适用于地下水埋深较浅区域的主动式土壤气取样装置的制作方法

本发明涉及环境技术领域，具体涉及土壤气取样装置。

背景技术：

环境中挥发性有机物(volatileorganiccompounds，vocs)这一污染来源相当广泛，比如石油开采、化工、印刷、喷墨等行业，产生的vocs也较容易沉积在土壤中。

挥发性有机污染物进入土壤后，会改变土壤特性，影响农业生产，也会威胁地下水源的水质安全，从而对人体健康产生危害。土壤中vocs的采集是研究其对人体影响程度的基础，采集土壤中vocs需要在尽可能减少扰动土壤，不破坏土壤结构的情况下，用可行性强、高效有效的方式采集能够反应土壤中实际情况的样品。

近几年来，国内外专家在评估土壤中vocs污染时，并不推荐评估其在土壤样品及地下水样品中的浓度，会更倾向于采集土壤气样品采用样品中vocs的实测浓度进行风险评估。土壤气采样方法通过采集土壤包气带中的气体，进行气体成分的色谱分析，根据分析结果可提取其中与污染致毒害有效的信息，且可确定污染物的存在、组成、来源和分布状况。

目前土壤采集装置类型多样，不同的装置适用于不同的地质环境。由于长三角沿海地区的地下水埋深较浅且不稳定，在采用现有土壤气井对土壤中的气体进行采样时，不可避免地会因为未预估到地下水位深度而将地下水抽入取样器。取得的样品与土壤中气体的真实情况存在偏差，从而影响气体检测结果及土壤中vocs污染的评估结果。

经检索，目前已存有的土壤主动式集气装置，如中国专利申请号为201720957150.0的申请案公开了一种“土壤气分层采集装置”，利用多组采气管及相应的进气管和出气管采集和监测不同深度的土壤中的气体。又如中国专利申请号为201120355808.3的申请案公开了一种“包气带土壤石油污染检测的土壤气取样装置”，该装置结合了土壤气取样器、流量控制系统、样本采集系统对土壤气进行采集，可定性判断加油站是否存在地下石油污染、污染范围及污染源位置。

上述专利均不设有防止误采地下水的装置，极有可能因误采地下水而造成仪器的失准甚至损坏。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供适用于地下水埋深较浅区域的主动式土壤气取样装置，以解决现有的土壤气取样装置无法实现防止地下水误采的技术问题。

本发明的技术方案是：适用于地下水埋深较浅区域的主动式土壤气取样装置，包括一土壤气采样头，其特征在于，所述土壤气采样头包括上下两端均开口的割缝筛管、用于割缝筛管的上端封口的上管帽以及用于割缝筛管的下端封口的下管帽；

所述上管帽以及所述下管帽分别与所述割缝筛管的上下两端相连，所述上管帽上开设有用于插入导气管的插口，所述导气管的进气端插入所述插口内，所述导气管通过特氟龙封口膜固定在所述上管帽上；

所述土壤气采样头还包括防水透气膜，所述防水透气膜覆盖在所述割缝筛管的外围，且所述防水透气膜通过特氟龙封口膜固定在所述导气管上；

所述土壤气采样头埋设在石英砂底层内；

还包括抽气组件，所述抽气组件包括真空箱、采样袋以及抽气泵，所述真空箱外侧设有用于连接抽气泵的抽气口以及用于连接导气管的进样口，所述真空箱的内侧设有与所述进样口对接的导气接头，所述导气接头与所述采样袋相连。

本专利通过优化土壤气取样装置，便于实现土壤气采集的同时，通过防水透气膜的设置，避免了地下水的吸入。本装置采集时，开启抽气泵抽气，使真空箱内形成负压，因气体有从高压向低压汇集的趋势，因此土壤内的气体会向真空箱内的采样袋内汇集。

通过土壤气采样头埋设在石英砂底层内，便于实现对防水透气膜的保护。

进一步优选地，还包括一用于固定在地面上的井台，所述井台上开设有上下贯穿的通孔，所述通孔内固定有一套管，以所述套管的通道为用于导气管穿过的通道。

便于实现导气管的引导与支撑。

进一步优选地，所述石英砂底层与所述井台之间铺设有膨润土层。

膨润土以阻隔地表水对导气管的干扰。

进一步优选地，所述石英砂底层的厚度为28cm-35cm；

所述石英砂底层处于所述采样头下方区域的厚度为8cm-12cm。

进一步优选地，所述膨润土层的厚度为45cm-55cm。

进一步优选地，所述井台是一混凝土井台。

进一步优选地，所述井台的高度为20cm，且所述井台的顶部高出地面15cm；

所述套管高出地面30cm，高出井台15cm。

便于导气管的引导。

进一步优选地，所述导气管为内径2mm的聚四氟乙烯软管。管长依据土壤气检测深度和包气带深度而定。

进一步优选地，所述割缝筛管的材质是硬pvc。

进一步优选地，所述套管的材质是硬pvc。

进一步优选地，所述采样袋是泰德拉采样袋。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的一种结构示意图；

图2为本发明具体实施例1的土壤气采样头处的局部剖视图。

图中：1为土壤气采样头，2为石英砂底层，3为膨润土层，4为套管，5为采样袋，6为真空箱，7为抽气泵，8为导气管，11为防水透气膜，12为特氟龙封口膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

具体实施例1，参见图1，适用于地下水埋深较浅区域的主动式土壤气取样装置，包括一土壤气采样头1，土壤气采样头1包括上下两端均开口的割缝筛管、用于割缝筛管的上端封口的上管帽以及用于割缝筛管的下端封口的下管帽；割缝筛管的长度为15cm，内径为50mm；上管帽以及下管帽分别与割缝筛管的上下两端相连，上管帽上开设有用于插入导气管的插口，导气管的进气端插入插口内，导气管8通过特氟龙封口膜固定在上管帽上。上管帽以及下管帽分别与割缝筛管的上下两端焊接相连或者通过螺纹可拆卸连接。为了提高固定效果，可以是，上管帽上设有开设有内螺纹的盲孔。导气管上设有向外延伸的凸台，凸台上开设有与盲孔相对设置的螺纹孔。导气管与上管帽通过依次穿过凸台以及盲孔的螺钉相连。保证导气管的固定效果。

土壤气采样头1还包括防水透气膜11，防水透气膜11覆盖在割缝筛管的外围，且防水透气膜11通过特氟龙封口膜12固定在导气管8上；

还包括一用于固定在地面上的井台，井台上开设有上下贯穿的通孔。井台的高度为20cm，且井台的顶部高出地面15cm。通孔内固定有一套管4，以套管4的通道为用于导气管穿过的通道。套管4高出地面30cm，高出井台15cm。井台是一混凝土井台。

土壤气采样头1埋设在石英砂底层2内。石英砂底层的厚度为28cm-35cm；石英砂底层处于采样头下方区域的厚度为8cm-12cm。

石英砂底层2与井台之间铺设有膨润土层3。膨润土层3的厚度为50cm。

还包括抽气组件，抽气组件包括真空箱6、采样袋5以及抽气泵7，真空箱6外侧设有用于连接抽气泵7的抽气口以及用于连接导气管的进样口，真空箱6的内侧设有与进样口对接的导气接头，导气接头与采样袋5相连。

本专利通过优化土壤气取样装置，便于实现土壤气采集的同时，通过防水透气膜的设置，避免了地下水的吸入。本装置采集时，开启抽气泵7抽气，使真空箱6内形成负压，因气体有从高压向低压汇集的趋势，因此土壤内的气体会向真空箱6内的采样袋5内汇集。

通过土壤气采样头1埋设在石英砂底层2内，便于实现对防水透气膜的保护。

导气管为内径2mm的聚四氟乙烯软管。管长依据土壤气检测深度和包气带深度而定。

割缝筛管的材质是硬pvc。

套管4的材质是硬pvc。

采样袋5是泰德拉采样袋。

本装置的安装过程如下：

1.使用螺旋式钻孔设备钻取一个内径220mm、深度1m的孔；

2.使用石英砂在孔底铺设10cm厚的石英砂底层2，放入土壤气采样头1；

3.继续倒入石英砂，直至石英砂埋没土壤气采样头1；

4.在石英沙层上方覆盖膨润土，膨润土层3厚度50cm；

5.在膨润土上方设置井台，井台的高度为20cm，且井台高出地面15cm。并安装套管4，套管4高出地面30cm，高出井台台基15cm。

应用上述装置进行包气带土壤气体检测，具体步骤如下：

1.导气管与真空箱的进样口使用硅胶软管连接，真空箱的抽气口与抽气泵相连，导气接头与泰德拉采样袋相连。

2.开启抽气泵抽气洗井，使真空箱内形成负压，因气体有从高压向低压汇集的趋势，因此土壤内的气体会向真空箱内的泰德拉采样袋内汇集。

3，从真空箱中取出泰德拉采样袋，打开泰德拉采样袋的接口处的阀门，将泰德拉采样袋中气体使用外力逼出。重新连接采样袋与导气接头。关闭真空箱。重新打开抽气泵，重复洗井3次。

4.洗井完毕后更换泰德拉采样袋，用抽气泵抽气使真空箱形成负压，土壤内的气体汇集于泰德拉采样袋内。当采集的气体充满采样袋时(约1l气体)，打开真空箱，关闭采样袋的阀门，取出泰德拉采样袋完成采样。

后期泰德拉采样袋通过气相色谱质谱法(hj759-2015)进行分析检测。

本专利的结构适用于长三角等地下水埋深较浅区域的土壤气的采集。有效的避免了地下水进入采集装置的风险。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。