CN203203840U - 一种土壤石油烃污染取样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于石油污染检测技术领域的一种土壤石油烃污染取样系统。该系统由流量控制系统、土壤气取样器和样本采集系统构成，流量控制系统包括抽气泵和气体流量计，样本采集系统包括采气袋和吸附棒，土壤气取样器为低碳钢抽气管，头部为锥形头，头部上方两侧各设有两排进气孔，尾部出气口和硅胶软管密封连接。该系统可以定性判断加油站是否存在地下石油污染及污染范围，还可初步判断污染源位置，经多相平衡浓度分析后可定量判断污染程度，根据O2和CO2含量变化还可定量计算土壤微生物降解能力。
Description
技术领域
本实用新型属于石油污染检测技术领域，具体涉及一种土壤石油烃污染取样系统。
背景技术
土壤是多孔介质，石油烃在地下土壤和水中以气相、吸附相、NAPL相、溶解相等四种形态存在。石油烃中含有大量的挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs），它们易以气相存在，在迁移过程中进入土壤孔隙并沿孔隙上升。挥发性有机化合物（VOC）的运移规律是地下有机污染研究的重要领域。大量研究表明，自然衰减法（monitored natural attenuation, MNA）可利用土壤或含水层中土著微生物去除BTEX（苯系物）等油类污染物，是一种有效的有机污染修复技术。土壤内有机污染物的微生物降解伴随着O2的消耗和CO2的生成，根据土壤内O2和CO2的含量变化来定性判断生物降解是否发生是判断生物降解能力的有效方法。
一直以来，对加油站石油污染的检测方法主要集中于表层土壤采集、深层土壤及地下水采集三种主要的现场勘查检测手段。首先通过在加油站现场取浅层、深层及承压水层分别取土样和水样，通过对其中的有机污染物含量或浓度进行检测判断土壤及地下水的污染程度。
国外对MNA技术的研究和应用起步较早，1998年美国空军已将MNA技术作为绝大多数石油污染点的修复方法；国内对于其研究起步较晚，目前较多的物理模拟试验在室内条件下开展，对于石油污染物运移的趋势、影响因素及MNA治理效果等方面的研究取得了一定的成效，但现阶段国内开展的现场试验研究仍然有限。
MNA方法通过挥发、弥散、吸附、生物降解等综合作用能够有效降低有机污染物浓度。其已成为许多石油产品污染场地优先考虑的修复技术。由于我国北方地区地下水埋深较深，污染物在非饱和区内运移路径长，自然降解可望发挥较为显著的清除污染物的作用。
表层土壤采集、深层土壤及地下水采集等现场勘查检测方法常综合运用于确定加油站地下石油烃污染源、石油烃污染范围和石油烃污染浓度的空间分布，三种方法技术较为成熟，在石油污染检测和治理领域得到广泛的应用。但其具有检测仪器及操作流程复杂、成本较高的缺点，且无法有效区分微生物降解在石油烃自然衰减中所起作用。
发明内容
本实用新型针对现有土壤石油污染检测仪器操作流程复杂、成本较高的缺点，提出一种土壤石油烃污染取样系统。
一种土壤石油烃污染取样系统，该装置由土壤气取样器1、流量控制系统、样本采集系统依次连接构成，所述流量控制系统包括抽气泵2和气体流量计3，所述样本采集系统包括采气袋4和吸附棒5，所述土壤气取样器1为低碳钢抽气管6，头部为锥形头，头部上方两侧各设有两排进气孔7，尾部出气口8和硅胶软管9密封连接。
所述低碳钢抽气管6长1.8m，外径32mm，内径10mm。
所述进气孔7的直径为2mm。
土壤石油烃污染取样取样方法，按照如下步骤进行：
a、用高纯氮清洗采气袋3~4次，将氮气保留在采气袋中；
b、将土壤气取样器用锤子贯入土壤深处，用硅胶软管连接土壤气取样器出气口和抽气泵，将钻孔周围空隙密封以保证取样系统的密闭性；
c、开启抽气泵排出120-160ml气体，停止抽气，用夹子夹住抽气软管，排出采气袋内氮气；
d、进行土壤气取样，设定抽气速率为0.05-0.2Lmin-1，采样时间为20~30min，包气带内的气样在抽气泵的作用下进入土壤气取样器头部的进气孔，经过管身由尾部的出气口流出，其中用于O2、CO2含量检测的气样通过采气袋直接收集，用于VOCs检测的气样在经过吸附棒时其中的VOCs被吸附棒中的吸附材料所吸收；
e、停止抽气，将采气袋进行编号并记录，送样至检测单位，使用气相质谱联用仪对吸附棒中VOCs及其中各种成分进行检测，使用气相色谱仪对土壤气样中的O2、CO2含量进行测定。
本实用新型的有益效果：本实用新型可以定性判断加油站是否存在地下石油污染及污染范围，还可初步判断污染源位置，经多相平衡浓度分析后可初步定量判断污染程度，根据O2和CO2含量变化还可定量计算土壤微生物降解能力。检测手段成本低廉、操作简便、易于推广。我国北方地区地下水埋深较深，污染物在非饱和区内运移路径长，该检测方法可望有效发挥污染检测的作用，具有重要的应用价值。
附图说明
图1是土壤气体取样系统示意图；
图2是土壤气取样器详图；
图中，1-土壤气取样器、2-抽气泵、3-气体流量计、4-采气袋、5-吸附棒、6-低碳钢抽气管、7-进气孔、8-尾部出气口、9-硅胶软管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例1
一种土壤石油烃污染取样系统（如图1所示），该装置由土壤气取样器1、流量控制系统、样本采集系统依次连接构成，流量控制系统包括抽气泵2和气体流量计3，样本采集系统包括采气袋4和吸附棒5，土壤气取样器1（如图2所示）为低碳钢抽气管6，头部为锥形头，头部上方两侧各设有两排进气孔7，尾部出气口8和硅胶软管9密封连接，低碳钢抽气管6长1.8m，外径32mm，内径10mm，进气孔7的直径为2mm。
应用上述装置，对某加油站进行包气带土壤石油污染检测的土壤气取样方法，按照如下步骤进行：
a、用高纯氮清洗采气袋3~4次，将氮气保留在采气袋中；
b、对某加油站某点位（G3）取土壤气样品，分两部分，一部分分别在该点距土壤表面30、70、110、150cm处进行了取样，另一部分相隔381天分别进行了两次土壤气样的采集，取样深度为距土层（除去地表水泥层）上表面1m处，取样过程为：将土壤气取样器用锤子贯入土壤深处，用硅胶软管连接土壤气取样器出气口和抽气泵，将钻孔周围空隙密封以保证取样系统的密闭性；
c、开启抽气泵排出120-160ml气体，停止抽气，用夹子夹住抽气软管，排出采气袋内氮气；
d、进行土壤气取样，设定抽气速率为0.05-0.2Lmin-1，采样时间为20~30min，包气带内的气样在抽气泵的作用下进入土壤气取样器头部的进气孔，经过管身由尾部的出气口流出，其中用于O2、CO2含量检测的气样通过采气袋直接收集，用于VOCs检测的气样在经过吸附棒时其中的VOCs被吸附棒中的吸附材料所吸收；
e、停止抽气，将采气袋进行编号并记录，送样至检测单位，使用气相质谱联用仪对吸附棒中VOCs及其中各种成分进行检测，使用气相色谱仪对土壤气样中的O2、CO2含量进行测定。
相隔381天土壤气样的采集，对气样中的VOCs进行了检测分析得到污染物的气相浓度，进一步计算可得到污染物的总浓度，见表1。分析结果表明G3点位附近发生了一定程度的石油污染，经381天自然衰减污染物得到有效的清除。
在该点距土壤表面30、70、110、150cm处进行的取样分析，检测结果见表2。分析结果表明，在该点位随着土壤深度的增加，O2含量逐渐减少，CO2含量逐渐增加，O2、CO2含量表现出上述规律是由于土壤内的好氧微生物在降解有机物时需要消耗O2，释放CO2，由此判断土壤内发生了需氧微生物降解。
Claims (3)
1.一种土壤石油烃污染取样系统，其特征在于，该系统由土壤气取样器（1）、流量控制系统、样本采集系统依次连接构成，所述流量控制系统包括抽气泵（2）和气体流量计（3），所述样本采集系统包括采气袋（4）和吸附棒（5），所述土壤气取样器（1）为低碳钢抽气管（6），头部为锥形头，头部上方两侧各设有两排进气孔（7），尾部出气口（8）和硅胶软管（9）密封连接。
2.根据权利要求1所述一种土壤石油烃污染取样系统，其特征在于，所述低碳钢抽气管（6）长1.8m，外径32mm，内径10mm。
3.根据权利要求1所述一种土壤石油烃污染取样系统，其特征在于，所述进气孔（7）的直径为2mm。
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