CN112903858B - 一种土壤有机污染物快速检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤有机污染物快速检测装置，包括样品采集器、气体混合室、GC‑MS检测系统、计算机、氮气瓶、以及土壤采样管；土壤采样管为一长管，通过插入土壤内提取不同深度的土壤样品；样品采集器的底部开口，用于插入土壤采样管内，采集土壤样品；样品采集器底部一侧与氮气瓶连接，通过氮气瓶向样品采集器内通入氮气；气体混合室位于样品采集器的顶部，用于将土壤样品中的气体有机物与通入的氮气进行混合；气体混合室的顶部通过连通管与GC‑MS检测系统连接，通过GC‑MS检测系统检测气体混合室内气体有机物的浓度；计算机与GC‑MS检测系统信号连接，用于计算和显示不同深度土壤样品中有机污染物的浓度分布。

Description

一种土壤有机污染物快速检测装置
技术领域
本发明属于土壤污染检测领域，具体涉及一种土壤有机污染物快速检测装置。
背景技术
随着“土十条”和“土壤法”的相继实施，农用地土壤污染状况详查和重点行业企业用地土壤污染状况调查工作的相继推进，一大批潜在的土壤污染农田和场地被发现而进入了土壤详调的名单中，而如何快速实现有机污染物的定量与定性的检测，成为了提升污染场地调查与方案制定工作效率与降低成本的重要因素。目前国内外场地调查的踏勘与调查过程中，采样有机污染物进行快速筛查，对土壤中有机污染物进行PID或FID半定量分析，操作流程：1)采样；2)取一定量土壤放于密闭的PE袋子或容器中静置数小时后；3)待有机污染物挥发稳定后进行测量。其测量过程中有以下缺点：1)取样过程未实现定量化；2)气温及大气压强对有机污染物的挥发影响大，不同气候条件下测量差异大，结果重复性差；3)基本无法实现定性与定量同时进行；另外，操作过程繁索且周期长，浪费人力物力。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种土壤有机污染物快速检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种土壤有机污染物快速检测装置，包括样品采集器、气体混合室、GC-MS检测系统、计算机、氮气瓶、以及土壤采样管；
所述土壤采样管为一长管，通过插入土壤内提取不同深度的土壤样品；
所述样品采集器的底部开口，用于插入土壤采样管内，采集土壤样品；样品采集器底部一侧与氮气瓶连接，通过氮气瓶向样品采集器内通入氮气；
所述气体混合室位于样品采集器的顶部，用于将土壤样品中的气体有机物与通入的氮气进行混合；
所述气体混合室的顶部通过连通管与GC-MS检测系统连接，通过GC-MS检测系统检测气体混合室内气体有机物的浓度；
所述计算机与GC-MS检测系统信号连接，用于计算和显示不同深度土壤样品中有机污染物的浓度分布。
具体地，所述样品采集器包括土壤样品室以及位于土壤样品室外部的加热装置，所述加热装置与温控仪连接，通过温控仪控制加热装置对样品采集器内的土壤样品进行加热，将有机污染物从土壤中挥发出来，并通过氮气带离土壤，在混合室内混合均匀。
具体地，所述的样品采集器顶部通过顶部的外牙螺纹与上方的气体混合室螺纹连接。
具体地，所述土壤样品室为一具有中空筒壁的柱状圆筒，其底部设有用于采集土壤样品的样品采样口，顶部与气体混合室底部的内牙螺纹连接；所述中空筒壁的内筒上沿纵向设有一组侧孔，从土壤中挥发出来的有机污染物通过侧孔经中空筒壁向上进入气体混合室内。
进一步地，所述中空筒壁的内筒的上端设有阻隔土壤样品的环形隔板和挡板，所述挡板位于环形隔板的上方。
具体地，所述气体混合室包括内筒和外筒；所述内筒的底部通过内牙螺纹连接于土壤样品室的顶部；所述外筒通过外牙螺纹连接土壤采集器外壁的顶部，并位于加热装置内部；
所述内筒的内部设有波纹混合器，顶部露出外筒的部分设有用于与GC-MS检测系统进气管连接的顶部外牙螺纹。
具体地，所述加热装置中部上下贯通，用于放置外筒，外筒与加热装置的内壁通过密封圈进行密封；加热装置的底部设有氮气进风口，通过氮气进风口将样品采集器与氮气瓶连接；加热装置侧壁内设有加热丝和热电偶，加热丝、热电偶与温控仪电路连接，通过温控仪控制的加热装置的加热速率。
具体地，所述土壤采样管为一中空管，管壁上沿纵向设有一组用于样品采集器插入土壤采样管内取样的插孔。
进一步地，所述土壤采样管的一端设有土壤采样管固定板，土壤采样管固定板上固定有用于安装测距仪的导绳，所述测距仪与计算机信号连接；
当样品采集器插入不同深度对应的插孔时，测距仪移动至对应的位置，并测定出对应采集土壤的深度。
有益效果：
本发明装置能够快速定容取样，并获取取样前后的重量差值，保证检测数据定量化；通过加热氮吹扫，减少气候等因素的干扰，数据可重复性高，定量化水平高；同时采样器体积小，易携带大量采样器，满足场地每个样品独立采样器，防止交叉污染；通过GC-MS等检测系统，实现场地快速定性与定量检测。
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是本发明检测装置的整体结构示意图，
图2是本发明检测装置中样品采集器的放大图。
图3是本发明检测装置的使用状态图。
图4是采用本发明检测装置测定某地石油烃污染土壤中C10～C40的浓度分布图。
其中，各附图标记分别代表：
1样品采集器；101土壤样品室；102中空筒壁；103样品采样口；104环形隔板；105挡板；106外牙螺纹；107侧孔；108土壤采集器外壁；2气体混合室；201波纹混合器；202内筒；203外筒；204内牙螺纹；205顶部外牙螺纹；3加热装置；301氮气进风口；302热电偶；303加热装置侧壁；304密封圈；4GC-MS检测系统；5计算机；6氮气瓶；7温控仪；8土壤样品；9土壤采样管；10测距仪；11土壤采样管固定板。
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。
如图1所示，本发明土壤有机污染物快速检测装置包括样品采集器1、气体混合室2、GC-MS检测系统4、计算机5、氮气瓶6、以及土壤采样管9；所述土壤采样管9为一长管，通过插入土壤内提取不同深度的土壤样品8；所述样品采集器1的底部开口，用于插入土壤采样管9内，采集土壤样品8；样品采集器1底部一侧与氮气瓶6连接，通过氮气瓶6向样品采集器1内通入氮气；所述气体混合室2位于样品采集器1的顶部，用于将土壤样品8中的气体有机物与通入的氮气进行混合；所述气体混合室2的顶部通过连通管与GC-MS检测系统4连接，通过GC-MS检测系统4检测气体混合室2内气体有机物的浓度；所述计算机5与GC-MS检测系统4信号连接，用于计算和显示不同深度土壤样品中有机污染物的浓度分布。
如图2所示，样品采集器1包括土壤样品室101以及位于土壤样品室101外部的加热装置3，所述加热装置3与温控仪7连接，通过温控仪7控制加热装置3对样品采集器1内的土壤样品8进行加热，将有机污染物从土壤中挥发出来，并通过氮气带离土壤，在混合室2内混合均匀。样品采集器1顶部通过顶部的外牙螺纹106与上方的气体混合室2螺纹连接。
土壤样品室101为一具有中空筒壁102的柱状圆筒，其底部设有用于采集土壤样品的样品采样口103，顶部与气体混合室2底部的内牙螺纹204连接；所述中空筒壁102的内筒上沿纵向设有一组侧孔107，从土壤中挥发出来的有机污染物通过侧孔107经中空筒壁102向上进入气体混合室2内。
中空筒壁102的内筒的上端设有阻隔土壤样品的环形隔板104和挡板105，所述挡板105位于环形隔板104的上方。
气体混合室2包括内筒202和外筒203；所述内筒202的底部通过内牙螺纹204连接于土壤样品室101的顶部；所述外筒203通过外牙螺纹106连接土壤采集器外壁108的顶部，并位于加热装置3内部；内筒202的内部设有波纹混合器201，顶部露出外筒203的部分设有用于与GC-MS检测系统4进气管连接的顶部外牙螺纹205。
加热装置3中部上下贯通，用于放置外筒203，外筒203与加热装置3的内壁通过密封圈304进行密封；加热装置3的底部设有氮气进风口301，通过氮气进风口301将样品采集器1与氮气瓶6连接；加热装置侧壁303内设有加热丝和热电偶302，加热丝、热电偶302与温控仪7电路连接，通过温控仪7控制的加热装置3的加热速率。
如图3所示，土壤采样管9为一中空管，管壁上沿纵向设有一组用于样品采集器1插入土壤采样管9内取样的插孔。
土壤采样管9的一端设有土壤采样管固定板11，土壤采样管固定板11上固定有用于安装测距仪10的导绳，所述测距仪10与计算机5信号连接；当样品采集器1插入不同深度对应的插孔时，测距仪10移动至对应的位置，并测定出对应采集土壤的深度。
采用该检测装置测定某地石油烃污染土壤，具体步骤如下：
步骤(1)：启动GC-MS检测系统，待系统自检与启动完成后；
步骤(2)：连接样品采集器1和气体混合室2，并固定在指定位置；
步骤(3)：移动土壤采样管固定板11到采样点位，记录测距仪上的数值；
步骤(4)：应用样品采样器1采集污染土壤，记录取样前后的重量；
步骤(5)：连接好整个系统的各组成单元；
步骤(6)：设定好温控仪7的温度，通电加热，待温度达到设定的温度后，打开氮气的减压阀，进行恒定流量的氮气吹扫；
步骤(7)：启动GC-MS检测程序，进行样品检测；
步骤(8)：应用计算机进行样品数据分析；
步骤(9)：更换干样品采集器和气体混合室，进行下一个样品的采样与检测。
首先，通过土壤采样管9采集该地的土壤样品。按图3将该检测装置连接后，通过移动土壤采样管固定板11到指定位置，将样品采样器2接入土壤8中，启动GC-MS检测系统进行检测，通过测距仪记录采样位置，检测完成后，继续移动土壤采样管固定板11到指定位置，通过样品采样器2采集新点位土壤样品进行检测。图4为实施例3检测结果中C10～C40的浓度在3～4.5米分布图，检测结果为0.0018～0.4586mg/kg，随着深度的增加，污染物浓度有上升的趋势。通过这个方法可以快速准确检测样品中的有机污染物，减少操作流程，同时提高检测精度。
本发明提供了一种土壤有机污染物快速检测装置的思路及方法，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)

1.一种土壤有机污染物快速检测装置，其特征在于，包括样品采集器（1）、气体混合室（2）、GC-MS检测系统（4）、计算机（5）、氮气瓶（6）、以及土壤采样管（9）；
所述土壤采样管（9）为一长管，通过插入土壤内提取不同深度的土壤样品（8）；
所述样品采集器（1）的底部开口，用于插入土壤采样管（9）内，采集土壤样品（8）；样品采集器（1）底部一侧与氮气瓶（6）连接，通过氮气瓶（6）向样品采集器（1）内通入氮气；
所述气体混合室（2）位于样品采集器（1）的顶部，用于将土壤样品（8）中的气体有机物与通入的氮气进行混合；
所述气体混合室（2）的顶部通过连通管与GC-MS检测系统（4）连接，通过GC-MS检测系统（4）检测气体混合室（2）内气体有机物的浓度；
所述计算机（5）与GC-MS检测系统（4）信号连接，用于计算和显示不同深度土壤样品中有机污染物的浓度分布；
所述样品采集器（1）包括土壤样品室（101）以及位于土壤样品室（101）外部的加热装置（3），所述加热装置（3）与温控仪（7）连接，通过温控仪（7）控制加热装置（3）对样品采集器（1）内的土壤样品（8）进行加热，将有机污染物从土壤中挥发出来，并通过氮气带离土壤，在混合室（2）内混合均匀；
所述的样品采集器（1）顶部通过顶部的外牙螺纹（106）与上方的气体混合室（2）螺纹连接；
所述土壤样品室（101）为一具有中空筒壁（102）的柱状圆筒，其底部设有用于采集土壤样品的样品采样口（103），顶部与气体混合室（2）底部的内牙螺纹（204）连接；所述中空筒壁（102）的内筒上沿纵向设有一组侧孔（107），从土壤中挥发出来的有机污染物通过侧孔（107）经中空筒壁（102）向上进入气体混合室（2）内；
所述中空筒壁（102）的内筒的上端设有阻隔土壤样品的环形隔板（104）和挡板（105），所述挡板（105）位于环形隔板（104）的上方；
所述气体混合室（2）包括内筒（202）和外筒（203）；所述内筒（202）的底部通过内牙螺纹（204）连接于土壤样品室（101）的顶部；所述外筒（203）通过外牙螺纹（106）连接土壤采集器外壁（108）的顶部，并位于加热装置（3）内部；
所述内筒（202）的内部设有波纹混合器（201），顶部露出外筒（203）的部分设有用于与GC-MS检测系统（4）进气管连接的顶部外牙螺纹（205）；
所述加热装置（3）中部上下贯通，用于放置外筒（203），外筒（203）与加热装置（3）的内壁通过密封圈（304）进行密封；加热装置（3）的底部设有氮气进风口（301），通过氮气进风口（301）将样品采集器（1）与氮气瓶（6）连接；加热装置侧壁（303）内设有加热丝和热电偶（302），加热丝、热电偶（302）与温控仪（7）电路连接，通过温控仪（7）控制的加热装置（3）的加热速率；
所述土壤采样管（9）为一中空管，管壁上沿纵向设有一组用于样品采集器（1）插入土壤采样管（9）内取样的插孔；
所述土壤采样管（9）的一端设有土壤采样管固定板（11），土壤采样管固定板（11）上固定有用于安装测距仪（10）的导绳，所述测距仪（10）与计算机（5）信号连接；
当样品采集器（1）插入不同深度对应的插孔时，测距仪（10）移动至对应的位置，并测定出对应采集土壤的深度。
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