一种地下水挥发性有机污染物的被动扩散采样装置的制作方法

本实用新型属于水体采样装置领域，更具体地，涉及一种地下水挥发性有机污染物的被动扩散采样装置。

背景技术：

我国工业和城镇化进展的快速发展带来了大量的高风险污染场地。一批化工、炼化、焦化等企业生产期间污染防治措施不到位，更是使得企业原厂址附近地下水受到具有高毒、强富集能力的挥发性有机物（VOCs）等“三致”效应物质的污染，严重危害人民群众健康，也逐渐成为城镇工业场地再开发利用的瓶颈问题。为加强对这些高风险污染场地的环境监管和风险评估，需长期监测其地下水中VOCs的含量。

样品的采集是环境检测中最为关键的操作步骤，直接影响样品的代表性和准确性，有时甚至会决定整个检测结果的可靠性。目前，地下水的收集仍然采用技术认可度高的主动采样。尽管现代分析测试技术快速发展使主动采样的水平大幅度提高，但由于自身固有特点使其应用仍存在一定的局限。例如，该方法需要大型泵设备和电源，野外操作极为不便，耗人力和财力；另外，采样过程中对水体的剧烈扰动使VOCs大量挥发损失而无法检出；更重要的是，主动采样获取的样品只能代表采样瞬间的污染状况，如果只按照既定的频率进行采样，有可能错失对脉冲污染事件的有效捕捉，测定的结果难以代表整个采样周期内污染物的真实污染水平，难以描述整个污染事件的变化。与此同时，基于渗透或分子扩散原理的被动采样技术由于其操作简单，已经有一些应用典范，如：聚乙烯膜内装有脂质的半透膜装置（SPMD）对疏水性有毒有机污染物进行采样；基于涂有聚合物涂层石英纤维的固相微萃取（SPME）技术对疏水性有机物进行采集；基于双层聚丙烯酰胺凝胶的扩散梯度薄膜技术（DGT）对金属离子进行采样。尽管这些被动采样技术得到了很广泛的应用，但也存在一些缺陷。具体表现在：SPMD使用大量的非水溶剂采样相，可能会因为溶解、挥发等原因损失；SPME萃取头价格昂贵、涂层热稳定性差、且萃取头多次使用后，容易导致萃取头纤维污染；DGT需要使用数毫升强酸浸泡洗脱数小时；这些被动采样多数没有达到萃取平衡，需要进行复杂的浓度校正计算。

因此，开发一种有机污染物损失小，性能可靠、适合于野外地下水VOCs环境监测和风险评价的被动扩散采样装置具有重要的研究意义和经济价值。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有被动采样装置存在有机污染物损失，无法达到萃取平衡，需要进行复杂的浓度校正计算的缺陷和不足，提供一种地下水挥发性有机污染物的被动扩散采样装置。本实用新型提供的被动扩散采样装置利用采样袋内外浓度差作为扩散动力的平衡采样过程，有效避免了常规主动采样对水流扰动造成VOCs的损失，被动采样时能够获取整个采样周期内的时间加权浓度，测定结果能够更加准确地反映地下水中VOCs的污染水平。

为实现上述实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种地下水挥发性有机污染物的被动扩散采样装置，包括用于挥发性有机污染物选择性透过的采样袋、套设在所述采样袋上的挡罩、设置于所述采样袋内的采样相和悬设于所述挡罩底部的悬挂件。

本实用新型利用采样袋内外浓度差作为扩散动力实现挥发性有机污染物（VOCs）的被动采集，可有效避免了常规主动采样对水流扰动造成VOCs的损失。采集时，能够获取整个采样周期内的时间加权浓度，测定结果能够更加准确地反映地下水中VOCs的污染水平。挡罩既可实现地下水的透过，又可对采样袋进行较好的保护，避免地下水中的中颗粒物对采样袋造成污染和物理性破坏。悬挂件可实现将采样袋完全沉入待采集水体中以保证VOCs的完全扩散。

本实用新型提供的被动扩散采样装置的使用方式如下：将采样袋浸入待采集水体中，采样袋外VOCs即按照费克定律扩散进入袋内采集相中，当袋内外VOCs浓度差为零时达到采样平衡状态，收集上述被动采样袋，将袋内采集相移出并封存于采样瓶中，运回实验室用吹扫捕集-气相色谱-质谱测定VOC含量。

本实用新型提供的被动采样装置通过各部件的配合作用，可实现挥发性有机污染物的被动采集，性能可靠，体积小、价格便宜、制作简单，适合于野外地下水VOCs环境监测和风险评价。

本实用新型的采样袋可为常规形状。

优选地，所述采样袋为圆筒形。

更为优选地，所述采样袋的长为100～160mm，管径为10～30mm，厚度为0.01～0.1mm。

现有技术中常规的用于挥发性有机污染物选择性透过的材质均可用于采样袋，如低密度聚乙烯膜、高密度聚乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、透析膜等，以实现挥发性有机污染物选择性透过即可。

优选地，所述采样袋为低密度聚乙烯膜采样袋。

优选地，所述挡罩为网状结构。

更为优选地，所述网状结构的孔径不大于0.1mm。

采集相可根据实际采集的需要进行选取。

优选地，所述采样相为去离子水。

以绿色环保的水作为采样相，对VOCs没有富集作用，采样平衡后，采样相中VOCs测定的浓度即为样品相中VOCs浓度，不需要进行复杂的校正计算。

优选地，所述悬挂件为铅坠。

悬挂件的重量可根据实际需要进行选取，以实现采样袋沉入水体中为准。

优选地，所述悬挂件的重量不小于500 g

优选地，所述挡罩的底部设置有底部固定环，所述悬挂件悬设于所述底部固定环上。

通过底部固定环可实现悬挂件的较好固定。

优选地，所述挡罩的顶部设置有顶部固定环。

顶部固定环的设置可便于对整个被动扩散采样装置的提拉。

更为优选地，所述顶部固定环设置有拉绳。

优选地，所述被动扩散采样装置还包括用于容纳所述挡罩的自封袋。

采样完成后，将采样袋放入自封袋中，可防止空气可能带来的污染。

更为优选地，所述自封袋为双层结构。

自封袋既可与被动扩散采样装置相分离，也可可拆卸的固定在挡罩上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的被动扩散采样装置利用采样袋内外浓度差作为扩散动力的平衡采样过程，有效避免了常规主动采样对水流扰动造成VOCs的损失，被动采样时能够获取整个采样周期内的时间加权浓度，测定结果能够更加准确地反映地下水中VOCs的污染水平。

附图说明

图1为实施例1提供的被动扩散采样装置的结构示意图；

图2为实施例1提供的被动扩散采样装置中挡罩的结构示意图（剖视图）；

图3为实施例1提供的被动扩散采样装置的使用状态图；

其中：

1 为采样袋，2为挡罩，3为采样相，4为悬挂件，5为底部固定环，6为顶部固定环，7为拉绳；

a为采样井。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，当原件被称为“设置于”、“安设于”另一元件，它既可以直接在另一元件上，也可以存在居中的元件。当一个元件认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或可能同时存在居中元件。

实施例1

如图1~2所示，本实施例提供一种地下水挥发性有机污染物的被动扩散采样装置，包括用于挥发性有机污染物选择性透过的采样袋2、套设在采样袋2上且设置有小孔的挡罩1、设置于采样袋2内的采样相3和悬设于挡罩1底部的悬挂件4。

具体的，采样袋2为圆筒形低密度聚乙烯膜采样袋；挡罩1为尼龙网，孔径不大于0.1mm；采样相3为去离子水；悬挂件4为铅坠，重量为1000g。

挡罩1的底部设置有底部固定环5，悬挂件4悬设于底部固定环5上。

挡罩1的顶部设置有顶部固定环6，顶部固定环6设置有拉绳7。

被动扩散采样装置还包括可拆卸连接在挡罩1上的双层的自封袋。

在采样前将低密度聚乙烯采样袋（未装入采样相）依次置于二氯甲烷、甲醇和纯水中浸泡48h、24h和24h，用以去除杂质。

被动扩散采样装置的制备：首先通过移液枪将去离子水注入低密度聚乙烯膜采样袋2内作为采样相3，然后用热封机将低密度聚乙烯膜采样袋的开口端热封；然后，在低密度聚乙烯膜采样袋外部套上尼龙网作为挡罩1，在尼龙网的底部和顶部分别固定底部固定环5和顶部固定环6，并将铅坠悬挂于底部固定环5上；在顶部固定环6上系上拉绳7。最后，将被动采样装置置于双层自封袋内以防止空气可能带来的污染。

如图3，为被动扩散采样装置的使用状态图。首先采用标准工艺建立采样井a。完成建井后并恢复水位，将铅坠固定于挡罩的底部固定环上，将采样拉绳2扣在挡罩的顶部固定环上，从水面缓慢垂直放入被动采样装置，在铅坠的牵引作用下，将整个被动采样装置浸没于地下水；将被动采样装置原位静置两周左右，直至挥发性有机污染物在地下水和聚乙烯采样袋内水中到达平衡。

取出被动采样装置，剪开封口，将低密度聚乙烯膜采样袋内的水溶液全部缓慢转移至40mL棕色玻璃瓶中。将待测样品置于车载冰箱保存，尽快运回实验室进行吹扫捕集-气相色谱-质谱分析。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普遍技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。