一种土壤与地下水中有机污染物高效快速的采样装置的制作方法

本实用新型涉及土壤采样技术领域，特别是一种土壤与地下水中有机污染物高效快速的采样装置。

背景技术：

场地土壤或地下水中有机污染物污染调查主要技术有土壤气、膜界探测探测法和常规样品采样和试验室分析法。土壤气法主要适用于包气带等无水的砂质土壤，对于粘性较强的土壤由于无法采集足够的气体供试验室分析；膜界面探测法是一种有效的包气带土壤和地下水中有机污染物的采样方法，但由于单一的加热模式，使得许多半挥发性或者浓度较低且毒性较强的有机污染物，无法被采集与检测，导致前期调查引导不准确，使得后期采样方案的不合理，导致采样工作多次进场，耗费大量的人力物力。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种土壤与地下水中有机污染物高效快速的采样装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种土壤与地下水中有机污染物高效快速的采样装置，包括钻筒以及设置在钻筒内的采样组件，钻筒端部为钻头，所述钻筒内设有加热组件；钻头内设有超声波传感器，钻头上设有用于传输超声波的垂直微孔和水平微孔。

本实用新型中，所述加热组件位于采样组件上方的钻筒侧壁内，促进挥发性有机物挥发。

本实用新型中，所述超声波传感器耦合于钻头上，促进挥发性有机物挥发。

本实用新型中，所述的超声波传感器顶端接于数据转接头，数据转接头固定于钻筒内壁，数据转接头对外接线通电。

本实用新型中，所述采样组件一侧的钻筒内壁上设有热电偶，用于测量温度。

本实用新型中，所述的钻筒中部设有水位传感器，用于测量水位。

本实用新型中，所述采样组件为半透膜采样组件，设置在水位传感器上方，半透膜采样组件包括半透膜、载气进气管和载气出气管，载气进气管连通流量计与载气瓶，载气出气管上端连通微型采样泵。

本实用新型中，所述钻筒端部可拆卸的设置有钻头，便于拆卸。

本实用新型中，所述的垂直微孔上部延伸到超声波传感器，下部连通水平微孔。

有益效果：1、本实用新型通过在钻管侧壁增设加热组件，提高钻筒周边土壤与地下水的温度，促进土壤与地下水中有机污染挥发出来，从而进行采样和检测；

2、本实用新型通过在样品室内增设超声波传感器与钻头偶合组件，通过超声波的强化，促进地下水位以下的土壤与地下水中的挥发性有机污染物挥发出来，从而进行采样和检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本实用新型地下有机污染物快速采样装置结构示意图；

图2是微孔分布示意图；

图3是某加油站场地挥发性有机污染物检测结果三维模拟示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1：其中，1、钻头，2、水平微孔，3、垂直微孔，4、钻筒，5、数据连接模块，6、超声波传感器，7、水位传感器，8、半透膜采样组件，9、热电偶，10、加热组件，11、数据线保管套管，12、载气进气管，13、载气出气管，14、半透膜。

具体的，该采样装置包括钻头1、超声波传感器6、水位传感器7、钻筒4、半透膜采样组件8和加热组件10；超声波传感器6耦合于钻头1上，利用钻头1上的垂直微孔3和水平微孔2进行超声波的传播；超声波传感器6顶端接于数据转接头5；数据转接头5固定于钻筒4内壁；水位传感器7位于钻筒4中部；半透膜采样组件8位于水位传感器7上方，载气进气管12和载气出气管13接于半透膜采样组件上；半透膜14位于半透膜外侧；热电偶9位于所述的半透膜采样组件7附近；所述的加热组件10位于钻筒4顶端的侧壁内。数据线保管套管11位于超声波传感器6和水位传感器的信号传输线7以及热电偶9的电线的外侧。

如图1和图2，垂直微孔3上部延伸到超声波传感器6，下部连通水平微孔，水平微孔2呈放射状分布于钻头1的横截面上，具体的，8条微孔由钻头中心向四周延伸，相邻微孔之间的夹角为45度，使得传输超声波效果更佳。

超场波传感器位于钻筒下端，耦合于钻头上，钻头上超声波传播微孔；水位传感器位于钻筒中部；半透膜模块位于水位传感器上方，由半透膜、采样头、载气管组成；加热装置由两根加热棒和一根热电偶组成，加热棒位于位于钻筒顶端的侧壁内，热电偶位于半透膜组件附近。当采样装置进入包气带土壤中时，启动加热组件，对土壤进行加热到120℃，利用载气产生的微负压和半透膜的水气分离的作用，实现土壤中有机污染物的采样；当采样装置进入含地下水的土壤中时，启动加热和超声波传感器，促进有机污染物从土壤和地下水的挥发，实现土壤和地下水中有机污染物的高效、快速的采集。

场地土壤中有机物分为包气带中土壤与孔隙水中的有机污染物和地下水层一下土壤与地下水中的有机污染物的采样，为此，在钻筒中部设有水位传感器，水位传感器连接外部的信号接收装置，当外部信号接收装置显示水位传感器已经处于地下水液面以下，即可得知地下水的深度。

水位传感器上方设置了半透膜采样组件，半透膜采样组件主要由半透膜、载气进气管和载气出气管组成，半透膜由耐磨层与纳米孔聚四氟乙烯膜组成，半透膜位于半透膜组件的表面，与土壤、地下水接触，利用半透膜的材料与微孔结构，实现的气水分离效果，使得水分子被阻挡于膜外侧，有机分子进入膜的内侧。载气进气管和载气出气管下端连接于膜组件上，进气管的上端连接于流量计与载气瓶n2，载气出气管上端连接于微型采样泵，通过载气n2流速的调节和微型采样泵的流速调节，实现半透膜组件的内部显示600-800mbar的微负压。从而使得有机污染物通过压强差进入半透膜组件内部，有机污染物被吸入半透膜组件内部，并与载气混合，经过出气管，被集气袋或者苏玛罐等气体采集装置采集与保存，完成采样。

载气进气管12用于使得半透膜组件内部达到微负压的环境，也吸走了半透膜组件内原来的部分气体，降低影响有机污染物的浓度。

需要对地下水进行加热，使得水中的有机污染物挥发出来。为此，在样品室内设有加热组件和热电偶，钻筒顶部侧壁内设置加热组件和膜界面采样组件附近设置了热电偶，加热组件的供电电压为220v，通过热电偶和温控仪实现加热元件的供电电压和电流的控制，可将样品室内的地下水快速加热和控制至120℃左右，从而使得土壤、孔隙水和地下水中的有机污染物快速挥发出来。

为了促进地下水位以下的地下水与土壤中有机污染物的析出，为此，在钻筒底部设置了钻头和超声法传感器的耦合组件，超声波传感器通过地上的超场波发生器将信号传递到超声波传感器，通过钻头上的微孔将超声波传输于土壤与地下水中。

为了更好地实现超声波传感器的维修与更换，传感器上端设置了一个数据转接头，实现上部器件的密封，数据转接头为普通两孔式数据转接头。

本装置使用时，通过钻头1向地下打入一定的深度，当到达指定采样深度时，观察水位传感器7的结果，判断是否进入地下水区域；

若半透膜组件8在地下水位之上，仅启动加热组件10进行加热，通过热电偶9进行温度数据检测，地上温控仪控制加热组件10的电源开关实现温度控制，待温度达到120℃时，应用半透膜组件8对土壤中有机污染物进行采样；

若水位传感器7显示结果为地下水位以下时，通过地上温控仪和超生波发生器启动加热组件10和超声波传感器5，待温度达到120℃时，应用半透膜组件8对土壤中有机污染物进行采样，采样的有机污染物通过半透膜组件8，通过地上的氮气瓶(载气)和流量计与进气管12连接，将载气送入进气管12当中，再通过地上的微型真空泵与出气管11连接，应用真空泵的抽气，实现半透膜组件8的微负压，促进有机污染物透过半透膜进入半透膜组件，有机污染物由载气输送至出气管11进行采样，并最终应用pid、fid和gc-ms等检测设备进行检测。

实施例1：

某企业污染调查项目中，应用该采样装置对场地的0.5米-12米不同深度的土壤和地下水进行采样与挥发性有机污染物的快速检测，检测结果显示当地下水位之上，采用加热模式采集有机污染物的pid浓度数据为不采用加热模式的3.6-21.3倍；地下水位以下，采用超声波和加热联合采样模式的pid浓度数据为单独使用加热模式的2.3-11.5倍。

实施例2：

某搬迁的石化企业遗留场地污染调查项目中，应用该装置对场地某区进行的3-12米的地下水进行采样与挥发性有机污染物的快速检测，采样过程中，不开启加热与超声波组件时，场地中采集的样品中间&对二甲苯低于gc-ms检测限；开启加热与超声波两组件时，检测结果中间&对二甲苯在场地中的浓度为0.03-1.37ppm，如图3所示，因此，该装置可以高效快速地采集土壤与地下水中的有机污染物。

本实用新型提供了一种土壤与地下水中有机污染物高效快速的采样装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。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。