一種土壤氣揮發(fā)性有機污染物的被動采集裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤氣中揮發(fā)性有機污染物的被動采集裝置及方法。被動采集裝置，包括PVC管和PUF氣膜，PUF氣膜上添加有效能參考物，并固定安裝在PVC管內(nèi)；PVC管上端密封下端開口，且管壁四周分布有小孔使下端進入的氣流流通到管外。PVC管上端可以采用鋁箔密封。還可以采用兩片相同的且添加有效能參考物的PUF氣膜固定安裝在PVC管內(nèi)。使用時將所述的被動采集裝置開口向下垂直放入土壤之中，回填密實；采集周期為大于或等于12周后回收。在PUF氣膜上添加DCs解決了土壤氣的采集速率問題，便于計算土壤氣中有機污染物的濃度，同時也避免環(huán)境因素(如土壤溫度、土壤濕度等)對采集裝置的影響。
【專利說明】一種土壤氣揮發(fā)性有機污染物的被動采集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境分析與監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種土壤氣中揮發(fā)性有機污染物的被動采集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是貯存元素和化學物質(zhì)最大最穩(wěn)定的場所，當污染物進入土壤，會經(jīng)歷滲濾、降解、蒸發(fā)或者被土壤吸附等系列環(huán)境過程。很多環(huán)境模型顯示，土壤起初充當著“匯”，從大氣中吸收污染物；隨著化學物質(zhì)逐漸被禁止或限制，土壤隨即轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸础?，污染物正在慢慢被釋放回大氣中。污染物能夠通過地表一大氣作用發(fā)生遠距離遷移，最終造成嚴重的環(huán)境污染問題。眾多環(huán)境污染物中，有機污染物在土壤中化學穩(wěn)定性好，經(jīng)過很多年后在土壤中殘留和危害仍不容忽視，是造成環(huán)境污染和生態(tài)危害的關(guān)鍵因素之一。很多野外研究已經(jīng)證實，土壤中殘留有機污染物正經(jīng)歷著從土壤重新?lián)]發(fā)進入大氣的過程。土壤是控制有機污染物全球性循環(huán)的重要媒介，土壤中有機污染物受到土壤特性(如土壤有機質(zhì)、土壤組成)、環(huán)境條件(如大氣溫度、土壤溫度)以及化合物本身理化性質(zhì)(如揮發(fā)性)等影響。
[0003]從化學成分行為特點來看，土壤氣相可以幫助有機分子在土壤中發(fā)生遷移，而使有機污染物持久性在土壤表層附近表現(xiàn)尤為突出。土壤氣通過土壤孔隙間進行傳輸，成為土壤中污染物質(zhì)的重要傳輸渠道，特別是針對揮發(fā)性有毒化學物質(zhì)。那么，有機污染物在土壤中經(jīng)歷怎樣的釋放、遷移等環(huán)境過程，在土壤和土壤氣相中進行著怎樣的交換，受到哪些因素影響？弄清楚這些問題，對于探討土壤中有機污染物的賦存、遷移轉(zhuǎn)化以及最終環(huán)境歸宿具有重要價值；同時，該問題的解決將為治理與修復有機物質(zhì)污染場地提供新思路和科學依據(jù)。
[0004]目前國內(nèi)外對于土壤氣采集方法研究較多，但是存在兩個問題。一方面，研究對象大都針對于無機物，如氡(Rn)、汞(Hg)、氦(He)、氫氣(H2)、氧氣(O2)及二氧化碳(CO2)等；對于土壤氣中有機污染物研究非常少(常見有苯、氯仿、三氯乙烷、鹵代烴等)，尤其對于土壤氣中有機氯農(nóng)藥等持久性有機污染物的采集與研究未見報道。另一方面，土壤氣采集方法幾乎均為主動法。主要步驟是將硬質(zhì)塑料管或聚氯乙烯(PVC)塑料管打好孔，用紗布將透氣孔包好，做成集氣室；集氣室上端與導氣管連接即組成集氣一采氣裝置。用鋼釬等工具在土壤中鉆孔，迅速放入集氣一采氣裝置，并用土填實埋好。通過抽氣泵等設(shè)備的真空負壓作用，土壤中氣體經(jīng)由透氣孔進入集氣室，再通過導氣管進入采樣器或直接進入儀器測量。土壤氣的抽提、檢測在歐美等國家已進行深入研究和應用。我國近幾年也開展相關(guān)研究，如趙倩等在土壤氣抽提技術(shù)基礎(chǔ)上，建立一種土壤氣中揮發(fā)性齒代烴采集方法，具體操作是在土壤中鉆井后迅速蓋上密封蓋，經(jīng)過一段時間讓鉆井內(nèi)氣體與土壤中氣體達到平衡；然后將活性炭吸附管一頭與采樣鋼管連接，另一頭垂直放入所鉆井中；外接抽氣泵等裝置進行抽氣采集。待采氣結(jié)束，取出活性炭吸附管，將其兩端密封后進行檢測?？偟膩碚f，目前土壤氣主動采集法存在以下不足:所需裝置繁瑣，需要電力設(shè)備，不適合野外采集；采樣時間和采樣體積均受到限制，無法實現(xiàn)土壤氣持續(xù)測定和追蹤。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種土壤氣揮發(fā)性有機污染物的被動采集裝置及方法。
[0006]一種土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置，包括PVC管和PUF氣膜，所述的PUF氣膜上添加效能參考物(DCs)，并固定安裝在PVC管內(nèi)；所述的PVC管上端密封下端開口，且管壁四周分布有小孔使下端進入的氣流流通到管外。
[0007]按上述方案，所述的PVC管上端采用鋁箔密封。
[0008]按上述方案，采用兩片相同的且添加有效能參考物的PUF氣膜固定安裝在PVC管內(nèi)。
[0009]利用上述被動采集裝置的土壤氣揮發(fā)性有機污染物的被動采集方法，包括以下步驟:
[0010]將所述的被動采集裝置開口向下垂直放入土壤之中，回填密實；采集周期為大于或等于12周后回收。
[0011]按上述方案，被動采集裝置中PUF氣膜使用不同揮發(fā)性的效能參考物。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]I)在PUF氣膜上添加DCs解決了土壤氣的采集速率問題，便于計算土壤氣中有機污染物的濃度，同時也避免環(huán)境因素(如土壤溫度、土壤濕度等)對采集裝置的影響；
[0014]2) 土壤氣的被動采集裝置適用于不同土壤深度的土壤氣采集，將采集裝置填埋至要求土壤深度即可。并且不同深度土壤氣的被動采集速率均相同；
[0015]3) 土壤氣的被動采集裝置所需器材簡單、成本低廉、攜帶方便，適合于野外長時間連續(xù)監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1:本發(fā)明土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置示意圖；
[0017]1-鋁箔；2_小孔；3_鐵絲；4_PUF氣膜；5_PVC管。
【具體實施方式】
[0018]參照附圖1，土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置，包括PVC管5和PUF氣膜4，所述的PUF氣膜4上添加有效能參考物，并用鐵絲3固定安裝在PVC管5內(nèi)；所述的PVC管上端密封下端開口，且管壁四周分布有小孔2使下端進入的氣流流通到管外。
[0019]參照附圖1，PVC管上端采用鋁箔I密封，或同時還采用兩片相同的且添加有效能參考物的PUF氣膜固定安裝在PVC管內(nèi)，其目的在于采集裝置中上層PUF氣膜和管口鋁箔起著保護作用，防止周圍土壤顆粒、降雨降雪等因素對下層PUF氣膜造成破壞或污染，保證下層PUF氣膜對相應深度土壤氣中揮發(fā)性有機物的采集。
[0020]利用上述被動采集裝置的土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集過程:
[0021]將所述的被動采集裝置開口向下垂直放入土壤之中，回填密實；采集周期為大于或等于12周后回收?？紤]到土壤氣的被動采集裝置中DCs在PUF氣膜和土壤之間經(jīng)歷不斷地吸附競爭，采樣周期在12周(或者3個月)以后，DCs在PUF氣膜和土壤之間的競爭吸附趨于穩(wěn)定，計算所得土壤氣的采集速率相差不大，所以宜選擇的采樣周期應該大于或等于12周(或者3個月)
[0022]添加的效能參考物根據(jù)實際環(huán)境氣候條件進行選擇，被動采集裝置中PUF氣膜使用不同揮發(fā)性的效能參考物，以便在計算采集速率時有更多的定量分析選擇。
[0023]采樣完成后，按照USEPA8080A分析方法對PUF氣膜樣進行預處理與有機污染物分析檢測。
[0024]土壤氣的被動采集速率R與PVC管、PUF氣膜規(guī)格密切相關(guān)。比如選用規(guī)格:PVC管長 0.30m,內(nèi)徑 0.045m ;PUF 氣膜 4 直徑 0.045m，厚度 0.013m，質(zhì)量 0.45g，體積 2.lXl(T5m3，通過所選擇的DC及其回收率計算R為1.41?3.47m3/d(平均值2.07m3/d)。采集過程中，可以根據(jù)實際情況選擇PVC管和PUF氣膜的規(guī)格。比如土壤中有機污染物殘留較高，釋放出的氣態(tài)有機污染物相對較高，可以選擇較大內(nèi)徑的PVC、相應大小直徑的PUF氣膜，避免被吸附的氣態(tài)有機污染物含量超過PUF氣膜飽和容量。
【權(quán)利要求】
1.一種土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置，包括PVC管和PUF氣膜，其特征在于所述的PUF氣膜上添加效能參考物，并固定安裝在PVC管內(nèi)；所述的PVC管上端密封下端開口，且管壁四周分布有小孔使下端進入的氣流流通到管外。
2.如權(quán)利要求1所述土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置，其特征在于所述的PVC管上端采用鋁箔密封。
3.如權(quán)利要求1所述土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集裝置，其特征在于采用兩片相同的且添加有效能參考物的PUF氣膜固定安裝在PVC管內(nèi)。
4.利用權(quán)利要求1-3任一項所述被動采集裝置的土壤氣揮發(fā)性有機污染物的被動采集方法，包括以下步驟: 將所述的被動采集裝置開口向下垂直放入土壤之中，回填密實；采集周期為大于或等于12周后回收。
5.如權(quán)利要求4所述土壤氣揮發(fā)性有機污染物被動采集方法，其特征在于被動采集裝置中PUF氣膜使用不同揮發(fā)性的效能參考物。
【文檔編號】G01N1/22GK103913354SQ201410165406
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】祁士華, 劉紅霞, 瞿程凱, 劉佳, 李豐 申請人:中國地質(zhì)大學（武漢）