CN109975084B - 一种土壤气分层采样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤气分层采样装置及方法，包括一根采气圆管，采气圆管顶端开口，底端通过圆形底板密封；采气圆管中部以上部分通过中间的竖直隔板分隔成两根横截面为半圆形的分管，其中一分管的端部通过半圆形隔板密封；竖直隔板端部固定在半圆形隔板上方；采气圆管在圆形底板上方的端部留有第一采气孔；分管在半圆形隔板上方的端部留有第二采气孔。通过将采样装置送入井道，在不同深度的第一采气孔和第二采气孔周围，分别填充石英砂，并在第一采气孔和第二采气孔之间、以及第二采气孔以上填充膨润土以封闭，从而使得深层的土壤气透过石英砂进入第一采气孔，浅层的土壤气透过石英砂进入第二采气孔，实现不同深度土壤气的分层采样。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤气分层采样装置及方法，属于土壤调查取样技术领域。
背景技术
目前，土壤气法已经成为土壤污染场地调查与以场地风险评估的一个重要技术方法，包气带的土壤气的采集技术与应用逐渐成为一个快速有效的方法。由于不同地质条下，不同场地的包气带随着地下水位的不同，显示不同的深度，而不同深度的包气带中土壤中气体中有机污染物随着污染物的分布显示极大的差异性，传统的包气带土壤气的不同深度的采集采用分别独立建立不同深度的土壤气井的方法，建井方式重复且浪费资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有场地包气带污染有机污染土壤气采集技术的不足，提供一种能够同时高效快速地采集指定不同深度的土壤气中有机污染物的浓度的装置。
为了达到上述发明问题，本发明采取的技术方案如下：
一种土壤气分层采样装置，包括一根采气圆管，所述采气圆管顶端开口，底端通过圆形底板密封；
采气圆管中部以上部分通过中间的竖直隔板分隔成两根横截面为半圆形的分管，其中一分管的端部通过半圆形隔板密封；竖直隔板端部固定在半圆形隔板上方；
所述采气圆管在圆形底板上方的端部留有第一采气孔；所述分管在半圆形隔板上方的端部留有第二采气孔。
进一步地，所述的圆形底板半径大于采气圆管底端半径，其边部凸出采气圆管外壁；所述的半圆形隔板半径大于分管底端半径，其边部凸出分管外壁；凸出外壁的部分用于支撑采气圆管与井道之间的石英砂和膨润土。
更进一步地，所述圆形底板凸出采气圆管外壁部分的上方，设有用于加强圆形底板与采气圆管连接的底部加强板；所述半圆形隔板凸出分管外壁部分的上方，设有用于加强半圆形隔板与分管连接的中部加强板。
优选地，所述圆形底板的边部上方设有垂直于圆形底板的底部侧板，底部侧板与底部加强板边部固定；所述半圆形隔板的边部上方设有垂直于半圆形隔板的中部侧板，中部侧板与中部加强板边部固定。
作为另一种方式，所述的圆形底板半径大于采气圆管底端半径，其边部凸出采气圆管外壁；所述的半圆形隔板延边部凸出分管外壁，设有水平的半圆环形隔板，且外圈半径与圆形底板相同。
进一步地，所述圆形底板凸出采气圆管外壁部分的上方，设有用于加强圆形底板与采气圆管连接的底部加强板；所述半圆环形隔板的上方，设有用于加强半圆环形隔板与分管连接的中部加强板。
更进一步地，所述圆形底板的边部上方设有垂直于圆形底板的底部侧板，底部侧板与底部加强板边部固定；所述半圆环形隔板的边部上方设有垂直于半圆环形隔板的中部侧板，中部侧板与中部加强板边部固定。
具体地，所述采气圆管深度为2m，所述第一采气孔分布于圆形底板上方0.1～0.2m处；所述第二采气孔分布于半圆形隔板上方0.1～0.2m处。
本发明还提供采用装置进行土壤气分层采样的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：根据采样装置长度挖设井道；
步骤二：将采样装置送入挖设的井道中，使得采样装置底部与井道底部接触；
步骤三：在井道与采样装置外壁间先填充石英砂，并没过第一采气孔，然后填充膨润土至第二采气孔下方，再填充石英砂并没过第二采气孔，最后填充膨润土至直到地上；
步骤四：封井后，洗井，等待24小时后，采用真空泵分别从采气圆管的两分管顶端采集土壤气样品。
本装置的实现土壤气分层采样的原理为：在不同深度的第一采气孔和第二采气孔周围，分别填充石英砂，并在第一采气孔和第二采气孔之间、以及第二采气孔以上填充膨润土以封闭，从而使得深层的土壤气透过石英砂进入第一采气孔，浅层的土壤气透过石英砂进入第二采气孔，实现不同深度土壤气的分层采样。
有益效果：
本发明通过将一根采气圆管分隔成两根分管，并封闭其中的一分管底端，分别在采气圆管底端和分管底端开设采气孔，实现建一个土气井，能够同时采集不同深度土壤气中有机污染物；通过石英砂和膨润土的间隔填充，能够充分隔离不同深度的土壤气，防止交叉污染。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为实施例1装置的结构示意图；
图2为实施例2装置的结构示意图；
图3为实施例2装置A-A部分的立体图；
图4为实施例2装置B-B部分的立体图；
图5为实施例3装置的结构示意图；
图6为实施例3装置C-C部分的立体图；
图7为实施例3装置D-D部分的立体图。
图8为实施例4某制造企业场地的包气带土壤气中苯的浓度三维分布图。
图中，各附图标记分别为：
1、采气圆管；2、圆形底板；3、竖直隔板；4、分管；5、半圆形隔板；6、第一采气孔；7、第二采气孔；8、半圆环形隔板；9、底部加强板；10、中部加强板；11、底部侧板；12、中部侧板。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示，该装置包括一根2m直径为6mm采气圆管1，采气圆管1顶端开口，底端通过圆形底板2密封。采气圆管1中部1m以上部分通过中间的竖直隔板3分隔成两根横截面为半圆形的分管，其中一分管4的端部通过半圆形隔板5密封；竖直隔板3端部固定在半圆形隔板5上方；
采气圆管1在圆形底板2上方的端部留有第一采气孔6，第一采气孔6分布于圆形底板2上方0.1～0.2m处的管壁上，第一采气孔6由48个直径为1.5mm的微孔组成；分管4在半圆形隔板5上方的端部留有第二采气孔7，第二采气孔7分布于半圆形隔板5上方0.1～0.2m处的管壁上，第二采气孔7由24个直径为1.5mm的微孔组成。
使用该装置进行土壤气分层采样的方法为：
步骤一：根据采样装置长度挖设2m深的井道；
步骤二：将采样装置送入挖设的井道中，使得采样装置底部与井道底部接触；
步骤三：在井道与采样装置外壁间先填充0.3米石英砂没过第一采气孔6，然后填充膨润土至半圆形隔板5下方，再填充0.3米石英砂并没过第二采气孔7，最后填充膨润土至直到地上；
步骤四：封井后，洗井，等待24小时后，采用真空泵分别从采气圆管1的两分管4顶端采集土壤气样品，分别得到2m和1m深的土壤气样品。
实施例2
如图2所示，在实施例1装置的基础上，增大圆形底板2和半圆形隔板5的尺寸；使得圆形底板2半径大于采气圆管1底端半径0.1m，其边部凸出采气圆管1外壁；半圆形隔板5半径大于分管4底端半径0.1m，其边部凸出分管4外壁。
为了增强圆形底板2和半圆形隔板5的机械强度，防止因为插入土壤中变形，分别在圆形底板2凸出采气圆管1外壁部分的上方，设有用于加强圆形底板2与采气圆管1连接的三角形底部加强板9；在半圆形隔板5凸出分管4外壁部分的上方，设有用于加强半圆形隔板5与分管4连接的三角形中部加强板10，见图3和4。
实施例3
如图5所示，在实施例1装置的基础上，增大圆形底板2的尺寸，使得圆形底板2半径大于采气圆管1底端半径0.1m，其边部凸出采气圆管1外壁；在半圆形隔板5延边部凸出分管4外壁，设有水平的半圆环形隔板8，且外圈半径与圆形底板2相同。
为了增强圆形底板2和半圆环形隔板8的机械强度，防止因为插入土壤中变形，分别在圆形底板2凸出采气圆管1外壁部分的上方，设有用于加强圆形底板2与采气圆管1连接的长条形底部加强板9；在半圆环形隔板8的上方，设有用于加强半圆环形隔板8与分管4连接的中部加强板10；进一步地，分别在圆形底板2的边部上方设有垂直于圆形底板2的底部侧板11，底部侧板11与底部加强板9边部固定；所述半圆环形隔板8的边部上方设有垂直于半圆环形隔板8的中部侧板12，中部侧板12与中部加强板10边部固定。
实施例4
采用实施例2的装置，对某制造企业污染场地进行采气调查。快速设置分层包气带土壤气井10个，编号为T1-T10，建井后，通过2L/min的真空泵进行洗井，洗井后，密闭1米深采分管与2米深采气圆管的管口，静置24小时后，应用真空泵分别对1米深的土壤气和2米深的土壤气进行采样和便捷式GC-MS的检测，其包气带土壤气中苯的浓度三维分布结果如图8所示。
实施例5
采用实施例3的装置，对某搬迁的石化企业遗留场地污染进行采气调查。应用该装置对场地某区进行的包气带土壤气分层采样，共设置点位20个，其中有13个点位中2米处有地下水，无法进行2米处土壤气的采集。所以最终通过分层采样的方法获得20个1米处土壤气样口和7个2米处土壤气样品，应用便捷式GC-MS对27个土壤气进行快速定性与定量分析，最终发现该气体中主要成分为TCE和苯，7个1米和2米处的同一个采样点位上的样品有差异，但未到10倍以上的差值，其中TCE的浓度最高点位为G9点位1米处，苯最浓度最高点位为G10的1米深度处。
本发明提供了一种土壤气分层采样装置及方法的思路及方法，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。
Claims (1)
1.一种土壤气分层采样的方法，其特征在于，采用如下装置进行土壤气分层采样：该装置包括一根采气圆管（1），所述采气圆管（1）顶端开口，底端通过圆形底板（2）密封；
采气圆管（1）中部以上部分通过中间的竖直隔板（3）分隔成两根横截面为半圆形的分管，其中一分管（4）的端部通过半圆形隔板（5）密封；竖直隔板（3）端部固定在半圆形隔板（5）上方；
所述采气圆管（1）在圆形底板（2）上方的端部留有第一采气孔（6）；所述分管（4）在半圆形隔板（5）上方的端部留有第二采气孔（7）；
所述的圆形底板（2）半径大于采气圆管（1）底端半径，其边部凸出采气圆管（1）外壁；所述的半圆形隔板（5）延边部凸出分管（4）外壁，设有水平的半圆环形隔板（8），且外圈半径与圆形底板（2）相同；
所述圆形底板（2）凸出采气圆管（1）外壁部分的上方，设有用于加强圆形底板（2）与采气圆管（1）连接的底部加强板（9）；所述半圆形隔板（5）凸出分管（4）外壁部分的上方，设有用于加强半圆形隔板（5）与分管（4）连接的中部加强板（10）；
所述半圆环形隔板（8）的上方，设有用于加强半圆环形隔板（8）与分管（4）连接的中部加强板（10）；
所述圆形底板（2）的边部上方设有垂直于圆形底板（2）的底部侧板（11），底部侧板（11）与底部加强板（9）边部固定；所述半圆形隔板（5）的边部上方设有垂直于半圆形隔板（5）的中部侧板（12），中部侧板（12）与中部加强板（10）边部固定；
所述半圆环形隔板（8）的边部上方设有垂直于半圆环形隔板（8）的中部侧板（12），中部侧板（12）与中部加强板（10）边部固定；
所述采气圆管（1）深度为2m，所述第一采气孔（6）分布于圆形底板（2）上方0.1~0.2m处；所述第二采气孔（7）分布于半圆形隔板（5）上方0.1~0.2m处；
采用上述装置进行土壤气分层采样的方法，包括如下步骤：
步骤一：根据采样装置长度挖设井道；
步骤二：将采样装置送入挖设的井道中，使得采样装置底部与井道底部接触；
步骤三：在井道与采样装置外壁间先填充石英砂，并没过第一采气孔（6），然后填充膨润土至第二采气孔（7）下方，再填充石英砂并没过第二采气孔（7），最后填充膨润土至直到地上；
步骤四：封井后，洗井，等待24小时后，采用真空泵分别从采气圆管（1）的两分管（4）顶端采集土壤气样品。
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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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