璃直径约10cm，高度至少15cm，该容器一次成型无黏结材料，壁厚优选1mm，具有体积刻度；玻璃容器2内采集受测定水样，其中，如图2所示，带孔漏斗状盖子包裹在玻璃容器的固定筐3优选软质透明塑料，置于玻璃容器的内漏斗状部分材质优选软质透明塑料，所带小孔优选直径2cm钢圈，可用塞子盖上。固定筐用于受测试水样在不受干扰状态下进入具孔带刻度玻璃容器。

在使用本实施例采集样品时，组装好采样装置，将装置用图4装置固定在土壤表层，根据观测面积确定采样数量，通常一个观察小区设六个采样点，田内准备灌水或已灌水，固定好后，带孔漏斗状盖子及玻璃容器底部的两个孔保持打开状态，研究人员离开布点区，稻田灌水后根据所设采样时间来收集样品。样品收集时，带孔漏斗状盖子用塞子堵上，玻璃容器靠近土层的小孔用塞堵上。轻转玻璃容器，将收集到水样从另一个孔中倒入采样瓶，确保沉积物尽量少带入采样品中，影响观测。

实施例3：

本实施例研究了48％毒死蜱乳油对水稻田中浮游生物的影响。毒死蜱是一种高效、广谱的有机磷类杀虫剂,主要用于防治水稻、果树、蔬菜、棉花、小麦、大豆、花生、茶叶、甘蔗等作物上的鳞翅目、鞘翅目、同翅目、半翅目害虫及害螨、蓟马等。然而,环境毒理学研究却发现,毒死蜱对生态环境具有潜在的危险性,室内毒理实验表明，毒死蜱对鱼的LC₅₀为1.33mg/L，属中毒农药；对大型溞EC₅₀(48h)小于1.2μg/L，属于剧毒农药；对藻类的EC₅₀(72h)为20.79mg/L，属于低毒农药。大型溞正是典型的浮游动物，而目前毒死蜱对稻田中浮游生物影响几乎没有报道。针对这种现状，本研究多次采集了稻田水样，对其中浮游生物进行定性定量分析，以其为毒死蜱农药合理使用提供技术支持。

1试验材料

1.1受试农药

48％毒死蜱乳油，购自扬州市苏灵化工有限公司。

1.2受试植物

武运梗23号水稻杂交种，购自常州市武进区农业科学研究所。

2试验方法

2.1样地布置

在监测区域内设对照田(未施用指定农药)，毒死蜱处理田、常规处理田(农民根据当地植保站指导正常喷施农药)。

对照(CK)田，试验期间不喷药，采样时间与毒死蜱同步；毒死蜱施用田，施药时间和当地常规用药喷洒时间一致，即常规药每喷一次就相应喷一次毒死蜱，以接近生物对毒死蜱的真实暴露条件。除喷药外，其它管理工作如浇水、施肥、人工除草，农户正常进行，农户对管理工作进行记录。

2.2采样时间

试验期间施药四次，分别于施药后第一天，第七天采集水样并进行分析，具体如下表。

表1采样时间安排

2.3水样采集

一个观察小区设六个采样点，田内灌水，使用本实施例采集样品，组装好采样装置，将装置定在土壤表层，固定好后，带孔漏斗状盖子及玻璃容器底部的两个孔保持打开状态，研究人员离开布点区，稻田灌水后根据所设采样时间来收集样品。

每样点取500nL水样放在水桶中混匀，取其中1L，用鲁格氏液固定，用于浮游植物计数；取剩余2L通过浮游生物筛过滤，并存储在固定液中。

2.4生物样品固定及计数

浮游植物固定及计数，一般1000毫升水样加15毫升鲁格氏液。放置于暗处静置24小时后，浓缩至100毫升，再次静置24小时后，浓缩至30毫升，将浓缩沉淀后水样充分摇匀后，立即用吸管吸出0.1mL样品，注入相应的计数框内，小心盖上盖玻片，在盖盖玻片时，要求计数框内没有气泡,样品不溢出计数框，然后在10x40倍显微镜下观察，结合水生生物图谱确定种类。

鲁格氏液配制方法：将6克碘化钾溶于20ml水中，待其完全溶解后，加入4克碘充分摇动，待碘全部溶解后定容到100ml即配成鲁哥氏液。

浮游动物固定及计数：过网筛的浮游动物根据数量固定在不同体积固定液中，固定液配方为每升70％乙醇中加入40克蔗糖和40毫升甘油。取1mL样品，注入计数框内在10x10倍显微镜下观察，结合水生生物图谱确定种类。

3试验结果

3.1浮游植物统计结果

对照田与毒死蜱处理田8次采样共获得浮游植物4门16属，见表2。

表2采样获得主要藻类

对照田与毒死蜱处理田8次采样获得水体浮游植物的平均密度如图5所示。

3.2浮游动物统计结果

对照田与毒死蜱处理田，经四次喷药后最后一次采样和浮游动物的种类和数量见表3，为每田块6个取样点浮游动物的平均头数。从表中可以看出两块田中的浮游动物群落主要由枝角类和烧足类组成。对照田与毒死蜱处理田浮游动物群落的组成与数量差异显著，在釆集到的枝角类和晓足类浮游动物中,对照田的浮游动物种类为3个属多毒死蜱处理田的2个属。

表3对照田与毒死蜱处理田浮游动物的种类和数量

4结果讨论

浮游生物在水域生态系统的食物链中占有重要地位：浮游植物作为生产者是第一环节，植食性浮游动物摄食浮游植物，是第2环节。浮游生物是水域生产力的基础:浮游植物的产量，决定着植食性浮游动物的产量,而后者又决定着小型鱼类的产量和大型鱼类的产量。因此，浮游生物是水生生态系统中重要的生物组成部分,其在物质转化、能量流动和信息传递等生态过程中起着至关重要的作用

上述试验结果表明，毒死蜱对浮游植物的影响不明显，主要是因为毒死蜱作为杀虫剂对植物的直接影响较小，仅通过间接影响到藻类的密度，毒死蜱喷施一天后对浮游动物的急性毒性较高，能明显影响到浮游动物的数量，减少对浮游植物的摄食。随着时间的推移，浮游动物的繁殖能力逐渐恢复，摄食量增大，因此对浮游植物的影响承拆线状。

本发明型提供了一种稻田湿地水样采集装置及采集水样处理方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。