CN204575398U - 土壤气体取样管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种土壤气体取样管，具体涉及使用加热技术，并可用于对污染场地土壤气体的采样。一种土壤气体取样管，其特征是：包括外管1、内衬管9、外管与内衬管间的填充层3以及取样管底部的加热器5。由于本实用新型所提供的土壤气体取样管底部具有加热器5，可以实现对土壤气体取样管底部的土壤气体进行快速加热，进而实现土壤气体膨胀并推动气体沿着取样管的内衬管9扩散到地面上而完成主动采样，由此保证了所取土壤气体样品分析结果的真实性和准确性。本实用新型提供的土壤气体取样管中的加热器5的加热方式通过多种物理加热以及化学加热方式完成。

Description

土壤气体取样管

技术领域

本实用新型涉及一种土壤气体取样管，具体涉及使用加热技术，并可用于对污染场地土壤气体的采样。

背景技术

修复大量污染场地、城市棕地以及污染耕地等，是彻底消除场地污染物对人类身体健康和生态系统安全的唯一可靠、可行的办法。但由于场地污染不同于大气和水污染，污染场地很多情况下不可直接通过视觉或嗅觉判断出来。污染源以及污染程度需要大量系统的调查才可能给出较为准确的结论。此外，由于土壤污染涉及到较多的媒介（土壤、土壤气体、含水层中的地下水等）导致不同土壤层或含水层中的污染情况不同。污染场地的场地调查通常需要在场地中打井取样（对土壤岩心取样或对地下水取样），但打井取样一方面会为场地调查带来更多繁琐复杂的工作，还会造成场地调查成本的增加 。由于大部分有机污染物以及一部分重金属污染物，如汞，在污染土壤、污染场地地下水以及土壤气体中都存在一定的分配关系，进而通过分析其中任意一种媒介中的污染物浓度，即可推断出其他两种媒介中污染物的浓度。并且土壤气体取样，比对污染场地的深层土壤岩心或地下水取样都要简单便捷的多。因此，对于浅层污染土壤，通常可以取土壤中的气体样品，通过快速分析土壤气体中的污染物种类、浓度情况进而分析土壤的污染情况。但对土壤气体取样一直是个难题。如专利CN 101413851A报道了通过负压抽取地下气体的方法获取土壤气体样品，再用气体检测仪进行检测来推断土壤场地的污染情况，虽然此专利制作简便、使用便捷，但此方法因为负压抽取的作用导致地表的气体渗透到样品并最终导致分析结果的准确性降低，并且由于采用负压抽提的方式取土壤气体，无法实现污染气体的原位在线检测。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种土壤气体取样管，可便捷、准确、有效地对污染场地的土壤气体进行取样。

一种土壤气体取样管，包括外管1和内衬管9，其特征是：外管与内衬管间的填充层3以及取样管填充层中装有加热器5，在取样管的下端有进气口7与内衬管9相连。

由于本实用新型所提供的土壤气体取样管底部具有加热器5，可以实现对土壤气体取样管底部的土壤气体进行快速加热，进而实现土壤气体膨胀并推动气体进入取样管的底端进气口7，并沿着与进气口7相连的内衬管9扩散到地面上而完成主动采样。由于主动采样对周

围土壤环境形成正压，可以防止地面上大气进入所取土壤气体样中，最终保证了所取土壤气体样品分析结果的真实性和准确性。

本实用新型所提供的取样管中加热器5的可通过物理加热的方式实现加热，可选的电加热方法有：电导加热、电阻加热、红外加热以及微波加热。这些电加热方法均可实现快速加热的目的。

本实用新型所提供的取样管中加热器5可通过化学加热方式实现加热，在加热器5中设置有H₂储气槽17和O₂储气槽13，通过H₂程控阀门16和O₂程控阀门14控制H₂和O₂的释放并将两种气体通过导管导入反应槽15中反应实现加热。这种化学加热因为不需要电源，更便于野外作业操作。

为了更好地对土壤气体进行取样，所述的取样管包括外管1，外管里面装有内衬管9，外管与内衬管之间为填充层3，其中填充层中的材料可以选用铬铁矿砂、锆英砂、刚玉砂以及石英砂等，在取样管的下端靠近外管管壁内侧装有加热器5和气体温度检测器8，取样管的底端设有土壤气体进气口7以及程控阀6，而在取样管的上端设置有电加热源12和取样管表盖10。

由于在气体取样管的外管1与内衬管9之间填充了易于传热的小颗粒介质，因此，保证了电流加热时可快速对取样管底端土壤气体的加热，进而保证气体受热膨胀并快速传递到气体取样管的内衬管9，并可开启阀门11进行气体收集 。

本实用新型提供的土壤气体取样管中的加热器5与取样管上端设置的电加热源12相连，因此，通过控制电加热源12即可控制加热器5的工作，实现了地面操控，便于土壤气体取样管的使用。

土壤气体在受热膨胀形成气压推动气体进入取样管的内衬管9后，持续向上推进，可以流动到地面22上的气体阀门11，开启气体阀门后，气体可以直接进入手提式气体检测仪20，进行气体检测。同时，也可以转换气体阀门11，以便气体进入气体样品袋21，实现收集气体备用的目的。

由于本实用新型提供的土壤气体取样管通过采用在取样管的底部加热的方式实现了使土壤气体膨胀，并形成一定气流可以推动气体沿着取样管流到地面上完成主动式取样的目的。主动式取样除了具有上述可以确保土壤气体样品的真实性和准确性外，还具有可以实现原位在线检测土壤气体的优势。只需在取样管的出气口处连接上便携式气体检测仪，土壤气体在膨胀形成的气压作用下会自动进入气体检测仪，实现原位在线检测。

附图说明

图1是土壤气体取样管结构示意图。

图中1.外管，2.取样管表面螺纹，3.填充层，4.气体流，5.加热器，6.程控阀，7.进气口，8.气体温度检测器，9.内衬层，10.取样管表盖，11.阀门，12.电加热源，20.手提式气体检测仪，21.气体样品袋，22.地面。

图2是土壤气体取样管通过化学加热方式实现加热时加热器5内部的结构示意图。

图中13.O₂储气槽，14.O₂程控阀门，15.反应槽，16. H₂程控阀门，17.H₂储气槽，18. H₂程控阀门远程控制开关，19.O₂程控阀门远程控制开关。

以下结合具体实施方式进一步说明本实用新型的具体细节和使用方法。

具体实施方式

实施例1

在取样管采用电加热方式实现加热目的时，取样管的内部衬有内衬管9，内衬管9与外管间的形成内衬层3，其间填充了具有良好导热性能的介质，在靠近取样管底部的外管的内壁处配置有加热器5以及气体温度检测器8，而在取样管的低端设置有控制阀6和进气口7，在取样口的顶部（露出地表）具有取样管表盖10，取样管的内衬管9内的气体流4向上经过取样管，并在顶端出口处通过阀门11可实现气体的收集，而放置于地表的电加热源12通过置于取样管内部的导线与加热器5相连。

本实用新型提供的取样管通过下列步骤实现土壤气体的取样：

1) 通过旋拧取样管表面螺纹2将取样管插入待检测的目标污染场地，插入深度取决于待调查的污染场地的地下水位情况；

2) 开启留在取样管外地表上的、连接在取样管底端的电加热器5的电加热源12，开始加热取样管的填充层3中的易导热介质，实现对取样管底端周围土壤的加热；

3) 通过连接在取样管底端的气体温度检测器8监控温度，在气体温度达到一定值如60℃时，通过控制加热器，维持恒定的气体温度；

4) 此时开启取样管底端的程控阀6，让加热膨胀的土壤气体通过进气口7进入取样管，并沿着取样管的内衬管9向上流动；

5) 开启地面上的气体阀门11，收集气体；

6) 收集完毕后关闭控制阀，并关闭电加热源12。

实施例2

在取样管采用化学加热方式实现加热目的时，加热器5内设置有O₂储气槽13和H₂储气槽17，通过控制H₂程控阀门远程控制开关程控阀门18和O₂程控阀门远程控制开关19可以实现控制H₂程控阀门16和O₂程控阀门14的目的，而在开启H₂和O₂的程控阀门后，两种气体会通过导管被导入反应槽15中进行点火，反应，实现加热目的。

在采用化学加热方式实现加热目的时，使用本实用新型提供的取样管的操作过程与上述实施例类似，只是在上述实施例1的操作过程步骤2）中稍有不同：在取样管被插入地下后，同时在地面开启H₂程控阀门远程控制开关程控阀门18和O₂程控阀门远程控制开关19，此时H₂程控阀门16和O₂程控阀门14被同时打开，H₂和O₂会分别从H₂储气槽17和O₂储气槽13中释放并通过导管导入反应槽15中，点火，反应，实现加热。其余步骤与实施例1均相同。

Claims (3)

1.一种土壤气体取样管，包括外管（1）和内衬管（9），其特征是：外管与内衬管间的填充层（3）以及取样管填充层中装有加热器（5），在取样管的下端有进气口（7）与内衬管（9）相连。

2.按权利要求1所述的土壤气体取样管，其特征是：所述的加热器（5）可为电加热器。

3.按权利要求1所述的土壤气体取样管，其特征是：在加热器（5）中设置有H₂储气槽（17）和O₂储气槽（13），通过H2程控阀门（16）和O₂程控阀门（14）控制H₂和O₂的释放并将两种气体通过导管导入反应槽（15）中反应实现加热。