一種土壤氣相中持久類有機污染物的主動式原位采集系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種主動式土壤空氣原位采集系統，屬土壤樣品采集技術領域。
【背景技術】
[0002]土壤空氣作為土壤的重要組分，不僅是土壤學的基本研究內容，也是一個重要的環境因子。土壤空氣的組成、數量等狀況與土壤中的理化性質及其過程密切相關，對植物根系的生長發育有著重要影響。土壤空氣研究是土壤學、環境學、生態學、水文學、地質學、地理學等學科研究中的一個重要方面，而土壤空氣的采集是土壤空氣研究的基礎。
[0003]土壤空氣在地面以下，采樣不夠便捷。傳統的土壤空氣采集方法，如采集原位土壤進行室內土壤空氣提取以及集氣箱法等都不能真實地反映土壤中的實際組分，采樣器會殘留大氣成分，對實驗結果產生影響，而且容易破壞土壤結構。有些設備誤差較小但是結構過于復雜且造價高昂，操作不便，不適合在空間狹小的室內對盆栽植物的土壤空氣樣品進行監測與采集。近年來，關于土壤空氣采集的專利較多，較早的有鄭樂平在1999年提出的一種土壤氣體采樣裝置，該裝置包括鉆入、去氣、檢測及連接搜集四部分，與本發明有相似之處，但該裝置無法用于含持久性有機污染物的土壤空氣樣品收集。其它土壤空氣原位采集器包括申請號為201110198618.X，200810242984.9 ,201210297683.2等系列專利，但這些方案都無法同時避免采樣過程中土壤水分對空氣的干擾和抽真空時土壤中細粒固體物質的影響這兩個方面的問題，且相關裝置采集的樣品只適合做常規的組分分析，對于含量極微的持久性有機污染物，無法做到準確監測。
[0004]特別值得一提的是，由湖南農業大學盛浩、周萍等人提交的申請號為201210084936.8的發明專利，該專利是一種水旱兩用的土壤剖面氣體原位采集裝置，其創新之處在于采樣管的兩端分別采用第一硅膠塞、及中間穿設有氣體導管的第二硅膠塞密封，該氣體導管的一端伸入內采樣管中部，另一端延伸到外保護管外并以第三硅膠塞密封，結構精巧，使用簡便，而且具有良好的防水透氣性，同時可以做到水旱兩用，但該裝置無法實現對持久類有機污染物的富集，也無法開展有機污染物在土壤氣相中迀移轉換的相關研究。
【發明內容】
[0005]發明針對土壤空氣采樣容易破壞土壤結構、采樣不純等問題，提供一種高效、省力、低成本的主動式土壤空氣原位采集裝置。可用于土壤學、環境學、生態學、水文學、地理學等基礎學科的土壤空氣采集。本裝置設計為可反復使用的裝置。
[0006]為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案:一種土壤氣相中持久類有機污染物的主動式原位采集系統，包括:
真空栗，用于對系統內部進行抽真空；
流速計，用于測量系統內的氣流流速；
固相萃取柱空柱管，用于收集土壤空氣樣品中持久類有機污染物； 緩沖瓶，用于緩沖進入系統內的氣體，保持系統內氣壓平衡；
集氣裝置，其包括:采集倉，其一端為開口端，另一端為封閉端;封裝在采集倉開口端處的密封塞;穿過密封塞并與采集倉連通的導氣管;設置在采集倉上的氣壓計，用于檢測采集倉內的氣壓;和開設在采集倉靠近密封端位置的采氣窗，所述采氣窗包括設置在采集倉管壁上的通氣孔層、不銹鋼網支護層、防水透氣膜夾層、外層紗網支護層和呼吸紙薄膜層，所述通氣孔層、不銹鋼網支護層、防水透氣膜夾層、外層紗網支護層和呼吸紙薄膜層由內至外依次設置；
所述真空栗、流速計、固相萃取柱空柱管、緩沖瓶和集氣裝置依次連通連接。
[0007]進一步地，所述集氣裝置還包括氣閥，其設置在導氣管上并位于采集倉的外側，用于控制導氣管內氣流的開閉。
[0008]進一步地，所述集氣裝置還包括地面護套，其設置在采集倉的開口端部的外側，用于防護采集倉的地上部分。
[0009]進一步地，所述通氣孔層的通氣孔距離密封端端底30-60mm。
[0010]進一步地，所述通氣孔層的通氣孔為圓形小孔，并均勻地分布在采集倉周圍。
[0011 ]進一步地，所述防水透氣膜夾層為特氟龍材料薄膜。
[0012]進一步地，所述固相萃取柱空柱管由醫療級聚丙烯制成，其容量為6ml。
[0013]進一步地，所述固相萃取柱空柱管的吸附劑為顆粒狀XAD-2樹脂，并在顆粒狀XAD-2樹脂的上下兩側各安裝一個墊片。
[0014]進一步地，所述墊片為特氟龍材料制成。
[0015]本發明的有益效果:
1.通過采樣前抽真空和采氣窗防水透氣等特點可以最大限度的降低采樣過程中大氣空氣和土壤水分以及土壤中細顆粒固體物質的影響，有效控制采樣誤差。
[0016]2.本發明多個產品的不同組合可以對區域土壤空氣進行不同的水平、剖面以及時間序列研究。同時該發明所述裝置設計合理、制作工藝簡單、成本低廉、可反復使用、易于操作維護、高效耐用，攜帶方便。
[0017]3.鑒于空氣中持久類有機污染物的濃度極低，不同于⑶2、CH4等溫室氣體，無法直接檢出，需通過固相萃取柱空柱管富集介質中的污染物，然后計算土壤空氣中的污染物濃度。本裝置專門為含POPs類土壤空氣樣品的收集而設計，能夠勝任上述實驗要求，通過流量計調節，還能進行定量、定性分析。
[0018]4.本裝置適用于不同生態環境下土壤空氣樣品的采集，特別適用于室內盆栽植物多環芳烴含量監測實驗中土壤空氣樣品的采集。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的系統結構示意圖；
圖2是本發明的集氣裝置結構示意圖；
圖3是多層嵌套固定方式示意圖。
圖4米氣窗分層結構不意圖。
[0020]圖中，1.密封塞，2.采氣窗，3.采集倉，4.地面護套，5.氣閥，6.氣壓計，7.導氣管，
8.緩沖瓶，9.固相萃取柱空柱管，10.流速計，11.真空栗； 2.1-通氣孔層，2.2-不銹鋼網支護層，2.3-防水透氣膜夾層，2.4-不銹鋼網支護層，2.5-呼吸紙薄膜層。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0023]本發明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨存在或兩者同時存在的情況均包括在內。
[0024]本發明中所述的“內、外”的含義指的是相對于設備本身而言，指向設備內部的方向為內，反之為外，而非對本發明的裝置機構的特定限定。
[0025]本發明中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。
[0026]如圖1所示，本發明的一種土壤氣相中持久類有機污染物的主動式原位采集系統，包括:真空栗11，用于對系統內部進行抽真空;流速計10，用于測量系統內的氣流流速；固相萃取柱空柱管9，用于收集土壤空氣樣品中的持久類污染物;緩沖瓶8，用于緩沖進入系統內的氣體，保持系統內氣壓平衡；
如圖2所示，本發明的集氣裝置，其包括:采集倉3，