CN113092513B - 一种土壤样品重金属快速检测装置及方法 - Google Patents

一种土壤样品重金属快速检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种土壤样品重金属快速检测装置及方法，包括移动工作站，安装在移动工作站上的剖管器、XRF重金属检测器、测量终端，以及土壤采样管；土壤采样管能够安装于剖管器，并通过剖管器将土壤采样管剖开，露出位于土壤采样管内采集到的土壤样品；XRF重金属检测器位于剖管器内，对应土壤采样管的安装位设置，用于检测露出的土壤样品中重金属的浓度信号；测量终端与XRF重金属检测器信号连接，用于接收XRF重金属检测器检测到的重金属浓度信号，并转化为浓度数值并进行显示，经处理后得到土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。本发明能够实现土壤采样管的剖管与检测的同时进行，实现土壤样品中重金属检测的自动化。

Description

一种土壤样品重金属快速检测装置及方法
技术领域
本发明涉及土壤中重金属浓度检测领域，特别是一种土壤样品重金属快速检测装置及方法。
背景技术
场地土壤重金属浓度快筛检测，传统操作流程：采样管采集样品，剖管，采样少量样品，制样和XRF重金属浓度检测。操作流程繁索，浪费人力物力；另外，仅采集少量样品进行检测，由于土壤中污染物空间变异性大，导致的所检测的样品无法完整表现土壤实际的空间浓度分布，检测结果无法正确表达实际重金属浓度。
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，提供一种土壤样品重金属快速检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种土壤样品重金属快速检测装置，包括移动工作站，安装在移动工作站上的剖管器、XRF重金属检测器、测量终端，以及土壤采样管；
所述土壤采样管能够安装于剖管器，并通过剖管器将土壤采样管剖开，露出位于土壤采样管内采集到的土壤样品；
所述XRF重金属检测器位于剖管器内，对应土壤采样管的安装位设置，用于检测露出的土壤样品中重金属的浓度信号；
所述测量终端与XRF重金属检测器信号连接，用于接收XRF重金属检测器检测到的重金属浓度信号，并转化为浓度数值并进行显示。
具体地，所述的剖管器包括采样器和液压机；所述采样器相对的两侧分别开有侧孔，外侧的侧孔用于土壤采样管插入，内侧的侧孔用于液压机的轴杆插入；所述轴杆的端部设有一用于插入土壤采样管内的插入件，所述土壤采样管内对应设有一土壤限制板；当插入件向前进入土壤采样管时，能够穿过该土壤限制板，同时在插入件向后退出时，通过插入件上设置的椎体倒刺，拉动土壤限制板并带动土壤采样管进入采样器内；所述采样器内设有剖刀，当土壤采样管被拉入采样器时，通过剖刀将土壤采样管的管壁剖开。
进一步地，所述剖刀通过一组纵向的固定杆固定在位于土壤采样管安装位的两侧，固定杆的两端通过螺帽固定在采样器的上下两侧。
进一步地，所述采样器内壁轴接有上下两组导向辊，上下两组导向辊沿土壤采样管的移动方向设置，并通过上下的导向辊夹紧土壤采样管。
具体地，所述液压机的液压缸体通过固定螺栓固定在移动工作站上；液压机的轴杆的端部，还设有一推进板，所述推进板尺寸大于土壤采样管管口，但小于采样器的侧孔。
具体地，所述的移动工作站包括车体以及位于车体上的实验室箱体；所述实验室箱体内设有操作平台；所述剖管器和测量终端位于操作平台上；所述实验室箱体位于剖管器的箱体侧面，设有用于土壤采样管进入的试验室壁孔。
进一步地，本发明还提供采用上述装置快速检测土壤样品重金属分布的方法，包括如下步骤：
(1)通过土壤采样管采集同一位置不同深度的土壤样品；
(2)将采集有土壤样品的土壤采样管送入剖管器中剖开，从而露出内部的土壤样品；
(3)通过XRF重金属检测器检测不同深度土壤样品中重金属的浓度信号；
(4)通过测量终端接受XRF重金属检测器检测到的信号，经处理后得到土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。
有益效果：
本发明能够实现土壤采样管的剖管与检测的同时进行，通过剖管的机械自动化，减少人工剖管造成的交叉污染以及样品损坏等问题；能够实现土壤样品中重金属检测的自动化，匀速缓慢的行进过程为样品检测提供足够时间的同时，减少检测过程的误差；同时，实时形成并记录样品数据，并及时处理，实时掌握重金属污染分布状态。
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是本发明快速检测装置中移动工作站的整体结构示意图。
图2是本发明快速检测装置中剖管器工作状态的侧视图。
图3是本发明快速检测装置中剖管器工作状态的俯视图。
图4是某场地S354点位土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。
其中，各附图标记分别代表：1移动工作站；101车体；102实验室箱体；103操作平台；104试验室壁孔；2剖管器；3XRF重金属检测器；4测量终端；5土壤采样管；501土壤限制板；502管壁；6采样器；601侧孔；602剖刀；603固定杆；604螺帽；605导向辊；7液压机；701轴杆；702插入件；703椎体倒刺；704液压缸体；705固定螺栓；706推进板。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
该土壤样品重金属快速检测装置包括移动工作站1，安装在移动工作站1上的剖管器2、XRF重金属检测器3、测量终端4，以及土壤采样管5。其中，土壤采样管5能够安装于剖管器2，并通过剖管器2将土壤采样管5剖开，露出位于土壤采样管5内采集到的土壤样品；XRF重金属检测器3位于剖管器2内，对应土壤采样管5的安装位设置，用于检测露出的土壤样品中重金属的浓度信号；测量终端4与XRF重金属检测器3信号连接，用于接收XRF重金属检测器3检测到的重金属浓度信号，并转化为浓度数值并进行显示，经处理后，得到土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。
如图1所示，移动工作站1包括车体101以及位于车体101上的实验室箱体102；所述实验室箱体102内设有操作平台103；所述剖管器2和测量终端4位于操作平台103上；所述实验室箱体102位于剖管器2的箱体侧面，设有用于土壤采样管5进入的试验室壁孔104。
如图2和图3所示，剖管器2包括采样器6和液压机7；所述采样器相对的两侧分别开有侧孔601，外侧的侧孔用于土壤采样管5插入，内侧的侧孔用于液压机7的轴杆701插入；所述轴杆701的端部设有一用于插入土壤采样管5内的插入件702，所述土壤采样管5内对应设有一土壤限制板501；当插入件702向前进入土壤采样管5时，能够穿过该土壤限制板501，同时在插入件702向后退出时，通过插入件702上设置的椎体倒刺703，拉动土壤限制板501并带动土壤采样管5进入采样器6内；所述采样器6内设有剖刀602，当土壤采样管5被拉入采样器6时，通过剖刀602将土壤采样管5的管壁502剖开。土壤采样管5与内部的土壤限制板501均为PVC材质，二者一体成型。
剖刀602通过一组纵向的固定杆603固定在位于土壤采样管5安装位的两侧，固定杆603的两端通过螺帽604固定在采样器6的上下两侧。
采样器6内壁轴接有上下两组导向辊605，上下两组导向辊605沿土壤采样管5的移动方向设置，并通过上下的导向辊605夹紧土壤采样管5。
液压机7的液压缸体704通过固定螺栓705固定在移动工作站1上；液压机7的轴杆701的端部，还设有一推进板706，所述推进板706尺寸大于土壤采样管5管口，但小于采样器6的侧孔601。
使用时，先通过土壤采样管5依次采集同一位置不同深度的土壤样品；然后，将采集有土壤样品的土壤采样管5通过试验室壁孔104送入实验室箱体102内，实验室内部操作人员将土壤采样管5送入采样器6的侧孔601内，同时开启液压机7将轴杆701插入采样器6内，轴杆701带动前端的插入件702插入土壤采样管5内，直至椎体倒刺703穿过土壤限制板501；随后，控制液压机7的轴杆701向后收缩，通过椎体倒刺703与土壤限制板501的限制作用，拉动土壤限制板501并带动土壤采样管5向采样器6内移动，在移动的过程中，土壤采样管5的管壁502被两侧的剖刀602所划开，直至将整根土壤采样管5被剖开并从采样器6的另一侧出来；此时，可以将土壤采样管5顶部的管壁去除，露出管内的土壤样品；然后再次启动液压机7，通过轴杆701端部的推进板706将土壤采样管5向采样器6内推进，在缓慢推进的过程中，开启XRF重金属检测器3，实现土壤样品中重金属浓度的检测。测量终端4实时采集XRF重金属检测器3的信号与轴杆701行进距离数据，经过处理后，形成土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。
采用上述装置检测某场地的土壤重金属浓度，结果如图4所示。可知，该场地S354点位的重金属镉主要分布于1.2米～3.1米，2米左右Cd的浓度达到最高值0.649ppm。通过该装置，并集成于污染场地精准调查与决策处置工作站上，既可以减少采样管的剖管的人工操作，减少交叉污染，同时保证样品的质量，将至少2名操作人员。
本发明提供了一种土壤样品重金属快速检测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 (6)

1.一种土壤样品重金属快速检测装置，其特征在于，包括移动工作站（1），安装在移动工作站（1）上的剖管器（2）、XRF重金属检测器（3）、测量终端（4），以及土壤采样管（5）；
所述土壤采样管（5）能够安装于剖管器（2），并通过剖管器（2）将土壤采样管（5）剖开，露出位于土壤采样管（5）内采集到的土壤样品；
所述XRF重金属检测器（3）位于剖管器（2）内，对应土壤采样管（5）的安装位设置，用于检测露出的土壤样品中重金属的浓度信号；
所述测量终端（4）与XRF重金属检测器（3）信号连接，用于接收XRF重金属检测器（3）检测到的重金属浓度信号，并转化为浓度数值并进行显示；
所述的剖管器（2）包括采样器（6）和液压机（7）；所述采样器相对的两侧分别开有侧孔（601），外侧的侧孔用于土壤采样管（5）插入，内侧的侧孔用于液压机（7）的轴杆（701）插入；所述轴杆（701）的端部设有一用于插入土壤采样管（5）内的插入件（702），所述土壤采样管（5）内对应设有一土壤限制板（501）；当插入件（702）向前进入土壤采样管（5）时，能够穿过该土壤限制板（501），同时在插入件（702）向后退出时，通过插入件（702）上设置的椎体倒刺（703），拉动土壤限制板（501）并带动土壤采样管（5）进入采样器（6）内；所述采样器（6）内设有剖刀（602），当土壤采样管（5）被拉入采样器（6）时，通过剖刀（602）将土壤采样管（5）的管壁（502）剖开。
2.根据权利要求1所述的土壤样品重金属快速检测装置，其特征在于，所述剖刀（602）通过一组纵向的固定杆（603）固定在位于土壤采样管（5）安装位的两侧，固定杆（603）的两端通过螺帽（604）固定在采样器（6）的上下两侧。
3.根据权利要求1所述的土壤样品重金属快速检测装置，其特征在于，所述采样器（6）内壁轴接有上下两组导向辊（605），上下两组导向辊（605）沿土壤采样管（5）的移动方向设置，并通过上下的导向辊（605）夹紧土壤采样管（5）。
4.根据权利要求1所述的土壤样品重金属快速检测装置，其特征在于，所述液压机（7）的液压缸体（704）通过固定螺栓（705）固定在移动工作站（1）上；液压机（7）的轴杆（701）的端部，还设有一推进板（706），所述推进板（706）尺寸大于土壤采样管（5）管口，但小于采样器（6）的侧孔（601）。
5.根据权利要求1所述的土壤样品重金属快速检测装置，其特征在于，所述的移动工作站（1）包括车体（101）以及位于车体（101）上的实验室箱体（102）；所述实验室箱体（102）内设有操作平台（103）；所述剖管器（2）和测量终端（4）位于操作平台（103）上；所述实验室箱体（102）位于剖管器（2）的箱体侧面，设有用于土壤采样管（5）进入的试验室壁孔（104）。
6.权利要求1所述装置快速检测土壤样品重金属分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）通过土壤采样管（5）采集同一位置不同深度的土壤样品；
（2）将采集有土壤样品的土壤采样管（5）送入剖管器（2）中剖开，从而露出内部的土壤样品；
（3）通过XRF重金属检测器（3）检测不同深度土壤样品中重金属的浓度信号；
（4）通过测量终端（4）接受XRF重金属检测器（3）检测到的信号，经处理后得到土壤样品中重金属浓度随土壤深度的分布图。
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