便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置制造方法
【專利摘要】一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，包括鉆頭部(1)和氣體采樣部(2)，其特征在于：所述鉆頭部(1)包括鉆頭尖(101)，鉆頭尖(101)上設(shè)有卡齒(101a)，鉆頭尖(101)上方是鉆頭連接部(102),鉆頭連接部(102)外側(cè)面上設(shè)有采樣進(jìn)氣孔(102a)，采樣進(jìn)氣孔(102a)通過鉆頭內(nèi)部孔道與鉆頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)貫通，取樣連接管(104)一端插入固定裝在鉆頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)內(nèi)，取樣連接管(104)穿過沖擊管(105)，本發(fā)明提供一種便攜式土壤氣體定量采樣裝置，能夠進(jìn)一步采集到土壤深處的氣體樣品，實(shí)現(xiàn)自動化控制采樣速度和氣體量從而采集到與真實(shí)狀況復(fù)合的氣體樣品，鉆頭可回收節(jié)約成本，提高采集的效率，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
【專利說明】便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體講就是涉及對地下土壤污染狀況進(jìn)行調(diào)查過程中用于土壤氣體采集的便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，各類工業(yè)制造業(yè)迅猛發(fā)展，伴隨著企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動而產(chǎn)生的土壤和地下水污染問題已經(jīng)成為當(dāng)今世界面臨的一個重要環(huán)境問題。其中，加油站、儲油庫等油品儲存場地是典型的土壤中油類污染的來源。這類油類有機(jī)污染場地土壤中含有發(fā)性有機(jī)物VOCs和半揮發(fā)性有機(jī)物SVOCs，當(dāng)油品發(fā)生滲漏時，這些污染物中的VOCs及SVOCs組分將會揮發(fā)至土壤氣體中，形成混有污染物的土壤氣體，因而采集土壤氣體樣并測定揮發(fā)性有機(jī)物是一種快速判定調(diào)查場地是否發(fā)生滲漏污染的快速調(diào)查方法。
[0003]中國專利2011159118設(shè)計的一種土壤氣體的收集裝置，用于土壤表層以下10cm的痕量氣體收集測定，該裝置由依次連接的無底面的圓錐臺狀氣室體下端口與管狀連接環(huán)一端直接相連，管狀固定管上端管口與管狀連接環(huán)的另一端呈套入式相連，并嵌入于設(shè)置在管狀連接環(huán)外壁上的斜面橡膠密封圈，進(jìn)而保證氣密性，管狀固定管的下端管口呈刀口狀，便于直接插入土壤。
[0004]現(xiàn)有的另一種緩沖式土壤氣體取樣裝置，用于土壤表層3-5cm內(nèi)溫室氣體N20、C02和ch4采樣，該裝置由注射器，閥門、抽氣口，抽氣導(dǎo)管，箱體，氣囊，水封槽，基座組成，由于其在箱體上增設(shè)了氣囊，故在整個貯存取樣的過程中、取樣過程中箱體內(nèi)外的氣壓通過氣囊緩沖調(diào)節(jié)后始終保持平衡狀態(tài)，防止了箱體向外或向內(nèi)的漏氣，保持了箱體內(nèi)貯存氣體的質(zhì)量；同時也克服了土壤氣體自然釋放受抑制的難題，提高了對土壤釋放氣體測定數(shù)據(jù)的可靠性。
[0005]以上研究的土壤氣體采樣均為人工收集，對于采樣的氣量和采樣速度的控制精度不高，并且采樣深度與場地污染調(diào)查時有所不同，對于污染場地調(diào)查時的土壤氣體采樣一般要在表層50cm以下收集氣體，且對米樣的氣量,米樣速度都有一定的要求，因此已有技術(shù)方案不適用于場地污染調(diào)查時的土壤氣體采樣。
[0006]而現(xiàn)有的適用于一般大氣的氣體采樣技術(shù)，如真空氣體采樣技術(shù)，由于其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，能夠在一定程度上控制采樣的量和采樣速度，一般的真空采樣箱其原理是使用真空泵將箱體內(nèi)空氣抽出形成負(fù)壓，樣品氣體由采樣口進(jìn)入氣袋，通過視窗口觀察氣袋的填充狀態(tài)，控制采樣充氣量不能超過采樣袋最大體積的80%。因此，現(xiàn)在將大氣采集技術(shù)用于土壤氣體采集，但是現(xiàn)有的氣體真空采樣裝置沒有配套的鉆孔和氣體收集裝置，用于土壤氣體采集時只能臨時另配其他鉆孔和收集裝置，一般的采樣箱本身也存在著一些缺陷，并不完全適用于土壤氣體采樣。主要問題如下:
[0007](1)采樣前，不能將氣體收集管路和氣袋內(nèi)的氣體排出，導(dǎo)致樣品不純，易受到干擾氣體的影響；
[0008](2)采樣時，采樣箱閉合后，僅憑視窗口，內(nèi)部無照明，導(dǎo)致難以觀察氣袋充氣量；[0009](3)采樣時，采樣速度不能控制，導(dǎo)致采集的樣品不符合土壤氣體采集對采樣速度的要求；
[0010](4)采樣時，氣袋的充氣量僅憑肉眼觀察來判斷，導(dǎo)致前后采集的氣袋充氣量不一致；
[0011](5)采樣完成后，用于鉆孔的鉆頭不能回收，導(dǎo)致采樣成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的土壤氣體定量采樣裝置自動化采集程度不高，采集到的土壤氣體深度不深，并且采集到氣體與實(shí)際狀況存在較大誤差的技術(shù)缺陷，提供一種便攜式土壤氣體定量采樣裝置，能夠進(jìn)一步采集到土壤深處的氣體樣品，控制采樣速度和氣體量從而采集到與真實(shí)狀況復(fù)合的氣體樣品，提高采集的效率。
[0013]技術(shù)方案
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，包括鉆頭部和氣體采樣部，其特征在于:所述鉆頭部包括鉆頭尖，鉆頭尖上設(shè)有卡齒，鉆頭尖上方是鉆頭連接部，鉆頭連接部外側(cè)面上設(shè)有采樣進(jìn)氣孔，采樣進(jìn)氣孔通過鉆頭內(nèi)部孔道與鉆頭尾部連接管安裝孔貫通，取樣連接管一端插入固定裝在鉆頭尾部連接管安裝孔內(nèi)，取樣連接管穿過沖擊管，沖擊管一端裝在鉆頭連接部上，沖擊管另一端裝有用于密封的氣密組件，取樣連接管穿過沖擊管后連接到氣體采樣部；
[0015]所述氣體采樣部包括采樣箱，采樣箱內(nèi)裝有采樣袋，采樣箱上與采樣袋對應(yīng)位置設(shè)有切斷電源繼發(fā)器，采樣箱外裝有二位五通氣路切換控制閥門，取樣連接管穿過沖擊管后的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門的進(jìn)氣口，二位五通氣路切換控制閥門的排氣口通過排氣連接管連接到真空泵上，采樣袋通過采樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門的采樣口，采樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門的采樣口，另一端伸入密封的采樣袋中，采樣箱上設(shè)有負(fù)壓孔，負(fù)壓孔上裝有負(fù)壓連接管，負(fù)壓連接管連接到真空泵上，真空泵有電源控制器提供電源，電源控制器通過切斷電源繼發(fā)器202控制開閉；
[0016]所述采樣箱上設(shè)有恒壓調(diào)節(jié)器，恒壓調(diào)節(jié)器裝在采樣箱箱壁上。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明提供一種便攜式土壤氣體定量采樣裝置，能夠進(jìn)一步采集到土壤深處的氣體樣品，實(shí)現(xiàn)自動化控制采樣速度和氣體量從而采集到與真實(shí)狀況復(fù)合的氣體樣品，鉆頭可回收節(jié)約成本，提高采集的效率，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖1是本發(fā)明中采樣箱打開后連接關(guān)系示意圖。
[0020]附圖2是本發(fā)明中鉆頭部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖3是本發(fā)明中氣密組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖4是本發(fā)明中沖擊槽管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖5是本發(fā)明中采樣箱主視方向結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例
[0026]如附圖1?5所示，一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，包括鉆頭部1和氣體采樣部2，其特征在于:所述鉆頭部1包括鉆頭尖101，鉆頭尖101上設(shè)有卡齒101a，鉆頭尖101上方是鉆頭連接部102，鉆頭連接部102外側(cè)面上設(shè)有采樣進(jìn)氣孔102a，采樣進(jìn)氣孔102a通過鉆頭內(nèi)部孔道與鉆頭尾部103連接管安裝孔103a貫通，取樣連接管104 —端插入固定裝在鉆頭尾部103連接管安裝孔103a內(nèi)，取樣連接管104穿過沖擊管105，沖擊管105 —端裝在鉆頭連接部102上，沖擊管105另一端裝有用于密封的氣密組件106，取樣連接管104穿過沖擊管105后連接到氣體采樣部2 ；
[0027]所述氣體采樣部2包括采樣箱201，采樣箱201內(nèi)裝有采樣袋201a，采樣箱201上與采樣袋201a對應(yīng)位置設(shè)有切斷電源繼發(fā)器202，采樣箱201外裝有二位五通氣路切換控制閥門203，取樣連接管104穿過沖擊管105后的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門203的進(jìn)氣口 203a，二位五通氣路切換控制閥門203的排氣口 203b通過排氣連接管連接到真空泵204上，采樣袋201a通過采樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門203的采樣口 203c，采樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門203的采樣口 203c，另一端伸入密封的采樣袋201a中，采樣箱201上設(shè)有負(fù)壓孔201b，負(fù)壓孔201b上裝有負(fù)壓連接管，負(fù)壓連接管連接到真空泵204上，真空泵204有電源控制器205提供電源，電源控制器205通過切斷電源繼發(fā)器202控制開閉；
[0028]所述采樣箱201上設(shè)有恒壓調(diào)節(jié)器206，恒壓調(diào)節(jié)器206裝在采樣箱201箱壁上。
[0029]進(jìn)一步，所述鉆頭連接部102與沖擊管105螺紋連接，連接處位于采樣進(jìn)氣孔102a下方，鉆頭連接部102上設(shè)有沖擊管導(dǎo)向部102b。
[0030]進(jìn)一步，所述氣密組件106包括氣密轉(zhuǎn)換頭106a，氣密轉(zhuǎn)換頭106a上連接有密封塞106b，氣密轉(zhuǎn)換頭106a裝在沖擊管105端頭上，取樣連接管104穿過氣密轉(zhuǎn)換頭106a和密封塞106b。
[0031]進(jìn)一步，所述沖擊管105還能夠與沖擊槽管107連接，沖擊槽管107—端套在沖擊管105外，沖擊鉆插入沖擊槽管107另一端中，取樣連接管104從沖擊槽管107上取樣管過孔107a穿出。
[0032]進(jìn)一步，所述采樣箱201內(nèi)設(shè)有照明設(shè)備3。
[0033]進(jìn)一步，所述采樣201箱上設(shè)有觀察窗208。
[0034]進(jìn)一步，所述沖擊管105為鋼管。
[0035]進(jìn)一步，所述采樣連接管、取樣連接管和負(fù)壓連接管都為PE軟管。
[0036]本發(fā)明的工作過程是:第一步是破土鉆孔和壓入鉆頭階段:使用沖擊鉆破開地表硬質(zhì)混凝土層、鉆孔。接著將鉆頭部1與取樣連接管104 —端連接，取樣連接管104穿過沖擊管105，并從沖擊槽管107上的孔穿出鉆頭部1和沖擊槽管107通過螺紋旋緊，然后使用沖擊鉆在沖擊槽管107向下施加壓力，將鉆頭部1垂向壓入已打出的孔內(nèi)，直到地面以下
0.5-lm深處(確保在潛水面之上),完成后取下沖擊槽管107,取下沖擊槽管107之后，要置換安裝成氣密組件106，取樣連接管104穿過氣密組件106與二位五通氣路切換閥門203連接上。
[0037]第二步是土壤氣體采集階段:按照圖1將設(shè)備管道接線連接，采樣時，先用手或借助扳手順時針旋沖擊管105，逐漸將鉆頭部1，由于卡齒101a的作用可將鉆頭固定在土壤中，旋轉(zhuǎn)鋼管即可將鉆頭旋脫脫離沖擊管105 ;然后將沖擊管105向上提起一小段距離，土壤氣體通過進(jìn)氣口進(jìn)入取樣連接管104。
[0038]樣品采樣袋201a袋接在采樣箱201內(nèi)樣品管道上，樣品采樣袋201a中心平放在切斷電源繼發(fā)器206下端，可根據(jù)氣袋大小，來調(diào)節(jié)切斷電源繼發(fā)器206所在的高度，在真空箱開啟的狀態(tài)下，按下箱體側(cè)面的電源控制器205上的開關(guān)按鈕，箱內(nèi)照明設(shè)備3啟動。將箱子合上扣緊。將箱子電線接通電源，真空泵204電源電線接在電源控制器205的真空泵電源插座上，泵處于關(guān)閉狀態(tài)。二位五通氣路切換控制閥門203先撥在負(fù)壓口。按下真空泵204上的啟動按鈕，真空泵204開始工作。采樣箱201內(nèi)被抽真空，同時在清洗樣品采樣袋201a和連接土壤的管道，等待數(shù)秒后將二位五通氣路切換控制閥門203撥至土壤氣體進(jìn)樣口。采樣箱201內(nèi)樣品采樣袋201a正式開始進(jìn)樣，進(jìn)樣的速度可以調(diào)節(jié)恒壓調(diào)節(jié)器207來控制采樣時間。進(jìn)樣過程中，操作人員還可以透過箱體上方的觀察窗208實(shí)時查看箱內(nèi)的氣體采樣情況。一旦樣品采樣袋201a進(jìn)樣充滿時，樣品采樣袋201a頂住箱體上方的切斷電源繼發(fā)器206，切斷電源繼發(fā)器206將信號反饋至電源控制器205，真空泵1204停止工作，箱內(nèi)照明設(shè)備3亦關(guān)閉。打開樣品采樣袋201a，立即關(guān)閉土壤樣品采樣袋201a的袋口閥門，并取出土壤氣體樣品袋，完成一個土壤氣體樣品收集。
[0039]第三步是鉆頭回收階段:首先將取樣連接管104從二位五通氣路切換控制閥門203上拔出，然后用手或借助扳手向下持續(xù)按住沖擊管105，并逆時針旋轉(zhuǎn)沖擊管105，直到旋緊地下的鉆頭部1，最后將沖擊管105和鉆頭部1 一起拔出地面，完成鉆頭回收。
[0040]本發(fā)明提供一種便攜式土壤氣體定量采樣裝置，能夠進(jìn)一步采集到土壤深處的氣體樣品，實(shí)現(xiàn)自動化控制采樣速度和氣體量從而采集到與真實(shí)狀況復(fù)合的氣體樣品，鉆頭可回收節(jié)約成本，提高采集的效率，整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，包括鉆頭部(1)和氣體采樣部(2)，其特征在于:所述鉆頭部(1)包括鉆頭尖(101)，鉆頭尖(101)上設(shè)有卡齒(101a)，鉆頭尖(101)上方是鉆頭連接部(102)，鉆頭連接部(102)外側(cè)面上設(shè)有采樣進(jìn)氣孔(102a)，采樣進(jìn)氣孔(102a)通過鉆頭內(nèi)部孔道與鉆頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)貫通，取樣連接管(104) —端插入固定裝在鉆頭尾部(103)連接管安裝孔(103a)內(nèi)，取樣連接管(104)穿過沖擊管(105)，沖擊管(105) —端裝在鉆頭連接部(102)上，沖擊管(105)另一端裝有用于密封的氣密組件(106)，取樣連接管(104)穿過沖擊管(105)后連接到氣體采樣部(2);所述氣體采樣部(2)包括采樣箱(201)，采樣箱(201)內(nèi)裝有采樣袋(201a)，采樣箱(201)上與采樣袋(201a)對應(yīng)位置設(shè)有切斷電源繼發(fā)器(202)，采樣箱(201)外裝有二位五通氣路切換控制閥門(203)，取樣連接管(104)穿過沖擊管(105)后的一端連接到二位五通氣路切換控制閥門(203)的進(jìn)氣口(203a)，二位五通氣路切換控制閥門(203)的排氣口(203b)通過排氣連接管連接到真空泵(204)上，采樣袋(201a)通過采樣連接管連接到二位五通氣路切換控制閥門(203)的采樣口(203c)，采樣連接管一端裝在二位五通氣路切換控制閥門(203)的采樣口 (203c)，另一端伸入密封的采樣袋(201a)中，采樣箱(201)上設(shè)有負(fù)壓孔(201b)，負(fù)壓孔(201b)上裝有負(fù)壓連接管，負(fù)壓連接管連接到真空泵(204)上，真空泵(204)有電源控制器(205)提供電源，電源控制器(205)通過切斷電源繼發(fā)器(202)控制開閉；所述采樣箱(201)上設(shè)有恒壓調(diào)節(jié)器(206)，恒壓調(diào)節(jié)器(206)裝在采樣箱(201)箱壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述鉆頭連接部(102)與沖擊管(105)螺紋連接，連接處位于采樣進(jìn)氣孔(102a)下方，鉆頭連接部(102)上設(shè)有沖擊管導(dǎo)向部(102b)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述氣密組件(106)包括氣密轉(zhuǎn)換頭(106a)，氣密轉(zhuǎn)換頭(106a)上連接有密封塞(106b)，氣密轉(zhuǎn)換頭(106a)裝在沖擊管(105)端頭上，取樣連接管(104)穿過氣密轉(zhuǎn)換頭(106a)和密封塞(106b)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述沖擊管(105)與沖擊槽管(107)連接，沖擊槽管(107) 一端套在沖擊管(105)外，沖擊鉆插入沖擊槽管(107)另一端中，取樣連接管(104)從沖擊槽管(107)上取樣管過孔(107a)穿出。
5.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述采樣箱(201)內(nèi)設(shè)有照明設(shè)備(3)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述采樣(201)箱上設(shè)有觀察窗(207)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述沖擊管(105)為鋼管。
8.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式可控自動化土壤氣體定量采樣裝置，其特征在于:所述采樣連接管、取樣連接管和負(fù)壓連接管都為PE軟管。
【文檔編號】G01N1/24GK103698167SQ201410003865
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月4日
【發(fā)明者】楊青, 孫從軍, 陳小華, 張輝, 季兆友 申請人:上海市環(huán)境科學(xué)研究院