CN111947996A - 一种原位土壤剖面温室气体采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体采集装置，尤其是一种原位土壤剖面温室气体采集装置。它包括内筒和活动套设在内筒上的外筒，所述外筒顶部开放设置，在内筒内壁自上而下水平均匀间隔设有若干个分隔板，各分隔板将内筒分为若干层采集腔，在每层采集腔内分别连通设有导气管，所述设置在下层采集腔内的导气管向上穿出上层采集腔与收集装置相连，在每层采集腔侧壁上分别沿其圆周设有若干个内通气孔，所述上层采集腔的各内通气孔分别竖直正冲下层采集腔的各内通气孔。它结构设计合理，有效避免了装置在埋入土壤过程中，土壤进入采集腔内，尤其在遇到恶劣的雨雪天气时，保证采集腔内不会渗入水，从而防止通气孔因结冰而堵塞通气孔，解决了现有技术中存在的问题。
Description
技术领域：
本发明涉及一种气体采集装置，尤其是一种原位土壤剖面温室气体采集装置。
背景技术：
土壤温室气体排放是陆地生态系统碳氮循环的重要环节，对全球气候变化有着重要的影响。研究土壤剖面温室气体产生、累积、运移以及向大气扩散等过程，对于揭示土壤温室气体产生和排放机理，准确评估痕量温室气体排放，以及制定减排措施具有重要意义。
原位测定土壤剖面温室气体，一直是土壤研究领域的一个热点和难点。目前，地表温室气体排放的观测方法已日趋成熟，如静态箱法、涡度相关法、碱液吸收法等。但对土壤剖面不同深度气体排放的原位观测，以及土壤中的气体通量计算，仍然受到土壤剖面气体采集装置的制约。
目前，观测土壤剖面温室气体的采集装置一般采用土埋气体采集管的方式，即利用一组不同深度管室或多组不同深度管室埋入土壤，采集不同深度的土壤气体样品，检测分析不同深度土壤剖面温室气体浓度。但是，采集管在埋入土壤的过程中，土壤容易进入采集腔内，尤其是在遇到短时强降水、积雪融水通过气体采集管壁上的采气孔，大量水渗入采气管室，或因冻融作用，融水结冰堵塞气体采集的进气孔，造成采集管无法正常工作。
发明内容：
本发明提供了一种原位土壤剖面温室气体采集装置，它结构设计合理，有效避免了装置在埋入土壤过程中，土壤进入采集腔内，尤其在遇到恶劣的雨雪天气时，保证采集腔内不会渗入水，从而防止通气孔因结冰而堵塞通气孔，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种原位土壤剖面温室气体采集装置，包括内筒和活动套设在内筒上的外筒，所述外筒顶部开放设置，在内筒内壁自上而下水平均匀间隔设有若干个分隔板，各分隔板将内筒分为若干层采集腔，在每层采集腔内分别连通设有导气管，所述设置在下层采集腔内的导气管向上穿出上层采集腔与收集装置相连，在每层采集腔侧壁上分别沿其圆周设有若干个内通气孔，所述上层采集腔的各内通气孔分别竖直正冲下层采集腔的各内通气孔，在对应内筒各内通气孔位置的外筒侧壁上分别设有若干个外形与内通气孔一致的外通气孔，在外筒侧壁上沿其圆周均匀竖直设有若干个防渗装置，所述各防渗装置分别对应设置在外通气孔上。
优选的，所述防渗装置包括在外通气孔两侧的外筒侧壁上分别竖直对称设置的支撑板，在两支撑板之间分别竖直对称设有滑槽，一滤水板活动卡接在两支撑板之间的滑槽内，其底端抵接在两支撑板底部的连接板上，其顶端通过卡板活动卡接在外筒顶部，在滤水板上设有若干个通孔。
优选的，在连接板上设有若干个排水孔。
优选的，在外通气孔上方的两支撑板之间均设有挡水板。
优选的，在各防渗装置上均设有防护装置，所述防护装置包括对应在各连接板下方的外筒下部分别设有底座，在两支撑板外侧均对称设有滑轨，一防护罩通过设置在其内侧两端的凹槽活动卡接在支撑板的滑轨上，其底端抵接在底座上。
优选的，在防护罩顶端设有拉环。
优选的，在内筒上方设有防雨帽，所述防雨帽通过支撑杆固连在内筒顶部。
优选的，还包括一定位装置，所述定位装置包括设置在外筒上方的定位盘，所述定位盘通过设置在其底部的支撑腿，活动卡接在外筒上部的卡槽内，在定位盘上设有固定凸起，在防雨帽上设有定位凸起。
优选的，在外筒底部设有圆锥块。
优选的，在各导气管外端分别连通设有减压阀。
本发明采用上述方案，结构设计合理，有效避免了装置在埋入土壤过程中，土壤进入采集腔内，尤其在遇到恶劣雨雪天气时，保证采集腔内不会渗入水，从而防止通气孔因结冰而堵塞通气孔，同时，可以在收集气体时使避免采集腔内产生高负压，防止因土壤松动而破坏土壤结构。
附图说明：
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为外筒的立体结构示意图。
图3为内筒的立体结构示意图。
图4为图2的俯视结构示意图。
图5为图4中A部放大结构示意图。
图6为本发明的俯视结构示意图。
图7为滤水板、卡板的立体结构示意图。
图8为防护装置的立体结构示意图。
图中，1、内筒；2、外筒；3、分隔板；4、采集腔；5、导气管；6、内通气孔；7、外通气孔；8、支撑板；9、滑槽；10、滤水板；11、连接板；12、卡板；13、通孔；14、排水孔；15、挡水板；16、底座；17、滑轨；18、防护罩；19、凹槽；20、拉环；21、防雨帽；22、支撑杆；23、定位盘；24、支撑腿；25、卡槽；26、固定凸起；27、定位凸起；28、圆锥块；29、减压阀。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-8中所示，一种原位土壤剖面温室气体采集装置，包括内筒1和活动套设在内筒1上的外筒2，所述外筒2顶部开放设置，在内筒1内壁自上而下水平均匀间隔设有若干个分隔板3，各分隔板3将内筒1分为若干层采集腔4，在每层采集腔4内分别连通设有导气管5，所述设置在下层采集腔4内的导气管5向上穿出上层采集腔4与收集装置相连，在每层采集腔4侧壁上分别沿其圆周设有若干个内通气孔6，所述上层采集腔4的各内通气孔6分别竖直正冲下层采集腔4的各内通气孔6，在对应内筒1各内通气孔6位置的外筒2侧壁上分别设有若干个外形与内通气孔6一致的外通气孔7，在外筒2侧壁上沿其圆周均匀竖直设有若干个防渗装置，所述各防渗装置分别对应设置在外通气孔7上。
优选的，所述防渗装置包括在外通气孔7两侧的外筒2侧壁上分别竖直对称设置的支撑板8，在两支撑板8之间分别竖直对称设有滑槽9，一滤水板10活动卡接在两支撑板8之间的滑槽9内，其底端抵接在两支撑板8底部的连接板11上，其顶端通过卡板12活动卡接在外筒2顶部，在滤水板10上设有若干个通孔13。
优选的，在连接板11上设有若干个排水孔14。方便雨水进入两支撑板8之间，通过排水孔14将水排出。
优选的，在外通气孔7上方的两支撑板8之间均设有挡水板15。防止雨水从上向下滴落的过程中，渗入到外通气孔7内。
优选的，在各防渗装置上均设有防护装置，所述防护装置包括对应在各连接板11下方的外筒2下部分别设有底座16，在两支撑板8外侧均对称设有滑轨17，一防护罩18通过设置在其内侧两端的凹槽19活动卡接在支撑板8的滑轨17上，其底端抵接在底座16上。
优选的，在防护罩18顶端设有拉环20。方便操作人员通过向上提拉拉环20来将防护罩18向外抽空，使装置正常运行。
优选的，在内筒1上方设有防雨帽21，所述防雨帽21通过支撑杆22固连在内筒1顶部。可以防止雨水直接通过内筒1与外筒2之间的缝隙进入到采集腔4内，防止堵塞内通气孔6或外通气孔7。
优选的，还包括一定位装置，所述定位装置包括设置在外筒2上方的定位盘23，所述定位盘23通过设置在其底部的支撑腿24，活动卡接在外筒2上部的卡槽25内，在定位盘23上设有固定凸起26，在防雨帽上设有定位凸起27。
优选的，在外筒2底部设有圆锥块28。方便装置下钻并伸入土壤中，并且圆锥面增大了与底部土壤的接触面积，从而提高稳定性。
优选的，在各导气管5外端分别连通设有减压阀29。
本装置在使用前，先通过钻孔机，在土地上进行打孔工序。然后，将本装置放入孔内，通过设置在外筒2侧壁上的防护装置，可以避免在放入孔的过程中，土壤进入外通气孔7内，尤其是在需要左右摇晃装置，以便于下落，防止土壤被外力强行压入过滤板10而进入到外通气孔7内。设置在外筒2底部的圆锥块28，一方面在下钻过程中方便移动，另一方面圆锥块28与土壤的接触面积更大，更好的起到固定作用，防止晃动。
待安放好后，用手指依次拉动各个拉环20，使防护罩18从两支撑板8的滑轨17上滑出，并向外抽出。再将定位盘23安装好，使定位盘23上的支撑腿24卡接在外筒2的卡槽25上。最后，手持防雨帽21，将内筒1穿过定位盘23，并卡放在外筒2内。当需要打开使用本装置时，可以通过旋转防雨帽21，使防雨帽21上的定位凸起27，对准定位盘23上设有固定凸起26，使其正冲，防雨帽21转动，带动内筒1在外筒2内转动，从而使内筒1侧壁上的各内通气孔6分别正对外筒2侧壁上的外通气孔7，从而使土壤中的空气顺利进入内筒1的各采集腔4内，土壤中的空气经过滤水板10、外通气孔7与内通气孔6进入到个采集腔4内。当需要关闭本装置时，旋转防雨帽21，从而带动内筒1旋转，只需要将使防雨帽21上的定位凸起27，与定位盘23上设有固定凸起26错开即可，从而使内筒1侧壁上的各内通气孔6与外筒2侧壁上的外通气孔7错开，形成封闭状态。当有在遇到短时强降水、积雪融水时，不会直接与外通气孔6接触，从而防止大量水渗入采气管室；如遇冻融作用，操作人员可以随时更换防渗装置，从而保持装置的正常使用，防止堵塞外通气孔7，造成采集装置无法正常工作。
此外，在收集采集管内气体时，因每层采集腔4和与之联通的导气管5打开后，采集腔4内的滞留气体会快速向外排出，通过加设的减压阀29，可以限制气体的流速，防止气体过快的向外排出，从而使采集腔4内的气压略高于土壤的气压或者一致，防止瞬间产生的空气高负压，防止气流对土壤气体产生扰动，形成对土壤的保护，方便下一次的气体采集工作。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：包括内筒和活动套设在内筒上的外筒，所述外筒顶部开放设置，在内筒内壁自上而下水平均匀间隔设有若干个分隔板，各分隔板将内筒分为若干层采集腔，在每层采集腔内分别连通设有导气管，所述设置在下层采集腔内的导气管向上穿出上层采集腔与收集装置相连，在每层采集腔侧壁上分别沿其圆周设有若干个内通气孔，所述上层采集腔的各内通气孔分别竖直正冲下层采集腔的各内通气孔，在对应内筒各内通气孔位置的外筒侧壁上分别设有若干个外形与内通气孔一致的外通气孔，在外筒侧壁上沿其圆周均匀竖直设有若干个防渗装置，所述各防渗装置分别对应设置在外通气孔上。
2.根据权利要求1所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：所述防渗装置包括在外通气孔两侧的外筒侧壁上分别竖直对称设置的支撑板，在两支撑板之间分别竖直对称设有滑槽，一滤水板活动卡接在两支撑板之间的滑槽内，其底端抵接在两支撑板底部的连接板上，其顶端通过卡板活动卡接在外筒顶部，在滤水板上设有若干个通孔。
3.根据权利要求2所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在连接板上设有若干个排水孔。
4.根据权利要求2所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在外通气孔上方的两支撑板之间均设有挡水板。
5.根据权利要求2所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在各防渗装置上均设有防护装置，所述防护装置包括对应在各连接板下方的外筒下部分别设有底座，在两支撑板外侧均对称设有滑轨，一防护罩通过设置在其内侧两端的凹槽活动卡接在支撑板的滑轨上，其底端抵接在底座上。
6.根据权利要求5所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在防护罩顶端设有拉环。
7.根据权利要求2所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在内筒上方设有防雨帽，所述防雨帽通过支撑杆固连在内筒顶部。
8.根据权利要求7所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：还包括一定位装置，所述定位装置包括设置在外筒上方的定位盘，所述定位盘通过设置在其底部的支撑腿，活动卡接在外筒上部的卡槽内，在定位盘上设有固定凸起，在防雨帽上设有定位凸起。
9.根据权利要求1所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在外筒底部设有圆锥块。
10.根据权利要求1所述的一种原位土壤剖面温室气体采集装置，其特征在于：在各导气管外端分别连通设有减压阀。
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