CN108333002A - Voc采集装置、voc采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于土壤及其地被植物释放的VOC采集装置和VOC采集方法，其中，VOC采集装置包括：集气腔；VOC采集管，VOC采集管的进口与集气腔的出气阀通过管路相连；第一阀，用于控制VOC采集管的进口的通断；气路管，气路管的进口与集气腔的出气阀通过管路相连；第二阀，用于控制气路管的进口的通断；气泵，具有泵入口和泵出口，泵入口通过管路与VOC采集管的出口及气路管的出口连接；泵出口与集气腔的进气阀之间还依次连接有干燥器和过滤器。通过本发明的技术方案，便于在野外对特定区域的土壤及其地被植物释放的VOC进行采集，并排除本底样品所含有的VOC的干扰，还可以根据气室内的湿度情况，采用不同的方式进行除湿处理。

Description

VOC采集装置、VOC采集方法

技术领域

本发明涉及气体采集技术领域，具体而言，涉及一种VOC采集装置和一种VOC采集方法。

背景技术

人在自然环境中进行活动时会接触到大量的VOC(volatile organic compound)，其主要成分是由植物叶片、凋落物等释放的一些有机化学物质，通常被划分为异戊二烯(isoprene)、单萜烯(monoterpene)和其他类VOCs(包括烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、有机酸以及一些含氮化合物等)三种类型，其中单萜烯等物质具有驱虫、抗菌、清洁空气等作用，对于人则可起到缓解疲劳、改善人体生理心理状态的作用，而异戊二烯及VOC的氧化产物则与全球气候变化息息相关。

土壤及地被植物释放VOC的研究对森林保健资源开发、土壤VOC污染修复评估、植源温室气体排放模型的完善及大气二次有机气溶胶转化形成机制等研究具有重大意义，但目前VOC采样方法及装置多用于乔灌木枝条释放VOC采样，无法对地被草本、矮灌及土壤释放的VOC进行特定取样，由传统静态箱改制的设备又普遍存在水汽积累严重、装置本身材料挥发污染及吸附残留等问题，严重影响样品采集及后续分析的精确性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种VOC采集装置。

本发明的另一个目的在于提供一种VOC采集方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种VOC采集装置，包括：集气腔，具有用于与土壤插接的插口，集气腔上设有进气阀及出气阀；VOC采集管，具有进口和出口，VOC采集管的进口与出气阀通过管路相连；第一阀，用于控制VOC采集管的进口的通断；气路管，具有进口和出口，气路管的进口与出气阀通过管路相连；第二阀，用于控制气路管的进口的通断；气泵，具有泵入口和泵出口，泵入口通过管路与VOC采集管的出口及气路管的出口连接；干燥器，具有进口和出口，干燥器的进口通过管路与泵出口连接；过滤器，具有进口和出口，过滤器的进口通过管路与干燥器的出口连接，过滤器的出口通过管路与进气阀连接。

本发明提供的上述实施例中的VOC采集装置，通过设有集气腔，且集气腔具有与土壤插接的插口，将插口插入土壤后，可以锁定插口内的区域，对该区域内的土壤和地被植物释放的VOC进行采集，避免插口外的环境中的其他VOC释放源对采样过程和采样结果产生干扰，提高对目标VOC采样的精确度，且集气腔采用插口的方式封闭目标采样区域，封闭方式简单可靠，对采样区域及周围环境扰动小，本底影响低且不受周围其他VOC释放源的影响，进一步提高了VOC采样的精确度，还保护了环境。

在VOC采集装置中设置VOC采集管与气路管，且VOC采集管的进口、气路管的进口同时与集气腔的出气阀相连，VOC采集管的出口、气路管的出口同时与气泵的泵入口相连，还设置了第一阀控制VOC采集管的进口的通断，设置了第二阀控制气路管的进口的通断，使VOC采集管与气路管成为相互并联的管路，从而可以通过第一阀、第二阀的通断，控制气流的不同走向。

在VOC采集装置中设置了气泵和干燥器及过滤器，可以通过气泵从集气腔中抽取气体，以实现气体流动进行采样的目的；还可以通过过滤器，并与上述并联的管路进行配合，实现采样前处理或对目标VOC进行采样的目的，并在采样过程中通过干燥器进行除湿，减少水汽降低过滤器的过滤效果的可能。

具体而言，当第一阀关闭，第二阀开启时，在气泵作用下，被封闭在集气腔内的环境背景气体可依次沿着集气腔的出气阀、第二阀、气路管、气泵、干燥器、过滤器、集气腔的进气阀进行流动，从而使集气腔内的环境背景气体中的VOC经过干燥器干燥，再经过过滤器充分过滤后，回到集气腔内，排除被集气腔所封闭的环境背景气体中的VOC的干扰，实现采样前处理，提高VOC采样的精确度。

干燥器可以去除集气腔内由植物蒸腾作用及土壤蒸发的多余水汽，保持VOC采集装置内湿度的相对稳定，减少对VOC采样结果的干扰，同时，干燥器设置在过滤器的上游，也使气体在通过过滤器中的活性炭颗粒时保持较为干燥的状态，避免活性炭颗粒受潮严重而使吸附效率下降，进而降低过滤效果。

进一步地，封闭在集气腔内的环境背景气体经过过滤后，已排除了环境背景气体中的VOC干扰，可以进行目标释放源的VOC采样，此时，开启第一阀，关闭第二阀，在气泵作用下，集气腔内的气体再次循环，但路线为集气腔的出气阀、第一阀、VOC采集管、气泵、干燥器、过滤器、集气腔的进气阀，气流循环路线通过VOC采集管，能够使经过采样前处理的集气腔气体中由目标释放源释放的VOC被VOC采集管吸收，实现采样目的。

需要特别指出的是，气泵由于材质、气密性等因素，在运行过程中，可能会产生一些VOC，因此在进行采样的循环路线中，气泵设置在VOC采集管与过滤器之间，即气泵位于VOC采集管的下游，使气泵所产生的VOC对VOC采集管的采样结果不产生干扰；过滤器设置在气泵的下游，使气泵产生的VOC能够被过滤器所吸收，从而在气流回到集气腔时，不再含有气泵所产生的VOC或者大幅减少了气泵所产生的VOC，从而在新一轮的采样循环中，可以减少气泵产生VOC对采样结果的干扰，提高采样结果的精确度。

还需要指出的是，VOC采集装置的集气腔设置了进气阀和出气阀，使流出集气腔出气阀的气体经过循环后又从进气阀回到集气腔内，形成完整的环形气路，可以保持集气腔内压强的平衡，使气体能够持续循环，进而能够在集气腔内的气体进行持续循环的过程中，对集气腔内的VOC进行反复抽取，避免腔内形成负压并提高采样精度和VOC采集管采样的富集量。

另外，本发明提供的上述实施例中的VOC采集装置还可以具有如下附加技术特征：

在本发明的一个技术方案中，集气腔包括：基座，具有内腔，基座上设有与内腔连通的插口；气室，通过可拆卸连接结构与基座的相连，且气室与内腔连通。

集气腔包括有基座和气室，基座的内腔与气室连通，且内腔还与插口连通，使插口插入土壤后，基座与气室所覆盖的范围内的土壤与地被植物释放的VOC被封闭在气室内，再通过气室的出气阀进入到VOC采集装置的循环管路中被采集吸附；基座与气室通过可拆卸连接，减小了单个部件的尺寸，便于携带和安装，且基座可长时间置于采样区域，减少对采样区域扰动；另外，由于植物与土壤都会持续的蒸发水汽，封闭的集气腔内水汽会逐渐增多，通过基座与气室可拆卸连接，可以在集气腔内水汽积累过多时，直接将气室拆下，快速除湿，减少集气腔内水汽累积对采样造成干扰的可能。

可选地，气室和/或基座为透明部件；和/或气室为上凸的半球形结构；和/或气室内表面与基座的内腔的结合处平滑过渡。

将气室和/或基座设置为透明部件，可以保持集气腔内的采样区域在原光照环境的条件下进行采样，并结合光照环境的测量手段，获取采样过程的光辐射数据，可为研究光辐射对土壤及地被植物释放VOC的影响提供数据，还便于直接观察集气腔内的水汽累积情况。

将气室设置为上凸的半球形结构，有利于气体的流动和收集，减少集气腔内的流动死角，从而提高VOC采样的精确度。

气室内表面与基座的内腔的接壤处平滑过渡，便于气室与基座的密封，减少外界气体对集气腔内气体的干扰，提高VOC采样的精确度，还可以减少气室内表面与基座的内腔的结合处的死角，提高气室内气体的流动性。

进一步地，还包括：温湿度测量装置，伸入气室内，用于测量气室内的温度和湿度。

通过在VOC采集装置中设置温湿度测量装置，并伸入气室内测量气室内的温度和湿度，便于获取采样过程中的气室内的温度、湿度数据，为研究土壤及地被植物释放VOC的规律及影响因素提供数据，还可以通过温湿度测量装置，检测集气腔内的湿度情况，以便在湿度较大影响采样结果时，进行除湿处理。

在上述任一技术方案中，还包括：第三三通管，设于干燥器的进口与泵出口之间的管路上，其中，第三三通管具有三个接口，分别为第五接口、第六接口、第七接口，第五接口通过管路与泵出口连接，第六接口通过管路与干燥器的进口连接；第六阀，设于第六接口处，用于控制第六接口的通断；第七阀，设于第七接口处，用于控制第七接口的通断。

第三三通管的第五接口与泵出口连接，第六接口与干燥器的进口连接，且设置第六阀控制第六接口的通断，设置第七阀控制第七接口的通断，便于在气室内的湿度较大时，可以通过关闭第六阀，开启第七阀，将湿度较大的气体通过第七接口排向外部环境以进行除湿，减少气室内的气体中的水汽对采样结果的干扰。

具体而言，水汽较多，需要进行除湿时，关闭第一阀、第三阀，第六阀，取下连接进气阀的管路，开启进气阀、出气阀、第二阀、第四阀和第七阀，再打开气泵，使集气腔内的气体从出气阀流入VOC采集装置的管路，并依次流经第二阀、气路管、第四阀、气泵、第七阀，从而使集气腔中的气体从第七接口向集气腔外排出，集气腔内的多余水汽也随之排出，而外部环境中的相对湿度较低的气体从进气阀进入气室，进而降低集气腔内的湿度，减少了对采样结果的干扰。

可选地，还包括：支架，包括底板及底板上的背板，过滤器及干燥器通过第一卡接结构卡接在背板上，气泵通过第二卡接结构卡接在底板上。

通过在VOC采集装置中设置包括底板和背板的支架，便于VOC采集装置的模块化设计和各个部件在野外的固定，减少野外作业时各种因素的干扰，携带方便，且不易损坏。过滤器和干燥器通过第一卡接结构卡接在背板上，气泵通过第二卡接结构卡接在底板上，使过滤器、干燥器和气泵能够快速方便的在支架上进行装拆，便于提高在野外工作的效率和便利。

进一步地，还包括：支架还包括设于背板顶端的固定平台，固定平台上设有用于安装光辐射探头的安装结构。

通过在支架上设置固定平台，便于根据具体需要在固定平台上设置与VOC采集配套的其他各种装置；在固定平台上设置用于安装光辐射探头的安装结构，便于在需要采样过程的光照数据时，在固定平台上安装光辐射探头以收集所需的光照数据，为研究土壤及地被植物释放VOC的规律及影响因素提供支持。

在上述任一技术方案中，还包括：第三阀，用于控制VOC采集管的出口的通断；第四阀，用于控制气路管的出口的通断。

通过设置第三阀来控制VOC采集管的出口的通断；设置第四阀来控制气路管的出口的通断，并结合第一阀、第二阀，可以实现VOC采集管与气路管的并联，从而在进行采集前处理时，第一阀和第三阀关闭，第二阀和第四阀开启，气流能够从集气腔经气路管流向干燥器、过滤器而得到过滤，减少了集气腔内环境背景气体中的VOC的干扰，同时，第三阀也关闭，还使气体不会从气路管经第三阀倒流向VOC采集管，进一步减少了集气腔内环境背景气体中的VOC的干扰；在进行目标VOC采样时，全部气流经VOC采集管流向气泵，而不会同时从VOC采集管和气路管同时流向气泵，提高了VOC采集管对土壤和地被植物释放的VOC收集的完整性。

在上述任一技术方案中，过滤器包括：过滤填充腔；过滤缓冲腔，过滤填充腔的两端分别设有过滤缓冲腔，且过滤填充腔与过滤缓冲腔连通，其中，过滤填充腔与过滤缓冲腔之间的连接部位呈收缩状，和/或过滤缓冲腔与过滤填充腔之间设有隔离层。

通过在过滤器中设置过滤填充腔，使过滤器中能够放置吸附VOC的材料，使集气腔内环境背景气体中的VOC和气泵所产生的VOC能够被吸附材料去除，从而减少对目标VOC采样结果的干扰；在过滤器中设置过滤缓冲腔，可以降低气流速度并使气流均匀通过过滤腔，增加吸附效果并减少高速气流对吸附材料的冲击，进而减少吸附材料被高速气流冲到VOC采集装置的循环管路中的可能，提升吸附效率的同时减少对采样结果的干扰；过滤填充腔与过滤缓冲腔之间的连接部位呈收缩状，进一步减少了填充腔内的吸附材料被冲击到循环管路中的可能，在过滤缓冲腔与过滤填充腔之间设有隔离层，更进一步地减少了吸附材料被冲击的可能。

本发明第二方面的技术方案提供了一种VOC采集方法，用于上述任一技术方案的VOC采集装置，VOC采集方法包括如下步骤：根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵的第一工作参数及第一工作时长；打开VOC采集装置的进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第六阀，关闭VOC采集装置的第一阀、第三阀和第七阀；控制气泵以第一工作参数持续运行第一工作时长。

VOC释放源种类不同，释放的VOC数量就会不同，被封闭在集气腔内的环境背景气体中的VOC含量也会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵的第一工作参数及第一工作时长，以确保在采集前完全去除集气腔内的环境背景气体中的VOC，减少对采样结果的干扰。

关闭VOC采集装置的第一阀、第三阀和第七阀，使气流不能通过VOC采集管；打开VOC采集装置的进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第六阀，并控制气泵以第一工作参数持续运行第一工作时长，集气腔内的气体能够沿气路管向干燥器、过滤器流动，最终回到集气腔进行循环；从而实现在采样前，去除集气腔内的环境背景气体中的VOC的目的。

在上述技术方案中，还包括：根据集气腔内的地被植物种类和数量，确定气泵的第二工作参数及第二工作时长；关闭第二阀、第四阀、第七阀，开启进气阀、出气阀、第一阀、第三阀、第六阀；控制气泵以第二工作参数持续运行第二工作时长。

地被植物的种类不同，数量不同，释放的VOC数量就会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔内的地被植物的种类和数量，确定VOC采集装置的气泵的第二工作参数及第二工作时长，以确保目标VOC采样的完整性和精确性。

关闭VOC采集装置的第二阀、第四阀、第七阀，使气路管被阻断，第三三通管向外部环境排汽的通路也被阻断；开启进气阀、出气阀、第一阀、第三阀、第六阀，气流能通过VOC采集管向干燥器、过滤器流动进行循环，从而实现在目标VOC的采样，且气泵所产生的VOC能够被过滤器吸收，减少了对VOC采样结果的干扰，并且采样后气流还流回集气腔，并进行新一轮的循环，从而可以保持集气腔内的压强平衡，气流能够多次循环流经VOC采集管，提高目标VOC的富集量和采集的完整性，以确保VOC采集管内的VOC含量能够达到检出限。

在上述第二方面的任一技术方案中，还包括：检测集气腔内的当前湿度；判断当前湿度是否超过预设湿度，若否，则继续检测集气腔内的当前湿度；若是，则关闭第一阀、第三阀，第六阀，并将连接进气阀的管路取下，开启进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第七阀；控制气泵运行，并继续检测集气腔内的当前湿度，直至当前湿度低于预设湿度。

集气腔内水汽过多时，会影响到目标VOC的采样结果，因此通过检测集气腔内的当前湿度，并与预设湿度进行比较，可以量化地监测集气腔内的湿度情况，并根据湿度情况做出对应的除湿措施。

具体而言，当前湿度未超过预设湿度时，可以不采取单独的除湿措施，利用干燥器吸附水汽即可，并继续检测湿度情况；当前湿度超过预设湿度时，则进行除湿处理，主要是通过关闭第一阀、第三阀、第六阀以使VOC采集管和干燥器、过滤器被阻断，取下连接进气阀的管路，并开启进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第七阀，并控制气泵运行，使集气腔内的气体从出气阀流入VOC采集装置的管路，并依次流经第二阀、气路管、第四阀、气泵、第七阀，从而使集气腔中的气体从第七接口向集气腔外排出，集气腔内的多余水汽也随之排出，而外部环境中的相对湿度较低的气体从进气阀进入气室，从而实现除湿处理，减少水汽对VOC采样结果的干扰。除湿过程中，持续检测集气腔内的当前湿度，当前湿度低于预设湿度时，即集气腔内的气体状态已恢复至与背景大气一致，可以停止除湿。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置的主视结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置的气室的俯视结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置中固定在支架上的部件的俯视结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置中固定在支架上的部件的主视结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置中固定在支架上的部件的左视结构示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置中固定在支架上的部件的右视结构示意图。

图7示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置插入土壤中的效果图；

图8示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置的气室和基座的主视加工图；

图9示出了根据本发明的实施例的VOC采集装置的气室的俯视加工图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的VOC采集方法的流程图；

图11示出了根据本发明的另一个实施例的VOC采集方法的流程图；

图12示出了根据本发明的又一个实施例的VOC采集方法的流程图。

其中，图1至图12中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100基座，1000插口，102气室，1020进气阀，1022出气阀，1024法兰，103密封垫圈，104温湿度测量装置，106第一三通管，1060第一阀，1062第二阀，108VOC采集管，110气路管，112第二三通管，1120第三阀，1122第四阀，114气泵，1140卡座，116第三三通管，1160第六阀，1162第七阀，118干燥器，1180第一进气缓冲腔，1182第一出气缓冲腔，1184干燥填充腔，120过滤器，1200第二进气缓冲腔，1202第二出气缓冲腔，1204过滤填充腔，122支架，1220背板，1222底板，1224固定平台，124固定卡扣。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图12描述根据本发明的一些实施例。

如图1至图9所示，根据本发明提出的第一个实施例的VOC采集装置，包括：集气腔，具有用于与土壤插接的插口1000，集气腔上设有进气阀1020及出气阀1022；VOC采集管108，具有进口和出口，VOC采集管108的进口与出气阀1022通过管路相连；第一阀1060，用于控制VOC采集管108的进口的通断；气路管110，具有进口和出口，气路管110的进口与出气阀1022通过管路相连；第二阀1062，用于控制气路管110的进口的通断；气泵114，具有泵入口和泵出口，泵入口通过管路与VOC采集管108的出口及气路管110的出口连接；干燥器118，具有进口和出口，干燥器118的进口通过管路与泵出口连接；过滤器120，具有进口和出口，过滤器120的进口通过管路与干燥器118的出口连接，过滤器120的出口通过管路与进气阀1020连接。

如图1所示，本发明提供的上述实施例中的VOC采集装置，通过设有集气腔，且集气腔具有与土壤插接的插口1000，将插口1000插入土壤后，可以锁定插口1000内的区域，对该区域内的土壤和地被植物释放的VOC进行采集，避免插口1000外的环境中的其他VOC释放源对采样过程和采样结果产生干扰，提高对目标VOC采样的精确度，且集气腔采用插口1000的方式封闭目标采样区域，封闭方式简单可靠，对采样区域及周围环境扰动小，本底影响低且不受周围其他VOC释放源的影响，进一步提高了VOC采样的精确度，还保护了环境。

如图1与图4所示，在VOC采集装置中设置VOC采集管108与气路管110，且VOC采集管108的进口、气路管110的进口同时与集气腔的出气阀1022相连，VOC采集管108的出口、气路管110的出口同时与气泵114的泵入口相连，还设置了第一阀1060控制VOC采集管108的进口的通断，设置了第二阀1062控制气路管110的进口的通断，使VOC采集管108与气路管110成为相互并联的管路，从而可以通过第一阀1060、第二阀1062的通断，控制气流的不同走向。

如图3与图4所示，在VOC采集装置中设置了气泵114和干燥器118及过滤器120，可以通过气泵114从集气腔中抽取气体，以实现气体流动进行采样的目的；还可以通过过滤器120，并与上述并联的管路进行配合，实现采样前处理或对目标VOC进行采样的目的，并在采样过程中通过干燥器118进行除湿，减少水汽降低过滤器的过滤效果的可能。

具体而言，当第一阀1060关闭，第二阀1062开启时，在气泵114作用下，被封闭在集气腔内的环境背景气体可依次沿着集气腔的出气阀1022、第二阀1062、气路管110、气泵114、干燥器118、过滤器120、集气腔的进气阀1020进行流动，从而使集气腔内的环境背景气体中的VOC经过干燥器118干燥，再经过过滤器120充分过滤后，回到集气腔内，排除被集气腔所封闭的环境背景气体中的VOC的干扰，实现采样前处理，提高VOC采样的精确度。

干燥器118可以去除集气腔内由植物蒸腾作用及土壤蒸发的多余水汽，保持VOC采集装置内湿度的相对稳定，减少对VOC采样结果的干扰，同时，干燥器118设置在过滤器120的上游，也使气体在通过过滤器120中的活性炭颗粒时保持较为干燥的状态，避免活性炭颗粒受潮严重而使吸附效率下降，进而降低过滤效果。

进一步地，封闭在集气腔内的环境背景气体经过过滤后，已排除了环境背景气体中的VOC干扰，可以进行目标释放源的VOC采样，此时，开启第一阀1060，关闭第二阀1062，在气泵114作用下，集气腔内的气体再次循环，但路线为集气腔的出气阀1022、第一阀1060、VOC采集管108、气泵114、干燥器118、过滤器120、集气腔的进气阀1020，气流循环路线通过VOC采集管108，能够使经过采样前处理的集气腔气体中由目标释放源释放的VOC被VOC采集管108吸收，实现采样目的。

需要特别指出的是，气泵114由于材质、气密性等因素，在运行过程中，可能会产生一些VOC，因此在进行采样的循环路线中，气泵114设置在VOC采集管108与过滤器120之间，即气泵114位于VOC采集管108的下游，使气泵114所产生的VOC对VOC采集管108的采样结果不产生干扰；过滤器120设置在气泵114的下游，使气泵114产生的VOC能够被过滤器120所吸收，从而在气流回到集气腔时，不再含有气泵114所产生的VOC或者大幅减少了气泵114所产生的VOC，从而在新一轮的采样循环中，可以减少气泵114产生VOC对采样结果的干扰，提高采样结果的精确度。

还需要指出的是，VOC采集装置的集气腔设置了进气阀1020和出气阀1022，使流出集气腔出气阀1022的气体经过循环后又从进气阀1020回到集气腔内，形成完整的环形气路，可以保持集气腔内压强的平衡，使气体能够持续循环，进而能够在集气腔内的气体进行持续循环的过程中，对集气腔内的VOC进行反复抽取，避免腔内形成负压并提高采样精度和VOC采集管采样的富集量。

在本发明的一个实施例中，集气腔包括：基座100，具有内腔，基座上设有与内腔连通的插口1000；气室102，通过可拆卸连接结构与基座100相连，且气室102与内腔连通。

如图1所示，集气腔包括有基座100和气室102，基座100的内腔与气室102连通，且内腔还与插口1000连通，使插口1000插入土壤后，基座100与气室102所覆盖的范围内的土壤与地被植物释放的VOC被封闭在气室102内，再通过气室102的出气阀1022进入到VOC采集装置的循环管路中被采集吸附；基座100与气室102通过可拆卸连接，减小了单个部件的尺寸，便于携带和安装，且基座100可长时间置于采样区域，减少对采样区域扰动；另外，由于植物与土壤都会持续的蒸发水汽，封闭的集气腔内水汽会逐渐增多，通过基座100与气室102可拆卸连接，可以在集气腔内水汽积累过多时，直接将气室102拆下，快速除湿，减少集气腔内水汽累积对采样造成干扰的可能。

如图1与图2所示，可选地，气室102和/或基座100为透明部件；和/或气室102为上凸的半球形结构；和/或气室102内表面与基座100的内腔的结合处平滑过渡。

将气室102和/或基座100设置为透明部件，可以保持集气腔内的采样区域在原光照环境的条件下进行采样，并结合光照环境的测量手段，例如光辐射探头和光辐射测量系统等方式，获取采样过程的光辐射数据，可为研究光环境对土壤及地被植物释放VOC的影响提供支持，还便于直接观察集气腔内的水汽累积情况。

将气室102设置为上凸的半球形结构，有利于气体的流动和收集，减少集气腔内的流动死角，从而提高VOC采样的精确度。

气室102内表面与基座100的内腔的结合处平滑过渡，便于气室102与基座100的密封，减少外界气体对集气腔内气体的干扰，提高VOC采样的精确度，还可以减少气室102内表面与基座100的内腔结合处的死角，提高气室102内气体的流动性。需要注意的是，气室102为上凸的半球形结构时，则要与气室102平滑过渡则必须为圆筒状，以与气室102的形状相适配。

进一步地，还包括：温湿度测量装置104，伸入气室102内，用于测量气室102内的温度和湿度。

通过在VOC采集装置中设置温湿度测量装置104，并伸入气室102内测量气室102内的温度和湿度，便于获取采样过程中的气室102内的温度、湿度数据，为研究土壤及地被植物释放VOC的规律及影响因素提供数据，还可以通过温湿度测量装置104，检测集气腔内的湿度情况，以便在湿度较大影响采样结果时，进行除湿处理。

如图4所示，在上述任一实施例中，还包括：第三三通管116，设于干燥器118的进口与泵出口之间的管路上，其中，第三三通管116具有三个接口，分别为第五接口、第六接口、第七接口，第五接口通过管路与泵出口连接，第六接口通过管路与干燥器118的进口连接；第六阀1160，设于第六接口处，用于控制第六接口的通断；第七阀1162，设于第七接口处，用于控制第七接口的通断。

第三三通管116的第五接口与泵出口连接，第六接口与干燥器118的进口连接，且设置第六阀1160控制第六接口的通断，设置第七阀1162控制第七接口的通断，便于在气室内的湿度较大时，可以通过关闭第六阀1160，开启第七阀1162，将湿度较大的气体通过第七接口排向外部环境以进行除湿，减少气室102内的气体中的水汽对采样结果的干扰。

具体而言，水汽较多，需要进行除湿时，关闭第一阀1060、第三阀1120，第六阀1160，取下连接进气阀1020的管路，开启进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122和第七阀1162，再打开气泵114，使集气腔内的气体从出气阀1022流入VOC采集装置的管路，并依次流经第二阀1062、气路管110、第四阀1122、气泵114和第七阀1162，从而使集气腔中的气体从第七接口向集气腔外排出，集气腔内的多余水汽也随之排出，而外部环境中的相对湿度较低的气体从进气阀1020进入气室，进而降低集气腔内的湿度，减少了对采样结果的干扰。

如图3、图4、图5与图6所示，可选地，还包括：支架122，包括底板1222及底板1222上的背板1220，过滤器120及干燥器118通过第一卡接结构卡接在背板1220上，气泵114通过第二卡接结构卡接在底板1222上。

通过在VOC采集装置中设置包括底板1222和背板1220的支架122，便于VOC采集装置的模块化设计和各个部件在野外的固定，减少野外作业时各种因素的干扰，携带方便，且不易损坏。过滤器120和干燥器118通过第一卡接结构卡接在背板1220上，气泵114通过第二卡接结构卡接在底板1222上，使过滤器120、干燥器118和气泵114能够快速方便的在支架122上进行装拆，便于提高在野外工作的效率和便利，其中，第一卡接结构优选为固定卡扣124，第二卡接结构优选为卡座1140。

进一步地，还包括：支架122还包括设于背板1220顶端的固定平台1224，固定平台1224上设有用于安装光辐射探头的安装结构。

通过在支架122上设置固定平台1224，便于根据具体需要在固定平台1224上设置与VOC采集配套的其他各种装置；在固定平台1224上设置用于安装光辐射探头的安装结构，便于在需要采样过程的光照数据时，在固定平台1224上安装光辐射探头以收集所需的光照数据，为研究土壤及地被植物释放VOC的规律及影响因素提供支持。

在上述任一实施例中，还包括：第三阀1120，用于控制VOC采集管108的出口的通断；第四阀1122，用于控制气路管110的出口的通断。

通过设置第三阀1120来控制VOC采集管108的出口的通断；设置第四阀1122来控制气路管的出口的通断，并结合第一阀1060、第二阀1062，可以实现VOC采集管108与气路管110的并联，从而在进行采集前处理时，第一阀1060和第三阀1120关闭，第二阀1062和第四阀1122开启，气流能够从集气腔经气路管110流向干燥器118、过滤器120而得到过滤，减少了集气腔内环境背景气体中的VOC的干扰，同时，第三阀1120也关闭，使气体不会从气路管110经第三阀1120倒流向VOC采集管108，进一步减少了集气腔内环境背景气体中的VOC的干扰；进行目标VOC采样时，全部气流经VOC采集管108流向气泵114，而不会从VOC采集管108和气路管110同时流向气泵114，提高了VOC采集管108对土壤和地被植物释放的VOC收集的完整性。

如图4所示，在上述任一实施例中，过滤器120包括：过滤填充腔1204，过滤填充腔1204的两端分别设有过滤缓冲腔，且过滤填充腔1204与过滤缓冲腔连通，其中，过滤填充腔1204与过滤缓冲腔之间的连接部位呈收缩状，和/或过滤缓冲腔与过滤填充腔1204之间设有隔离层。

通过在过滤器120中设置过滤填充腔1204，使过滤器120中能够放置吸附VOC的材料，使集气腔内环境背景气体中的VOC和气泵114所产生的VOC能够被吸附材料去除，从而减少对目标VOC采样结果的干扰；在过滤器120中设置过滤缓冲腔，可以降低气流速度并使气流均匀通过过滤腔，增加吸附效果并减少高速气流对吸附材料的冲击，进而减少吸附材料被高速气流冲到VOC采集装置的循环管路中的可能，提升吸附效率的同时减少对采样结果的干扰；过滤填充腔1204与过滤缓冲腔之间的连接部位呈收缩状，进一步减少了填充腔内的吸附材料被冲击到循环管路中的可能，在过滤缓冲腔与过滤填充腔1204之间设有隔离层，更进一步地减少了吸附材料被冲击的可能。

图10示出了根据本发明的一个实施例的VOC采集方法的流程图。

如图10所示，根据本发明的一个实施例提供了一种VOC采集方法，用于上述任一实施例的VOC采集装置，以进行采样前处理，具体包括如下步骤：根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵的第一工作参数及第一工作时长；打开VOC采集装置的进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第六阀1160，关闭VOC采集装置的第一阀1060、第三阀1120和第七阀1162；控制气泵以第一工作参数持续运行第一工作时长。

VOC释放源种类不同，释放的VOC数量就会不同，被封闭在集气腔内的环境背景气体中的VOC含量也会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵114的第一工作参数及第一工作时长，以确保在采集前完全去除集气腔内的环境背景气体中的VOC，减少对采样结果的干扰。

关闭VOC采集装置的第一阀1060、第三阀1120和第七阀1162，使气流不能通过VOC采集管108；打开VOC采集装置的进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第六阀1160，并控制气泵114以第一工作参数持续运行第一工作时长，集气腔内的气体能够沿气路管110向干燥器118、过滤器120流动，最终回到集气腔进行循环；从而实现在采样前，去除集气腔内的环境背景气体中的VOC的目的。

图11示出了根据本发明的另一个实施例的VOC采集方法的流程图。

如图11所示，在上述实施例的VOC采集方法中，进行VOC采集时的具体步骤包括：根据集气腔内的地被植物种类和数量，确定气泵的第二工作参数及第二工作时长；关闭第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162，开启进气阀1020、出气阀1022、第一阀1060、第三阀1120、第六阀1160；控制气泵以第二工作参数持续运行第二工作时长。

地被植物的种类不同，数量不同，释放的VOC数量就会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔内的地被植物的种类和数量，确定VOC采集装置的气泵114的第二工作参数及第二工作时长，以确保目标VOC采样的完整性和精确性。

关闭VOC采集装置的第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162，使气路管110被阻断，第三三通管116向外部环境排汽的通路也被阻断；开启进气阀1020、出气阀1022、第一阀1060、第三阀1120、第六阀1160，气流能通过VOC采集管108向干燥器118、过滤器120流动进行循环，从而实现在目标VOC的采样，且气泵114所产生的VOC能够被过滤器120吸收，减少了对VOC采样结果的干扰，并且采样后气流还流回集气腔，并进行新一轮的循环，从而可以保持集气腔内的压强平衡，气流能够多次循环流经VOC采集管108，提高目标VOC的富集量和采集的完整性，以确保VOC采集管内的VOC含量能够达到检出限。

图12示出了根据本发明的又一个实施例的VOC采集方法的流程图。

如图12所示，在上述任一实施例的VOC采集方法中，还包括除湿处理的方法，具体包括如下步骤：检测集气腔内的当前湿度；判断当前湿度是否超过预设湿度，若否，则继续检测集气腔内的当前湿度；若是，则关闭第一阀1060、第三阀1120，第六阀1160，并将连接进气阀1020的管路取下，开启进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162；控制气泵运行，并继续检测集气腔内的当前湿度，直至当前湿度低于预设湿度。

集气腔内水汽过多时，会影响到目标VOC的采样结果，因此通过检测集气腔内的当前湿度，并与预设湿度进行比较，可以量化地监测集气腔内的湿度情况，并根据湿度情况做出对应的除湿措施。

具体而言，当前湿度未超过预设湿度时，可以不采取单独的除湿措施，利用干燥器118吸附水汽即可，并继续检测湿度情况；当前湿度超过预设湿度时，则进行除湿处理，主要是通过关闭第一阀1060、第三阀1120、第六阀1160以使VOC采集管108和干燥器118、过滤器120被阻断，取下连接进气阀1020的管路，并开启进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162，并控制气泵运行，使集气腔内的气体从出气阀1022流入VOC采集装置的管路，并依次流经第二阀1062、气路管、第四阀1122、气泵、第七阀1162，从而使集气腔中的气体从第七接口向集气腔外排出，集气腔内的多余水汽也随之排出，而外部环境中的相对湿度较低的气体从进气阀1020进入气室，从而实现除湿处理，减少水汽对VOC采样结果的干扰。除湿过程中，持续检测集气腔内的当前湿度，当前湿度低于预设湿度时，即集气腔内的气体状态已恢复至与背景大气一致，可以停止除湿。

具体实施例

如图1至图9所示，根据本发明的一个具体实施例的VOC采集装置，如图1和图7、图8和图9所示，包括基座100和气室102，基座100为两端开口的圆筒，一端为用于与土壤插接的插口1000，另一端与气室102通过法兰1024栓接固定，使基座100的内腔与气室102连通；基座100与气室102之间还设有密封垫圈103，确保基座100与气室102连接的密封性。如图1和图2所示，气室102为透明的半球状，气室102上设有出气阀1022和进气阀1020，以及温湿度测量装置104。

VOC采集装置还包括VOC采集管108、气路管110、气泵114、干燥器118和过滤器120，其中，VOC采集管108与气路管110通过两个三通管并联，然后与气泵114、干燥器118、过滤器120依次连通。

具体而言，VOC采集管108的进口与气路管110的进口及气室102的出气阀1022通过第一三通管106连通，其中，第一三通管106具有三个接口，分别为第一接口、第二接口、进气口，其中，第一接口通过管路与VOC采集管108的进口连接，第二接口通过管路与气路管110的进口连接，进气口通过管路与出气阀1022连接，在第一接口与VOC采集管108的进口之间设有第一阀1060，以控制VOC采集管108的进口的通断；在第二接口与气路管110的进口之间设有第二阀1062，以控制气路管110的进口的通断；VOC采集管108的出口与气路管110的出口通过第二三通管112与气泵114的泵入口连接，其中，第二三通管112具有三个接口，分别为第三接口、第四接口和出气口，其中，第三接口通过管路与VOC采集管108的出口连接，第四接口通过管路与气路管110的出口连接，出气口通过管路与气泵114的泵入口连接；在第三接口与VOC采集管108的出口之间设有第三阀1120，以控制VOC采集管108的出口的通断，第四接口与气路管110的出口之间设有第四阀1122以控制气路管110的出口的通断。

气泵114还通过管路依次与干燥器118、过滤器120连通，过滤器120与气室102的进气阀1020连通，由此，从气室102、VOC采集管108、气路管110、气泵114、干燥器118和过滤器120之间形成两条独立的气体循环路线。

当需要进行VOC采集时，开启第一阀1060、第三阀1120，关闭第二阀1062、第四阀1122，气体流向依次为气室102的出气阀1022、第一三通管106、VOC采集管108、第二三通管112和气泵114、干燥器118、过滤器120以及气室102的进气阀1020；当需要在采集VOC之前先进行排除干扰的采集前处理时，关闭第一阀1060、第三阀1120，开启第二阀1062、第四阀1122，气体流向依次为气室102的出气阀1022、第一三通管106、气路管110、第二三通管112、气泵114、干燥器118、过滤器120以及气室102的进气阀1020。

如图4、图5、图6所示，为了便于拆装和携带，并减少野外地面不平整、杂物多等因素的干扰，本具体实施例的VOC采集装置还包括L型的支架122，气泵114通过卡座1140固定在支架122的底板1222上，过滤器120和干燥器118均通过不锈钢的固定卡扣124固定在支架122的背板1220上。

支架122还设有固定平台1224，固定平台1224上设有多个螺孔组成的安装结构，用于固定光辐射探头和光环境测量系统，光辐射探头和光环境测量系统用于测量和记录采样期间的光照环境数据，以便为研究光环境、温湿度对土壤及地被植物释放VOC的影响提供精准的数据支持。光环境测量系统优选为英国Skye公司生产的SpectroSense2光谱测量系统。

由于土壤和地被植物所挥发的气体中一般都含有水分，因此，在封闭的气室102中，随着时间的推移，气室102中的湿度会发生变化，通过透明的气室102可以肉眼对气室102内的情况进行观察，同时，还可以通过设置在气室102上的温湿度测量装置104读取气室102内具体的温度和湿度。当湿度较大时，可以进行除湿处理。

湿度不大时，通过干燥器118吸附水汽进行除湿即可；湿度较大时，可设置排汽阀进行除湿。

具体而言，在气泵114与干燥器118之间的管路上还设有第三三通管116，第三三通管116具有三个接口，分别为第五接口、第六接口、第七接口，第五接口通过管路与泵出口连接，第六接口通过管路与干燥器118的进口连接，第七接口直接通向外部环境；第六阀1160，设于第六接口处，用于控制第六接口的通断；第七阀1162，设于第七接口处，第七阀1162作为排汽阀，用于控制第七接口的通断。湿度较大，需要进行除湿处理时，关闭第一阀1060、第三阀1120、第六阀1160，并取下与气室102的进气阀1020相连的管路，开启进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122和第七阀1162，并打开气泵114，抽取气室102中的多余水汽，从第七阀1162排出，而外部环境中湿度较低的气体从进气阀1020进入气室102，使气室102内的湿度降低到与外部环境湿度相同。

湿度特别大时，可以将气室102与基座100直接拆开进行快速直接的除湿处理。

进一步地，如图8和图9所示，气室102底部的外径a优选采用30cm，法兰的外径b优选为380mm，并采用包括但不限于PVF、玻璃等不释放VOC的材料制作；出气阀1022、进气阀1020以及设于基座100与气室102之间的密封垫圈103的材料优选采用聚四氟乙烯，或者其他不释放VOC的材料制作，以减少VOC装置材质对VOC采集的影响。出气阀1022与进气阀1020的距离较大，以减少从进气阀1020进入气室内的气体直接流入出气阀1022的可能，其中，出气阀1022与进气阀1020的位置，优选为对称地设置在气室102的球面上，出气阀1022的中心线与进气阀1020的中心线均穿过气室102球面的球心，且两条中心线相交的角度为钝角。

如图8和图9所示，基座100为圆筒形，其内腔为圆筒形围设出的空间。基座100外径f优选为30cm，与气室102对应，从而基座100内腔与气室102内腔能够平滑过渡，基座100采用包括但不限于PVF、铝合金、不锈钢等不释放VOC的材料制作。基座100的长度d，根据采样区域的土壤条件选择10～30cm的不同规格，并根据采样区域监测时间的长短，将基座100长期埋入土壤中或临时掩埋。另外，根据采样区域的具体情况，也可以多个基座100配合一个气室102使用，以降低成本。

VOC采集管108选用金属材质的采样管，优选地，采用美国Camsco公司生产的Tenax金属材质采样管。

气泵114需具有调节采样时间及气流量的功能，优选地，采用北京劳保所生产的QC-1型大气采样仪。

如图4和图6所示，干燥器118采用玻璃、聚四氟乙烯等不释放VOC的材料制作，包括干燥填充腔1184和分别设于干燥填充腔1184两端的第一进气缓冲腔1180和第一出气缓冲腔1182；干燥填充腔1184的容积不小于250ml，干燥填充腔1184中填充有变色硅胶颗粒，且干燥填充腔1184与第一进气缓冲腔1180之间，与第一出气缓冲腔1182之间，均设有隔离层，以减少变色硅胶颗粒进入第一进气缓冲腔1180或第一出气缓冲腔中的可能。隔离层优选采用玻璃纤维，干燥填充腔1184内的变色硅胶颗粒可以吸附通过干燥器118的气体中的水分，使气室102的环境保持相对稳定的湿度，减少气室102内因植物蒸腾作用及土壤蒸发的多余水汽累积对采样造成的干扰，并通过颗粒颜色的变化，对硅胶颗粒进行更换以维持除湿效果。

如图4所示，过滤器120采用玻璃、聚四氟乙烯等不释放VOC的材料制作，包括过滤填充腔1204和分别设于过滤填充腔1204两端的第二进气缓冲腔1200和第二出气缓冲腔1202；过滤填充腔1204的容积不小于250ml，过滤填充腔1204中填充有活性炭颗粒，活性炭颗粒的粒径优选为0.25mm；过滤填充腔1204与第二进气缓冲腔1200之间、与第二出气缓冲腔1202之间均设有隔离层，以减少活性炭颗粒进入第二进气缓冲腔1200或第二出气缓冲腔1202中的可能。隔离层优选采用玻璃纤维，过滤填充腔1204内的活性炭可以吸附通过过滤器120的气体中的VOC，在采样前可以滤除气泵114、土壤表面可能具有的非目标VOC，确保气室102内的气体及VOC采样管所采的样品不受干扰，在采用过程中，也可以滤除气泵114所产生的VOC。

连接VOC采集装置的各个部件的管路，以及各个阀门也都采用包括但不限于聚四氟乙烯材料制作，以减少VOC采集装置自身对采样的干扰。

图10示出了根据本发明的一个实施例的VOC采集方法的流程图。

根据本发明的一个具体实施例的VOC采样方法，用于上述具体实施例的VOC采集装置，以进行采样前处理，如图10所示，包括如下步骤：

步骤S102：根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵的第一工作参数及第一工作时长；

VOC释放源种类不同，释放的VOC数量就会不同，被封闭在集气腔内的环境背景气体中的VOC含量也会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定VOC采集装置的气泵114的第一工作参数及第一工作时长，以确保在采集前完全去除集气腔内的环境背景气体中的VOC，减少对采样结果的干扰。具体而言，第一工作参数可以是气泵114的流量，流量越大，工作时长越长，则VOC采集装置内气流循环的次数越多，环境背景气体中的VOC被吸附得越充分。

步骤S104：打开VOC采集装置的进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第六阀，关闭VOC采集装置的第一阀、第三阀和第七阀；

打开VOC采集装置的进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第六阀1160，关闭VOC采集装置的第一阀1060、第三阀1120和第七阀1162，使集气腔、气路管110、气泵114、干燥器118、过滤器120之间形成循环通路，而VOC采集管108被阻断，从而在气体循环时，仅通过过滤器120中的活性炭吸附环境背景气体中VOC，而VOC采集管108不参与吸附，确保了后续进行目标VOC采样时，VOC采集管108的采样效果。

步骤S106：控制气泵以第一工作参数持续运行第一工作时长。

当控制气泵114以第一工作参数持续运行第一工作时长时，集气腔内的气体沿气路管110向干燥器118、过滤器120流动，最终回到集气腔进行循环；实现在采样前，去除集气腔内的环境背景气体中的VOC的目的。

图11示出了根据本发明的另一个实施例的VOC采集方法的流程图。

根据本发明的一个具体实施例的VOC采样方法，用于上述具体实施例的VOC采集装置，以进行VOC采样，如图11所示，包括如下步骤：

步骤202：根据集气腔内的地被植物种类和数量，确定气泵的第二工作参数及第二工作时长；

地被植物的种类不同，数量不同，释放的VOC数量就会不同，因此需要根据VOC采集装置的集气腔内的地被植物的种类和数量，确定VOC采集装置的气泵114的第二工作参数及第二工作时长，以确保目标VOC采样的完整性和精确性。具体而言，第二工作参数可以是气泵114的流量，流量越大，工作时长越长，则VOC采集装置内气流循环的次数越多，地被植物所释放的VOC被吸附的量就越多，其中，气泵114流量优选为不大于500毫升/分钟，在此流量下，集气腔内地被植物所释放的VOC被VOC采集管108所吸附的比例接近100％。

步骤204：关闭第二阀、第四阀、第七阀，开启进气阀、出气阀、第一阀、第三阀、第六阀；

关闭VOC采集装置的第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162，使气路管110被阻断，第三三通管116向外部环境排汽的通路也被阻断；开启进气阀1020、出气阀1022、第一阀1060、第三阀1120、第六阀1160，使VOC采集管108的两端分别与集气腔、气泵114连通，集气腔内的气流能通过VOC采集管108向气泵114流动进行循环，以实现VOC的采集。

步骤206：控制气泵以第二工作参数持续运行第二工作时长。

当控制气泵114以第二工作参数持续运行第二工作时长时，集气腔内的气体沿VOC采集管108向气泵114、干燥器118、过滤器120流动，最终回到集气腔进行循环，使地被植物和土壤释放的VOC在经过VOC采集管108时，能够被VOC采集管108吸附，实现目标VOC的采样；进一步地，循环过程中，气室102内植物蒸腾的水汽能够被干燥器118吸附而保持了气室的湿度，减少了对过滤器中活性炭的吸附性能的影响；气泵114所产生的VOC能够被过滤器120吸收，减少了对VOC采样结果的干扰，并且采样后气流还流回集气腔，形成完整的环形气路，并持续进行循环，从而可以保持集气腔内的压强平衡，气流多次循环流经VOC采集管108，提高目标VOC采集的富集量和完整性，确保VOC采集管108内的VOC含量能够达到检出限。

在进行目标VOC采样时，还通过VOC采集装置支架122上的光辐射探头和光辐射测量系统获取采样期间的光照数据，以及通过温湿度测量装置104获取采样期间，集气腔内的温度、湿度数据，以便为后续研究土壤及地被植物释放VOC的内在规律和影响因素提供数据支持。

图12示出了根据本发明的又一个实施例的VOC采集方法的流程图。

根据本发明的一个具体实施例的VOC采样方法，用于上述具体实施例的VOC采集装置，以进行除湿处理，如图12所示，包括如下步骤：

步骤302：检测集气腔内的当前湿度；

集气腔内水汽过多时，会影响到目标VOC的采样结果，因此通过温湿度检测装置104检测集气腔内的当前湿度，并与预设湿度进行比较，可以量化地监测集气腔内的湿度情况，并根据湿度情况做出对应的除湿措施。

对于湿度的控制，主要依据温湿度测量装置上湿度的读数而确定是否进行除湿处理，也可以通过采样间隙的时长来确定是否进行除湿处理。

步骤304：判断当前湿度是否超过预设湿度，若否，则继续检测集气腔内的当前湿度；

当前湿度未超过预设湿度时，或者采样间隙非常短时，说明集气腔内的水汽累积情况不足以对目标VOC采样结果产生干扰，因此不需要进行单独的除湿处理，利用干燥器118吸附水汽即可，并保持持续监测当前湿度。

步骤306：若是，则关闭第一阀、第三阀，第六阀，并将连接进气阀的管路取下，开启进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第七阀；

水汽较大或采样间隙已有一定时长，需要进行除湿时，往往目标VOC采样也有了较长时间，或者说达到与预设的采样时间，此时关闭第一阀1060、第三阀1120，第六阀1160以使VOC采集管108和干燥器118被阻断，可以将VOC采集管108取下以进行采样数据的分析；同时，将连接进气阀1020的管路取下，开启进气阀1020、出气阀1022、第二阀1062、第四阀1122、第七阀1162，使集气腔的气体流向由各部件之间的循环改为从集气腔经气路管110流向气泵114，并从气泵114下游的第三三通管116的第七接口排向外部环境，实现除湿的目的。

步骤308：控制气泵运行，并继续检测集气腔内的当前湿度，直至当前湿度低于预设湿度。

控制气泵114运行，可以使集气腔内的气体带着水汽沿着上述路线向外部环境流动，外部环境的低湿度气体从进气阀1020进入集气腔内，实现除湿的目的，同时，随着集气腔内湿度的降低，持续检测集气腔内的当前湿度，当前湿度低于预设湿度时，即集气腔内的气体状态已恢复至与背景大气一致，可以停止除湿。

需要特别指出的是，除了本具体实施例的除湿方法外，本发明的除湿方法实际有三种不同等级，分别与湿度的大小一一对应。具体而言，当集气腔内的湿度在预设湿度范围内时，通过本发明的VOC采集装置中的干燥器118吸收水分进行除湿即可，该除湿方法可与VOC采集前处理、VOC采集过程同时进行；当集气腔内的湿度超过预设湿度范围，或采样间隙较大时，采用上述断开部分管路，通过气泵114和第七阀1162向外部环境排汽的方式进行除湿，该除湿方式单独运行；当集气腔内的湿度远超过预设湿度范围，或者说超过了更大的第二预设湿度范围时，或者采样间隙特别大时，采用直接拆开集气腔，使气室102与基座100分离的方式来进行除湿，这种方式由于直接分离了气室102和基座100，因此除湿方便快速，且还可以因未运行气泵114而节省能源。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，便于在野外对土壤及其地被植物释放的VOC进行采集，且对采样区域及周围环境扰动小；还可以在采集前对土壤表面的气体及VOC采集装置本身可能带有的VOC进行过滤，以避免土壤表面的气体中的VOC或采集装置本身的VOC对所采集的样品产生干扰；还可以根据气室内湿度的不同，进行不同程度的除湿处理，同时，本发明的VOC采集装置的各部件除采样泵外均采用不释放VOC的材料制作，减少了VOC采集装置本身带有的VOC对采样结果干扰的可能；本发明还通过采用透明气室，维持采样区域光照环境不受干扰，还利用光辐射测量系统和温湿度测量装置获取了采样时的光辐射及温湿度数据，为研究土壤及地被植物释放VOC的规律及影响因素提供了充足的数据支持。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种VOC采集装置，其特征在于，包括：

集气腔，具有用于与土壤插接的插口，所述集气腔上设有进气阀及出气阀；

VOC采集管，具有进口和出口，所述VOC采集管的进口与所述出气阀通过管路相连；

第一阀，用于控制所述VOC采集管的进口的通断；

气路管，具有进口和出口，所述气路管的进口与所述出气阀通过管路相连；

第二阀，用于控制所述气路管的进口的通断；

气泵，具有泵入口和泵出口，所述泵入口通过管路与所述VOC采集管的出口及所述气路管的出口连接；

干燥器，具有进口和出口，所述干燥器的进口通过管路与所述泵出口连接；

过滤器，具有进口和出口，所述过滤器的进口通过管路与所述干燥器的出口连接，所述过滤器的出口通过管路与所述进气阀连接。

2.根据权利要求1所述的VOC采集装置，其特征在于，所述集气腔包括：

基座，具有内腔，所述基座上设有与所述内腔连通的所述插口；

气室，通过可拆卸连接结构与所述基座相连，且所述气室与所述内腔连通。

3.根据权利要求2所述的VOC采集装置，其特征在于，

所述气室和/或所述基座为透明部件；和/或

所述气室为上凸的半球形结构；和/或

所述气室内表面与所述基座的内腔的接合处平滑过渡。

4.根据权利要求3所述的VOC采集装置，其特征在于，还包括：

温湿度测量装置，伸入所述气室内，用于测量所述气室内的温度和湿度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的VOC采集装置，其特征在于，还包括：

第三三通管，设于所述干燥器的进口与所述泵出口之间的管路上，其中，所述第三三通管具有三个接口，分别为第五接口、第六接口、第七接口，所述第五接口通过管路与所述泵出口连接，所述第六接口通过管路与所述干燥器的进口连接；

第六阀，设于所述第六接口处，用于控制所述第六接口的通断；

第七阀，设于所述第七接口处，用于控制所述第七接口的通断。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的VOC采集装置，其特征在于，还包括：

支架，包括底板及所述底板上的背板，所述过滤器及所述干燥器通过第一卡接结构卡接在所述背板上，所述气泵通过第二卡接结构卡接在所述底板上。

7.根据权利要求6所述的VOC采集装置，其特征在于，还包括：

所述支架还包括设于所述背板顶端的固定平台，所述固定平台上设有用于安装光辐射探头的安装结构。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的VOC采集装置，其特征在于，还包括：

第三阀，用于控制所述VOC采集管的出口的通断；

第四阀，用于控制所述气路管的出口的通断。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的VOC采集装置，其特征在于，

所述过滤器包括：

过滤填充腔；

过滤缓冲腔，所述过滤填充腔的两端分别设有所述过滤缓冲腔，且所述过滤填充腔与所述过滤缓冲腔连通，

其中，所述过滤填充腔与所述过滤缓冲腔之间的连接部位呈收缩状，和/或

所述过滤缓冲腔与所述过滤填充腔之间设有隔离层。

10.一种VOC采集方法，其特征在于，用于如权利要求1-9中任一项所述的VOC采集装置，所述VOC采集方法包括如下步骤：

根据所述VOC采集装置的集气腔所处环境中的VOC释放源种类，确定所述VOC采集装置的气泵的第一工作参数及第一工作时长；

打开所述VOC采集装置的进气阀、出气阀、第二阀、第四阀、第六阀，关闭所述VOC采集装置的第一阀、第三阀和第七阀；

控制所述气泵以所述第一工作参数持续运行所述第一工作时长。

11.根据权利要求10所述的VOC采集方法，其特征在于，还包括：

根据所述集气腔内的地被植物种类和数量，确定所述气泵的第二工作参数及第二工作时长；

关闭所述第二阀、所述第四阀、所述第七阀，开启所述进气阀、所述出气阀、所述第一阀、所述第三阀、第六阀；

控制所述气泵以所述第二工作参数持续运行所述第二工作时长。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的VOC采集方法，其特征在于，还包括：

检测所述集气腔内的当前湿度；

判断所述当前湿度是否超过预设湿度，若否，则继续检测所述集气腔内的当前湿度；

若是，则关闭所述第一阀、所述第三阀，所述第六阀，并将连接所述进气阀的管路取下，开启所述进气阀、所述出气阀、所述第二阀、所述第四阀、所述第七阀；

控制所述气泵运行，并继续检测所述集气腔内的当前湿度，直至所述当前湿度低于所述预设湿度。