CN108469422A - 一种包气带二氧化碳测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种包气带二氧化碳测定方法，包括以下步骤：(1)按照研究目的，确定研究范围，完成包气带CO2浓度测定点的布设；(2)组装包气带二氧化碳测定装置，选定某一测定点，通过操作转动手柄控制钻杆和钻头顺时针转动，钻头向下钻进，此时活动封堵将取气口封堵，当钻进到测定位置时，反向操作转动手柄控制钻头逆时针转动一定角度，此时取气口敞开，启动二氧化碳测定装置将包气带中的二氧化碳经取气口、二氧化碳取气通道和二氧化碳输送气管抽出并进行浓度测定；(3)按照设计的测定点顺序，依次完成各测定点的二氧化碳气体浓度测定。本发明可在随钻过程中进行二氧化碳浓度的测定，适用于区域包气带不定点、不定深的灵活测定，测定误差小。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验测定方法，具体地说是涉及一种用于包气带中二氧化碳浓度测定的方法。
背景技术
土壤是地球碳循环中的重要节点，全球土壤CO2浓度的变化对气候变化和碳循环都会产生重要影响。研究地表及浅部包气带(土壤)中CO2分布，有助于了解陆地生态系统碳循环中土壤环节的特征。现有包气带二氧化碳测定方法可以分为两种：一种是下埋式，即将CO2检测设备或探头先埋于地下指定位置和深度，一段时间后再进行测量；另一种是凿孔式，即利用钎杆在地面凿入一定深度后拔出，再测量所凿孔内CO2浓度。两种测定方式均有不便之处，下埋式适用于固定位置和埋深的长期测量，但其布置耗时、耗材，不适用于区域包气带不定点、不定深的灵活测定；凿孔式虽然适用于随机灵活测定，但其先凿孔再测量，导致测定误差较大。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种包气带二氧化碳测定方法。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种包气带二氧化碳测定方法，采用包气带二氧化碳测定装置，该装置包括二氧化碳钻取装置和二氧化碳测定装置，二氧化碳钻取装置通过二氧化碳输送气管与二氧化碳测定装置连接；所述二氧化碳钻取装置包括钻杆、钻头、顶盖和转动手柄，钻头连接在钻杆的底端，顶盖连接在钻杆的顶端，转动手柄安装在钻杆的上部；所述钻头的上部设置有连接段，连接段与钻杆相连接，连接段与钻杆的内部均中空，且相互连通，形成二氧化碳取气通道；在连接段的侧壁设置有取气口，取气口与二氧化碳取气通道连通，在取气口的外侧设置有活动封堵；在连接段上对应取气口处设置有弧形槽，所述活动封堵置于弧形槽中，活动封堵与摆杆的一端连接，摆杆的另一端连接在中心杆上，所述中心杆固定在钻头的中心位置处；当钻头正向转动时，活动封堵处于靠近弧形槽的一端处，活动封堵将取气口封堵住，当钻头反向转动时，活动封堵处于靠近弧形槽的另一端处，取气口敞开；所述顶盖的中心设置有密封轴承，二氧化碳输送气管的进气端穿过密封轴承，并与二氧化碳取气通道相连通；该测定方法包括以下步骤：
(1)按照研究目的，确定研究范围，完成包气带CO2浓度测定点的布设；
(2)组装包气带二氧化碳测定装置，选定某一测定点，通过操作转动手柄控制钻杆和钻头顺时针转动，钻头向下钻进，此时活动封堵将取气口封堵，当钻进到测定位置时，反向转动手柄控制钻头逆时针转动一定角度，此时取气口敞开，启动二氧化碳测定装置将包气带中的二氧化碳经取气口、二氧化碳取气通道和二氧化碳输送气管抽出并进行浓度测定；测定完成后再继续操作转动手柄，控制钻头继续向下钻进到下一测定位置，如此完成该测定点的测定；
(3)按照设计的测定点顺序，重复步骤(2)，依次完成各测定点的二氧化碳气体浓度测定，记录测定结果，并对测定结果进行分析研究。
优选的，所述钻杆配备多根，先将钻头连接到第1根钻杆上，当第1根钻杆不能满足测定深度时再逐级增加钻杆数量。
优选的，所述活动封堵采用两端扁平锋利，中间隆起的结构。
优选的，所述二氧化碳测定装置为配有抽气泵的红外CO2测定仪。
优选的，在钻杆上刻有标尺。
本发明的有益技术效果是：
本发明可在随钻过程中进行二氧化碳浓度的测定，适用于区域包气带不定点、不定深的灵活测定，测定误差小，操作简单方便，制造成本低。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明包气带二氧化碳测定方法所采用测定装置的工作状态图；
图2为测定装置中钻头的结构原理示意图；
图3示出钻头局部位置的侧视图；
图4示出钻头局部位置的横切剖面图，主要示出取气口开启与关闭的原理图；
图5为钻杆的结构原理示意图；
图6为图5的俯视图；
图7为测定装置中转动手柄的结构原理示意图；
图8为测定装置中顶盖的结构原理示意图。
具体实施方式
一种包气带二氧化碳测定方法，采用包气带二氧化碳测定装置，如图1-8所示，该测定装置包括二氧化碳钻取装置1和二氧化碳测定装置2，二氧化碳钻取装置1通过二氧化碳输送气管3与二氧化碳测定装置2连接。所述二氧化碳钻取装置1包括钻杆4、钻头5、顶盖6和转动手柄7，钻头5连接在钻杆4的底端，顶盖6连接在钻杆4的顶端，转动手柄7安装在钻杆4的上部。
所述钻头5的上部设置有连接段8，连接段8与钻杆4相连接，连接段8与钻杆4的内部均中空，且相互连通，形成二氧化碳取气通道9。在连接段8的侧壁设置有取气口10，取气口10与二氧化碳取气通道9连通，在取气口10的外侧设置有活动封堵11。在连接段8上对应取气口10处设置有弧形槽12，所述活动封堵11置于弧形槽12中，活动封堵11与摆杆13的一端连接，摆杆13的另一端连接在中心杆14上，所述中心杆14固定在钻头5的中心位置处。当钻头正向转动时，活动封堵11处于靠近弧形槽的一端处，活动封堵11将取气口封堵住，不受钻杆钻进的影响。当钻杆钻进到测量位置，需要进行二氧化碳测定时，将钻头反向转动一定角度，此时活动封堵11处于靠近弧形槽的另一端处，取气口敞开，可进行取气测定。
所述顶盖6的中心设置有密封轴承15，二氧化碳输送气管3的进气端穿过密封轴承15，并与二氧化碳取气通道9相连通。密封轴承15的设置，一是保证钻杆向下钻进过程中，二氧化碳输送气管不随其转动，避免输送气管打结；二是满足钻杆的气密性。
该测定方法包括以下步骤：
(1)按照研究目的，确定研究范围，完成包气带CO2浓度测定点的布设。
(2)组装包气带二氧化碳测定装置，选定某一测定点，通过操作转动手柄控制钻杆和钻头顺时针转动，钻头向下钻进，此时活动封堵11将取气口10封堵，当钻进到测定位置时，反向操作转动手柄7控制钻头逆时针转动一定角度，如可逆时针转动10度-30度，此时取气口10敞开，启动二氧化碳测定装置将包气带中的二氧化碳经取气口10、二氧化碳取气通道9和二氧化碳输送气管3抽出并进行浓度测定。测定完成后再继续操作转动手柄，控制钻头继续向下钻进到下一测定位置，如此完成该测定点的测定。
(3)按照设计的测定点顺序，重复步骤(2)，依次完成各测定点的二氧化碳气体浓度测定，记录测定结果，并对测定结果进行分析研究。
作为对本发明的进一步设计，所述活动封堵11是由金属材料制成的，两端扁平锋利，中间隆起，呈弧形结构。在钻杆钻进的过程中，难免会有泥土等物充填于弧形槽中，这样当钻杆反转取气时，活动封堵可将弧形槽中的泥土等清理出来，防止堵塞取气口，或避免对取气造成影响。
更进一步的，所述钻杆4从外至内依次包括外壁401、方形嵌杆402和圆形嵌杆403，在钻杆的底部形成有第一圆形管槽404和第一方形管槽405，在钻头的连接段的顶端设置有插入第一圆形管槽404的第一圆形端头801和插入第一方形管槽405的第一方形端头802，连接段8与钻杆4通过第一螺钉16连接。所述顶盖6的下部形成有第二圆形管槽601和第二方形管槽602，在钻杆4的顶端设置有插入第二圆形管槽601的第二圆形端头406和插入第二方形管槽602的第二方形端头407，顶盖6与钻杆4通过第二螺钉12连接。采用圆形管槽与圆形端头，以及方形管槽与方形端头的二级嵌入式连接，并通过螺钉紧固，可增加紧固及密封效果。
在第一圆形管槽、第一方形管槽、第二圆形管槽和第二方形管槽的顶部均安装有硅胶垫片，以更好的保证钻杆链接处的气密性。
进一步的，所述钻杆4在安装转动手柄的部位设置有手柄卡槽408，所述转动手柄7包括第一手柄体701和第二手柄体702，在第一手柄体701的端部设置有第一卡持部703，在第二手柄体702的端部设置有第二卡持部704，第一卡持部703的一端和第二卡持部704的一端铰接，第一卡持部703的另一端设置有卡扣705，第二卡持部704的另一端设置有与卡扣705相配合的卡口706，将卡扣705卡入卡口706中，可实现第一卡持部和第二卡持部的封闭连接。第一卡持部703和第二卡持部704连接后形成与手柄卡槽相适配的外圈，该外圈整体呈方形，可卡在手柄卡槽408内，类似于组合扳手。转动手柄7采用上述结构可紧固在钻杆的上部，安装拆卸方便，同时便于操作人员握持，进行钻杆钻进及反转取气操作。
更进一步的，上述第一手柄体和第二手柄体的表面设置有防滑硅胶层。
进一步的，所述二氧化碳测定装置2为配有抽气泵的红外CO2测定仪，可在取气口敞开后，通过抽气泵将二氧化碳气体经二氧化碳取气通道9和二氧化碳输送气管3抽至红外CO2测定仪，进行二氧化碳气体浓度检测。
更进一步的，在钻杆上刻有标尺，方便观察确定钻杆的钻进深度。
上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，上述实施例只是为了说明本发明的技术思路及特点，其目的是让技术人员能够了解本发明的内容和方法并能够顺利实施，并不限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容做出的等效变化或修饰，都涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种包气带二氧化碳测定方法，其特征在于，采用包气带二氧化碳测定装置，该装置包括二氧化碳钻取装置和二氧化碳测定装置，二氧化碳钻取装置通过二氧化碳输送气管与二氧化碳测定装置连接；所述二氧化碳钻取装置包括钻杆、钻头、顶盖和转动手柄，钻头连接在钻杆的底端，顶盖连接在钻杆的顶端，转动手柄安装在钻杆的上部；所述钻头的上部设置有连接段，连接段与钻杆相连接，连接段与钻杆的内部均中空，且相互连通，形成二氧化碳取气通道；在连接段的侧壁设置有取气口，取气口与二氧化碳取气通道连通，在取气口的外侧设置有活动封堵；在连接段上对应取气口处设置有弧形槽，所述活动封堵置于弧形槽中，活动封堵与摆杆的一端连接，摆杆的另一端连接在中心杆上，所述中心杆固定在钻头的中心位置处；当钻头正向转动时，活动封堵处于靠近弧形槽的一端处，活动封堵将取气口封堵住，当钻头反向转动时，活动封堵处于靠近弧形槽的另一端处，取气口敞开；所述顶盖的中心设置有密封轴承，二氧化碳输送气管的进气端穿过密封轴承，并与二氧化碳取气通道相连通；该测定方法包括以下步骤：
(1)按照研究目的，确定研究范围，完成包气带CO2浓度测定点的布设；
(2)组装包气带二氧化碳测定装置，选定某一测定点，通过操作转动手柄控制钻杆和钻头顺时针转动，钻头向下钻进，此时活动封堵将取气口封堵，当钻进到测定位置时，反向操作转动手柄控制钻头逆时针转动一定角度，此时取气口敞开，启动二氧化碳测定装置将包气带中的二氧化碳经取气口、二氧化碳取气通道和二氧化碳输送气管抽出并进行浓度测定；测定完成后再继续操作转动手柄，控制钻头继续向下钻进到下一测定位置，如此完成该测定点的测定；
(3)按照设计的测定点顺序，重复步骤(2)，依次完成各测定点的二氧化碳气体浓度测定，记录测定结果，并对测定结果进行分析研究。
2.根据权利要求1所述的一种包气带二氧化碳测定方法，其特征在于：所述钻杆配备多根，先将钻头连接到第1根钻杆上，当第1根钻杆不能满足测定深度时再逐级增加钻杆数量。
3.根据权利要求1所述的一种包气带二氧化碳测定方法，其特征在于：所述活动封堵采用两端扁平锋利，中间隆起的结构。
4.根据权利要求1所述的一种包气带二氧化碳测定方法，其特征在于：所述二氧化碳测定装置为配有抽气泵的红外CO2测定仪。
5.根据权利要求1所述的一种包气带二氧化碳测定方法，其特征在于：在钻杆上刻有标尺。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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