一種土壤VOCs環保檢測方法以及環保檢測裝置與流程

本發明涉及一種環保檢測技術，尤其是涉及一種土壤中揮發性有機物vocs的連續檢測裝置。

背景技術：

土地中的污染物不僅包括汞、鉻、鉛、鎘、砷、鎳等重金屬，還可能含有苯系物、氯代烴類、石油烴、多環芳烴、農藥、多氯聯苯等有機物，以及氰化物和腐蝕性離子等無機物。生產過程中的原料、中間生成物、催化劑或最終產物等都可能使土地受到污染。受長期工業活動影響，土地污染大多表現為有機與無機復合污染特征。

常見的對人體健康有害的揮發性有機污染物包括揮發性鹵代烴類、苯系物類、氯代苯類等。因此，對土壤中的揮發性有機物進行檢測對污染的防治有著重要的作用。隨著農藥、有機溶劑的大量使用以及大量廢水、廢物的排放，揮發性有機污染物(vocs)對土壤、沉積物、地表及地下水源和生態系統的嚴重污染成為一個普遍存在的環境問題。

揮發性有機物是指在常溫下，沸點50℃～260℃的各種有機化合物。vocs進入土壤及地下水系統中之后，會影響農作物的生長并破壞植被，嚴重危害人們的身體健康。其主要原因為進入土壤中的vocs的數量和速度超過了土壤的容納能力和凈化速度，使土壤的性質、組成、及性狀等發生變化，使污染物的積累過程逐漸占優勢。因此，對土壤中的揮發性有機物(vocs)進行檢測對污染的防治有著重要的作用。

目前，針對vocs的分析包括實驗室儀器分析以及現場儀器檢測兩種方式。vocs具有極易揮發和流失的特點，因此，雖然實驗室儀器分析能夠對vocs準確定性和定量，但樣品要經過運輸、保存等多個中間環節，大大增加了樣品揮發的可能，分析結果缺乏及時性，成本偏高，需要研發現場vocs實時快速分析裝置。

現有技術中，201410330499.2的發明專利提出來一種土壤中揮發性有機物連續檢測裝置，通過將vocs采集裝置鉆入土壤中的指定位置，通過采集裝置中的加熱元件加熱土壤使voss揮發，通過采集裝置中的載氣將揮發的vocs攜帶到氣相色譜儀vocs分析設備，從而檢測土壤中vocs含量。然而，由于不同vocs成分的沸點不同，而加熱元件從開始加熱到達到目標溫度需要一定時間，因此低沸點的vocs成分首先揮發，導致測量開始階段低沸點的vocs成分檢測值偏高，而后續階段低沸點的vocs成分檢測值偏低。

技術實現要素：

本發明作為201410330499.2的發明專利的改進，提供了一種土壤vocs環保檢測方法，能夠解決上述技術問題，同時能夠提高vocs的檢測精度。

作為本發明的一個方面，提供了一種土壤vocs環保檢測方法，包括如下步驟：（1）通過人機交互設備輸入需要檢測的揮發性有機物成分；（2）控制器確定需要檢測的揮發性有機物成分中的沸點最高的揮發性有機物成分；（3）控制器根據沸點最高的揮發性有機物成分確定加熱元件的加熱溫度；（4）電機將鉆頭鉆入到土壤中的指定探測深度；（5）控制器開啟儲氣容器與vocs采集設備之間的第一開關，關閉儲氣容器與vocs測量設備之間的第二開關，將加熱元件的溫度加熱到加熱溫度；（6）控制器監控加熱元件上溫度傳感器的溫度，在加熱元件達到加熱溫度并且持續超過特定時間后，關閉儲氣容器與vocs采集設備之間的第一開關；（7）控制器開啟儲氣容器與vocs測量設備之間的第二開關，通過氣相色譜儀測量vocs成分的含量。

優選的，所述特定時間為2～5分鐘。

優選的，所述加熱溫度比所述沸點最高的揮發性有機物成分的沸點高30～50度。

作為本發明的另外一個方面，提供改進的一種土壤vocs環保檢測方法，包括如下步驟：（1）通過人機交互設備輸入需要檢測的揮發性有機物成分；（2）控制器確定需要檢測的揮發性有機物成分中的沸點最高的揮發性有機物成分；（3）控制器根據沸點最高的揮發性有機物成分確定加熱元件的加熱溫度；（4）電機將鉆頭鉆入到土壤中的指定探測深度；（5）控制器開啟儲氣容器與vocs采集設備之間的第一開關，關閉儲氣容器與vocs測量設備之間的第二開關，將加熱元件的溫度加熱到加熱溫度；（6）控制器監控儲氣容器中壓強傳感器的壓強，當所述儲氣容器壓強的時間微分值小于閾值時，關閉儲氣容器與vocs采集設備之間的第一開關；（7）控制器開啟儲氣容器與vocs測量設備之間的第二開關，通過氣相色譜儀測量vocs成分的含量。

優選的，所述閾值為所述壓強傳感器的檢測精度的3倍。

優選的，所述閾值通過實驗確定。

作為本發明的另外一個方面，提供用于上述土壤vocs環保檢測方法的土壤vocs環保檢測裝置，包括：vocs采集設備以及vocs測量設備；所述vocs采集部件包括鉆頭，套管，推進桿，以及電機；所述鉆頭用于鉆入設定深度的土壤，其內設置對于土壤進行加熱的加熱元件；所述推進桿與鉆頭相連并且由電機驅動，用于驅動鉆頭鉆入土壤中；所述套管設置于所述推進桿外部，其內形成揮發的vocs的氣流通道；所述vocs測量設備為氣相色譜儀，其接收vocs采集設備采集的揮發的vocs，測定其中各種揮發性有機物成分的含量；其特征在于：所述鉆頭包括第一部分、第二部分以及第三部分；所述第一部分為錐形，位于鉆頭頂端，其設置為實心結構；所述第二部分為圓臺形，位于鉆頭中部，其設置為空心，其內部設置加熱元件；第三部分為圓臺結構，位于鉆頭尾部，其環面設置透氣孔。

優選的，所述第三部分包括中心的實心部分以及外圍部分，所述實心部分截面為上邊小于下邊的矩形，其上邊與所述推進桿固定，所述外圍部分為空心結構，其與套管構成揮發的vocs的采集通道。

優選的，所述透氣孔由防水透氣膜密封。

優選的，所述加熱元件為電阻絲。

優選的，所述加熱元件上方以及下方設置絕熱層。

優選的，所述vocs包括甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、環己酮中的一種或者多種。

優選的，還包括人機交互設備，其用于輸入需要檢測的vocs成分。

優選的，所述人機交互設備還能夠將vocs測量設備的檢測結果輸出。

優選的，vocs采集設備以及vocs測量設備之間設置儲氣容器，其分別通過第一開關以及第二開關與vocs采集設備以及vocs測量設備連接。

可選的，所述第二部分設置溫度傳感器；還包括控制器，控制器在檢測時根據溫度傳感器的檢測值控制所述第一開關以及第二開關的開啟以及關閉。

可選的，所述儲氣容器內設置壓強傳感器，所述控制器在檢測時根據溫度傳感器以及壓強傳感器的檢測值控制所述第一開關以及第二開關的開啟以及關閉。

附圖說明

圖1是本發明實施例的土壤vocs環保檢測裝置示意圖。

圖2是本發明一個實施例的土壤vocs環保檢測方法的流程圖。

圖3是本發明優選實施例的土壤vocs環保檢測方法的流程圖。

圖4是本發明一個實施例中的vocs采集設備的示意圖。

圖5是本發明一個優選實施例中vocs采集設備的示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將使用實施例對本發明進行簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的僅僅是本發明的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些實施例獲取其他的技術方案，也屬于本發明的公開范圍。

本發明實施例的土壤vocs環保檢測裝置，參見圖1，包括vocs采集設備100，vocs測量設備200，儲氣容器300，第一開關101，第二開關102，控制器103，溫度傳感器104以及壓強傳感器105。vocs采集設備100用于鉆入土壤中，對于土壤進行加熱，使土壤中的vocs揮發出來。vocs測量設備200用于對于vocs采集設備100采集的vocs進行實時在線檢測，確定各vocs成分濃度。儲氣容器300分別通過第一開關101以及第二開關102與vocs采集設備100以及vocs測量設備200連接。vocs采集設備100的加熱元件位置設置溫度傳感器104，儲氣容器300內設置有壓強傳感器105。控制器103能夠用于控制第一開關101和第二開關102的開啟和關閉。vocs環保檢測裝置還包括人機交互設備，例如鍵盤、鼠標以及顯示器，其用于輸入需要檢測的vocs成分，該檢測成分可以是甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、環己酮中的一種或者多種。該人機交互設備還能夠通過顯示裝置將vocs測量設備的檢測結果輸出。

本發明一個實施例的土壤vocs環保檢測方法，參見圖2，包括如下步驟：（1）通過人機交互設備輸入需要檢測的揮發性有機物成分；（2）控制器103確定需要檢測的揮發性有機物成分中的沸點最高的揮發性有機物成分；（3）控制器103根據沸點最高的揮發性有機物成分確定加熱元件的加熱溫度，該加熱溫度比沸點最高的揮發性有機物成分的沸點高30～50度；（4）電機將鉆頭鉆入到土壤中的指定探測深度；（5）控制器103開啟儲氣容器300與vocs采集設備100之間的第一開關101，關閉儲氣容器300與vocs測量設備200之間的第二開關102，將加熱元件的溫度加熱到加熱溫度；（6）控制器103監控加熱元件上溫度傳感器104的溫度，在加熱元件達到加熱溫度并且持續超過特定時間后，關閉儲氣容器300與vocs采集設備100之間的第一開關，該特定時間為所有vocs成分揮發完畢的時間，可以是例如為2～5分鐘；（7）控制器103開啟儲氣容器300與vocs測量設備200之間的第二開關102，通過氣相色譜儀測量vocs成分的含量。

通過本發明上述實施例的設置，避免了加熱元件溫度上升期間低沸點vocs成分先揮發導致的實時檢測精度下降的問題。

本發明一個優選實施例的土壤vocs環保檢測方法，參見圖3，包括如下步驟：（1）通過人機交互設備輸入需要檢測的揮發性有機物成分；（2）控制器103確定需要檢測的揮發性有機物成分中的沸點最高的揮發性有機物成分；（3）控制器103根據沸點最高的揮發性有機物成分確定加熱元件的加熱溫度；（4）電機將鉆頭鉆入到土壤中的指定探測深度；（5）控制器103開啟儲氣容器300與vocs采集設備100之間的第一開關101，關閉儲氣容器300與vocs測量設備200之間的第二開關102，將加熱元件的溫度加熱到加熱溫度；（6）控制器103監控儲氣容器300中壓強傳感器105的壓強，當儲氣容器300壓強的時間微分值小于閾值時，關閉儲氣容器300與vocs采集設備100之間的第一開關101；（7）控制器103開啟儲氣容器300與vocs測量設備200之間的第二開關102，通過氣相色譜儀測量vocs成分的含量。通過上述優選的實施例，能夠更加精確的確定vocs揮發完畢的時間，從而能夠更加精確的對于vocs成分進行測量。

本發明實施例的vocs采集設備100，參見圖4，包括鉆頭10，套管20，推進桿30，以及電機（未示出）。鉆頭10用于鉆入設定深度的土壤，其內設置對于土壤進行加熱的加熱元件。鉆頭10包括第一部分11、第二部分12以及第三部分13，第一部分11、第二部分12以及第三部分13可以通過例如焊接連接在一起。第一部分11為錐形，位于鉆頭10頂端，其設置為實心結構。第二部分12為圓臺形，位于鉆頭10中部，其設置為空心，其內部設置加熱元件121，用于對于第二部分12周圍的土壤進行加熱。加熱元件121可以是例如電阻絲，加熱元件121上方以及下方設置絕熱層。第三部分13為圓臺結構，位于鉆頭10尾部，其環面設置透氣孔14，用于導入土壤加熱揮發的vocs，透氣孔14由防水透氣膜密封。第三部分包括中心的實心部分131以及外圍部分132，實心部分131截面與推進桿30固定，外圍部分132為空心結構，其與套管20構成揮發的vocs的采集通道21。

推進桿30與鉆頭10相連并且由電機驅動，用于驅動鉆頭10鉆入土壤中。套管20設置于推進桿30外部，其內形成揮發的vocs的氣流通道。vocs測量設備200為氣相色譜儀，其接收vocs采集設備100采集的揮發的vocs，測定其中各種揮發性有機物成分的含量。

通過本發明上述實施例中土壤vocs環保檢測裝置的設置，通過第二部分12內的加熱元件對于其周圍的土壤進行加熱，土壤加熱揮發的vocs向上流動，從而通過第一部分11的透氣孔被導入采集通道21內，從而進入vocs測量設備200被檢測；通過上述結構的設置，由于揮發的vocs向上流動即可通過第一部分11的透氣孔，從而不需要載氣或者抽氣裝置將其引導到vocs分析設備。

本發明優選實施例的vocs采集設備100的結構參見圖5，其中第三部分13包括中心的實心部分131以及外圍部分132，實心部分131截面為上邊小于下邊的矩形，其上邊與推進桿30固定，下邊與第二部分12的頂部固定；使外圍部分132形成面積逐漸增大的采集通道，從而增加采集通道的面積，提高vocs揮發氣體的采集效率。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。