土壤和沉積物中的孔隙水是連接地表與地下水的“隱形信使"，其化學成分直接反映了區(qū)域生物地球化學過程、污染物遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。然而，傳統(tǒng)孔隙水采樣方法常面臨樣本易受污染、氧化敏感組分失真、難以定點分層采樣等難題，影響分析數(shù)據(jù)的準確性。為解決這些痛點，中科智感（南京）環(huán)境科技有限公司自主研發(fā)了新一代抽濾式孔隙水采樣器（Suction Filter Sampler, SFS）。該產(chǎn)品通過全路徑防氧化、原位負壓抽濾和耐腐蝕設計等創(chuàng)新，為獲取真實純凈的孔隙水樣本提供了優(yōu)秀方案。下面將從技術原理、產(chǎn)品特點、應用場景、與傳統(tǒng)方法對比、同類產(chǎn)品比較以及用戶反饋等方面，對智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器進行全面解析。
智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器的工作原理是在土壤或沉積物中插入微孔濾管，利用負壓抽濾將孔隙水吸入采樣器，同時通過濾膜過濾去除顆粒雜質(zhì)，從而獲取溶解態(tài)的孔隙水樣品。具體過程為：在目標深度布設外徑僅約2.8 mm的多孔濾管，通過連接的導管施加負壓（例如利用注射器或真空瓶產(chǎn)生吸力），使周圍孔隙水透過濾管上的微孔滲入導管。濾管通常采用孔徑約0.40–0.45 μm的高分子微孔膜（如PVDF材質(zhì)），能夠截留大分子有機物、細菌和懸浮顆粒，只允許溶解態(tài)的水和溶質(zhì)通過，從而保證所采集樣品的純凈度。為防止采樣過程中氧氣對樣品的氧化干擾，該采樣器配備了全路徑防氧化保護單元：采樣前先用高純氮氣沖洗并排空整個管路內(nèi)的空氣，然后在持續(xù)惰性氣體氛圍下進行負壓抽濾，使樣品自始至終不與空氣接觸。這一設計有效避免了如Fe2?、S2?、溶解態(tài)金屬和揮發(fā)性有機物（VOCs）等易氧化組分在采樣過程中發(fā)生變化，確保分析結(jié)果能真實反映原位環(huán)境狀況?？傮w而言，智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器通過“插入濾管 + 負壓抽吸 + 膜過濾 + 惰性氣體保護"的組合技術，實現(xiàn)了對土壤/沉積物孔隙水的原位、定量、低擾動采集。
智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器在設計上突出了防氧化、高精度過濾和強環(huán)境適應性等特點，具體優(yōu)勢如下：
全路徑防氧化保護：采用惰性氣體（氮氣）預沖洗和保護技術，確保采樣管路和容器中無殘留空氣。在負壓抽濾過程中，系統(tǒng)全程維持惰性環(huán)境，使孔隙水樣品與氧氣隔絕。這一創(chuàng)新設計有效防止了樣品中易氧化成分（如亞鐵離子、硫化物、溶解態(tài)重金屬和揮發(fā)性有機物等）被空氣氧化，從而保證了后續(xù)分析數(shù)據(jù)的真實可靠。
高性能微孔濾膜：采樣器的核心部件——濾管，采用經(jīng)過特殊親水化處理的聚偏氟乙烯（PVDF）微孔濾膜。其孔徑嚴格控制在0.40–0.45 μm，能高效截留大分子有機物、細菌和懸浮顆粒，確保采集到的樣品為純凈的溶解態(tài)溶液。同時，優(yōu)化的膜結(jié)構(gòu)賦予濾管高通量特性，通水效率不低于10 mL/(min·cm2)，可在較短時間內(nèi)采集到足夠體積的水樣。此外，PVDF材料具有優(yōu)異的化學惰性，可耐受pH 1–14的強酸強堿環(huán)境以及多種有機溶劑，不會與水樣發(fā)生反應，避免了濾材對樣品的二次污染。
優(yōu)異的結(jié)構(gòu)強度與環(huán)境適應性：為適應野外復雜環(huán)境，濾管采用復合增強結(jié)構(gòu)，內(nèi)部嵌入高強度碳纖維棒作為支撐，使濾管軸向抗壓強度高達120 MPa，足以穿透硬度不超過3 MPa的硬質(zhì)沉積物或密實土壤。同時，濾管和導管材料均經(jīng)過優(yōu)化，可在-40 ℃至120 ℃的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。這意味著采樣器能在嚴寒、高溫等惡劣氣候條件下正常使用，并可耐受一定的土壤摩擦和沖擊，保證長期野外監(jiān)測的可靠性。
靈活的采樣模式：抽濾式孔隙水采樣器支持連續(xù)或間歇采樣模式，可根據(jù)研究需要靈活選擇。對于短期實驗或定點取樣，可采用注射器或真空瓶進行一次性的間歇采樣；對于長期監(jiān)測，可連接蠕動泵等裝置實現(xiàn)連續(xù)自動采樣，實時獲取孔隙水的動態(tài)變化數(shù)據(jù)。此外，采樣器各組件模塊化設計，可針對不同應用場景選配不同長度的濾管、導管以及采樣容器（如標準注射器、真空采水瓶或帶惰性氣體保護的采樣瓶等）。這種模塊化和可定制性使得產(chǎn)品能夠滿足實驗室模擬土柱、盆栽試驗以及野外現(xiàn)場監(jiān)測等多種需求。
操作簡便與重復使用：整套裝置結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，野外布設和取樣操作簡便。濾管插入土壤后，通過簡單的負壓裝置即可完成取樣，無需復雜動力設備。采樣完成后，濾管和導管可用去離子水沖洗干凈，晾干后可重復使用多次。PVDF濾膜本身具有抗酸抗堿、抗有機溶劑的特性，表面光滑不易附著污染物，摩擦系數(shù)和表面張力極低，易于清潔。因此，單個采樣器可在多個采樣點或多次監(jiān)測中反復利用，降低了單次采樣成本。需要注意的是，在田間長期布設時應防止采樣器受到鼠害、蟲咬或其他動物破壞。
下表匯總了智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器的主要技術參數(shù)：
憑借上述技術優(yōu)勢，智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器已在多個領域的科研和監(jiān)測項目中成功應用，為不同場景下的孔隙水研究提供了有力支撐。典型應用場景包括：
農(nóng)業(yè)與農(nóng)田生態(tài)：在農(nóng)田土壤中布設抽濾式采樣器，可定期采集不同深度的土壤孔隙水，分析其中的養(yǎng)分（如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷等）和污染物濃度。這有助于研究土壤養(yǎng)分的淋溶遷移規(guī)律，評估施肥效果并指導精準農(nóng)業(yè)管理。例如，在稻田中應用該采樣器，可獲取水稻根際土壤孔隙水中氮磷養(yǎng)分和重金屬的動態(tài)變化數(shù)據(jù)，為優(yōu)化施肥、減少面源污染提供科學依據(jù)。
濕地與湖泊生態(tài)：濕地和湖泊沉積物中的孔隙水對碳氮磷等元素的生物地球化學循環(huán)具有重要影響。利用抽濾式采樣器，可以在濕地灘涂、湖泊底泥中分層采集孔隙水，監(jiān)測溶解氧、氧化還原敏感物質(zhì)（如硫化物）以及有機質(zhì)等隨深度的分布。這些數(shù)據(jù)有助于揭示濕地“淹水-落干"周期中物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化機制，評估濕地修復工程的效果。目前該產(chǎn)品已在江蘇鹽城濱海濕地、云南滇池湖濱濕地等重大生態(tài)修復項目中應用，用于跟蹤孔隙水化學變化以評價修復措施的生態(tài)效益。
地下水與污染場地：在地下水監(jiān)測井或污染場地的包氣帶、含水層中，抽濾式孔隙水采樣器可用于獲取不同深度的孔隙水樣品，以研究污染物在地下環(huán)境中的遷移擴散。特別是在調(diào)查有機污染場地時，采樣器的全密閉防氧化設計能夠有效防止揮發(fā)性有機物揮發(fā)損失和還原性污染物被氧化，從而準確捕捉地下水中污染物的真實濃度和分布。通過對多深度孔隙水樣品的分析，可以繪制污染羽的濃度剖面圖，為地下水污染溯源和修復方案設計提供可靠依據(jù)。目前已有多家環(huán)境修復企業(yè)借助該采樣器完成了污染場地的調(diào)查與治理項目。
實驗室模擬研究：在室內(nèi)土柱實驗、根箱培養(yǎng)等模擬研究中，抽濾式孔隙水采樣器同樣大顯身手。研究者可以在實驗土柱的不同高度埋設采樣器，定期抽取孔隙水測定各項指標，從而動態(tài)監(jiān)測土壤-植物體系中養(yǎng)分或污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程。例如，在盆栽試驗中利用該采樣器監(jiān)測根際土壤溶液成分變化，可用于研究植物對養(yǎng)分的吸收和對污染物的響應。相較于破壞性采樣方法，原位采樣器能在不擾動土壤結(jié)構(gòu)的情況下多次取樣，獲取連續(xù)的實驗數(shù)據(jù)。
總的來說，從農(nóng)田土壤到濕地沉積物、從地下水監(jiān)測到實驗室模擬，智感環(huán)境抽濾式孔隙水采樣器憑借“微觀數(shù)據(jù)"的精準捕獲能力，正在為宏觀環(huán)境決策和科學研究提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。
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