一种简易式深层土壤气体采样器及其采样方法与流程

本发明涉及土壤学技术领域，尤其涉及一种简易式深层土壤气体采样器及其采样方法。

背景技术：

生态系统中的各种物质循环具有重大的意义，尤其是全球性的物质循环是当今研究的热点，如全球碳元素的循环，其中土壤是最重要的研究领域之一。土壤作为多孔介质，其空隙内储存的空气中存在着大量微量气体成分(包括co2、ch4、n2o等)。土壤空气基本上是由大气而来，但也有少部分产生于土壤中生物化学过程。土壤空气作为土壤重要组成成分之一，对于植物生长和土壤形成有重大意义。土壤空气研究是土壤学、环境学、生态学、水文学、地质学、地理学等学科研究中的一个重要方面，而土壤空气的采集是土壤空气研究的基础。

人们对于地表气体的排放已经做了大量研究，但是对土壤剖面，深层土壤气体的研究鲜有报道，这主要是收到实验仪器条件的限制。现阶段，在深层土壤气体采样方面还存在着一些问题：

首先，传统的土壤气体采集方法如集气箱法等在采集过程中会残留大气组分，不能真实完全的反映土壤环境中气体的情况，会给研究结果带来较大误差。

其次，现有的土壤剖面气体采样器进气孔容易被土壤颗粒堵塞，有的采取包裹纱布的措施，但在剖面气体采样器的放置过程中难免受到摩擦而使纱布移位，影响剖面气体样品的采集。同时土壤气体在采集过程中易受到土壤水分的干扰。

最后，现如今有一些误差相对较小的设备，但是需要提供电力设备，有的甚至需要抽气泵，这使得整个仪器的成本较高，结构复杂，操作繁琐，携带不便，不适宜于野外土壤气体的采样研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种简易式深层土壤气体采样器及其采样方法。提高实验的精确度，减少实验的误差。可用于环境学、生态学、地理学、土壤学等多学科的野外土壤气体采集研究。

本发明通过下述技术方案实现：

一种简易式深层土壤气体采样器，包括周壁分布有数个通气孔6的集气管1、导气管2；所述集气管1的一端为密封端，另一端连通导气管2，在导气管2的末端安装有三通阀7；所述集气管1的内周壁贴附有一层防水透气膜3。

所述通气孔6分为两组呈直线排布在集气管1相对两侧的管壁上；它们的直线彼此平行，且沿集气管1长度方向排列。

所述集气管1为聚四氟乙烯管；导气管2为硅胶软管。

所述集气管1的密封端设有橡胶塞4。

所述集气管1通过管帽5与导气管2连接；管帽5为螺旋卡扣式结构，便于与导气管2连接与拆卸；所述集气管1截面为圆形的筒状结构，其直径大于导气管2的直径；管帽5安装在集气管1端壁的中部位置。

所述集气管1的外径为21mm，内径为15mm，壁厚为3mm，长为15mm。

所述防水透气膜3为聚四氟乙烯膜，膜孔径为3μm，支撑层为pet—pe。

所述通气孔6的孔径为0.5mm。

一种深层土壤气体采样方法，其包括如下步骤：

步骤一：简易式深层土壤气体采样器的测试步骤，具体是将集气管1放入水中，用注射器在三通阀7处抽取其内气体，若没有水分进入注射器，则说明达到防水性要求；接着用注射器向管内注入气体，若水中有大量气泡冒出，则说明达到透气性要求；

步骤二：在选取好的试验田中开挖一个横直的槽，集气管1横直放置在其内，呈直线排布的通气孔6的长度方向平行于地表，即呈直线排布的两排通气孔6在同一水平位置，且与水平面平行或者与地表平行，接着再把原土回填，使集气管1填埋于土壤中，并与周围土壤紧密相接；导气管2伸出于土壤地表外；

步骤三：集气管1放置好后，将注射器接于三通阀7的软管8上，开始抽真空，待到注射器的活塞抽取不动时，关闭三通阀7，断绝集气管1与外界空气流通；将注射器内气体排出；

步骤四：由于集气管1内有负压，土壤气体会自动流入集气管中，待集气管1平衡5至20分钟后，将注射器接于三通阀之上的软管8上，打开三通阀，抽取集气管1内气体；

步骤五：将步骤四注射器采集到的气体打入铝箔气体采样袋之中，放于保温箱内，并带回实验室供气相色谱仪分析。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本采样器可以根据试验要求将采样器安置到不同土层深度，采集不同深度土层气体，以便测定其气体浓度，从而探明不同深度土壤气体分布特征，估算不同深度土壤气体的浓度梯度及扩散速率。

本采样器集气管的内周壁贴附有一层防水透气膜，这种双层嵌套型结构，可实现土壤气体，尤其是湿度较大的水稻田土壤气体的防水采集。

本采样器具有良好的密封性能，外界大气环境对其干扰几乎为零，实验结果误差小且精度高。

本采样器对于含水率较高的土壤，仍可使用这种装置来采集土壤气体。

本采样器设计简单合理，造价低廉，操作方便，易于携带，不需抽气泵或电力系统等大型设备，适用于野外采样研究。

与以往的土壤气体采样器不同，本采样器可以根据其放置方式(横放或竖放)的不同采集某一确定深度的气体或者是某一深度范围的气体，操作灵活。

本采样器可适用于土壤温室气体排放，生态系统评价，土壤环境监测等研究中土壤气体的采集。尤其适用于不同深度土壤气体的采集与浓度变化的研究。

附图说明

图1为本发明的外观示意图。

图2是本发明的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1和2所示。本发明公开了一种简易式深层土壤气体采样器，包括周壁分布有数个通气孔6的集气管1、导气管2；所述集气管1的一端为密封端，另一端连通导气管2，在导气管2的末端安装有三通阀7；所述集气管1的内周壁贴附有一层防水透气膜3。

所述通气孔6分为两组呈直线排布在集气管1相对两侧的管壁上；它们的直线彼此平行，且沿集气管1长度方向排列。所述集气管1为聚四氟乙烯管；导气管2为硅胶软管；所述集气管1的密封端设有橡胶塞4。

所述集气管1通过管帽5与导气管2连接；管帽5为螺旋卡扣式结构，便于与导气管2连接与拆卸；所述集气管1截面为圆形的筒状结构，其直径大于导气管2的直径；管帽5安装在集气管1端壁的中部位置。

所述集气管1的外径为21mm，内径为15mm，壁厚为3mm，长为15mm；所述通气孔6的孔径为0.5mm。具体尺寸可根据具体应用要求而定。

所述防水透气膜3为聚四氟乙烯膜，膜孔径为3μm，支撑层为pet—pe。

本发明深层土壤气体采样方法，可通过如下步骤实现：

步骤一：简易式深层土壤气体采样器的测试步骤，具体是将集气管1放入水中，用注射器在三通阀7处抽取其内气体，若没有水分进入注射器，则说明达到防水性要求；接着用注射器向管内注入气体，若水中有大量气泡冒出，则说明达到透气性要求；

步骤二：在选取好的试验田中开挖一个横直的槽，集气管1横直放置在其内，呈直线排布的通气孔6的长度方向平行于地表，即呈直线排布的两排通气孔6在同一水平位置，且与水平面平行或者与地表平行，接着再把原土回填，使集气管1填埋于土壤中，并与周围土壤紧密相接；导气管2伸出于土壤地表外；

步骤三：集气管1放置好后，将注射器接于三通阀7的软管8上，开始抽真空，待到注射器的活塞抽取不动时，关闭三通阀7，断绝集气管1与外界空气流通；将注射器内气体排出；

步骤四：由于集气管1内有负压，土壤气体会自动流入集气管中，待集气管1平衡5至20分钟后，将注射器接于三通阀之上的软管8上，打开三通阀，抽取集气管1内气体；

步骤五：将步骤四注射器采集到的气体打入铝箔气体采样袋之中，放于保温箱内，并带回实验室供气相色谱仪分析。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。