一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器及其取樣方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器及其取樣方法，屬于氣體采集設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，包括鉆頭裝置、取氣裝置、緩沖裝置、固定裝置和真空泵箱；本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器取樣方法主要步驟為：使用前通過取氣裝置和緩沖裝置隔斷氣體；通過給固定裝置上的法蘭盤施加外力控制下降深度；通過真空泵箱抽吸除掉取氣裝置中的多余氣體；通過閥門啟閉和對取氣裝置的旋轉(zhuǎn)控制進(jìn)氣口的啟閉；通過三通控制氣體按一定時間進(jìn)行剖面氣體的抽取。本發(fā)明能夠測量不同深度土壤剖面的氣體釋放情況，同時有效提高樣品采集效率，且操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便、攜帶方便。
【專利說明】一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器及其取樣方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體采集設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種垃圾填埋場土壤剖面 氣體自動取樣器及其取樣方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 全球變暖已日益成為重大的環(huán)境問題，而急待減排的主要溫室氣體包括CH4、CO 2 和N2O等。統(tǒng)計表明：生活垃圾填埋場是C02、CH4等溫室氣體重要的人為排放源。
[0003] 目前，有關(guān)垃圾填埋場不同深度氣體釋放情況測定主要通過手工挖掘具有一定深 度、形狀相對規(guī)則、體積相對確定的洞井，將取樣器埋入洞井中進(jìn)行氣體捕集，通過捕集不 同深度剖面的釋放氣體進(jìn)而得到填埋場內(nèi)部氣體排放量。該方法存在以下不足：（1)在測 定不同深度的剖面氣體釋放情況時，需要挖掘若干個對應(yīng)深度的洞井，造成表層覆蓋土的 改變較大，對測量結(jié)果產(chǎn)生影響；（2)在測定較深剖面的氣體釋放情況時，洞井開挖口徑和 挖方量較大，會增加氣流的擾動，破壞剖面氣體釋放的真實情況，造成較大的測量誤差；（3) 純手工挖掘作業(yè)量大、測量誤差大、操作繁瑣、效率低，遠(yuǎn)不能滿足實際需要。
[0004] 中國專利申請?zhí)枺篊N01133334. 0,申請日：2001. 10. 24,發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種土 壤剖面梯度氣體樣本的負(fù)壓同步采集方法及專用裝置，該申請案公開了一種土壤剖面梯度 氣體樣本的負(fù)壓同步采集方法及專用裝置。方法是將一組氣井單元垂直置入待測土壤同一 剖面不同位置處，每個氣井單元與管件和負(fù)壓裝置相連；氣體采集前，用負(fù)壓裝置除去氣井 及管件中的殘留氣體，土壤剖面不同位置處的待測氣體經(jīng)氣井單元的進(jìn)氣孔擴(kuò)散置管件， 在充分平衡之后進(jìn)行氣體同步采集；裝置主要由氣井、負(fù)壓裝置組成，其中氣井由多個具有 進(jìn)出氣孔的氣井單元組成，負(fù)壓裝置由與氣井匹配連接的多個負(fù)壓引流器、置于其上的施 加外力的施力板以及置于其下的支撐板構(gòu)成；氣井單元中出氣孔分別通過與其安裝在一起 的管件與負(fù)壓裝置中的負(fù)壓引流器銜接。它對同一土壤剖面不同梯度及不同土壤剖面不同 梯度的氣體實現(xiàn)同步采集。該申請案雖然解決了單一采集的不足，但還是沒有解決純手工 挖掘作業(yè)量大、測量誤差大、操作繁瑣、效率低的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1.要解決的技術(shù)問題
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的純手工挖掘作業(yè)量大、測量誤差大、操作繁瑣、效率低的問 題，本發(fā)明提供一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器及其取樣方法。采用本發(fā)明的技 術(shù)方案，能夠還原剖面氣體釋放的真實情況，減小測量誤差，同時有效提高樣品采集效率， 減少人工作業(yè)時間，且操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便、攜帶方便、經(jīng)濟(jì)適用。
[0007] 2.技術(shù)方案
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0009] 本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，包括鉆頭裝置、取氣裝置、緩 沖裝置、固定裝置和真空泵箱，所述的鉆頭裝置是一個整體，包括鉆頭、連接桿和外殼；其中 鉆頭呈實心圓錐形，位于鉆頭裝置的最下端，并與外殼固定連接；所述的外殼呈圓筒形結(jié) 構(gòu)，其直徑與鉆頭最上端圓面直徑相同；所述連接桿呈細(xì)長圓柱形，垂直固定連接在鉆頭最 上端圓面圓心處，并與外殼形成環(huán)狀空腔；所述的外殼外壁有外進(jìn)氣口，內(nèi)壁有內(nèi)螺紋；所 述的緩沖裝置包括減震片和橡膠條，其中所述的減震片呈環(huán)狀實心結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)在所述鉆頭 最上端圓面上，并且所述的減震片內(nèi)壁與所述連接桿下部外壁緊密結(jié)合，所述的減震片外 壁與所述外殼內(nèi)壁緊密結(jié)合；其中所述的橡膠條也呈環(huán)狀實心結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)在所述減震片上 端面，并與所述連接桿下部外壁形成環(huán)形空隙；所述的取氣裝置包括抽氣桿、集氣室和導(dǎo)氣 管，其中所述集氣室呈兩端密封的環(huán)狀空心結(jié)構(gòu)，垂直固定在減震片上端面橡膠條與所述 連接桿下部外壁形成環(huán)形空隙中；所述集氣室外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，下半部分的外側(cè)壁開有 內(nèi)進(jìn)氣口，上端面開有導(dǎo)氣管接頭；所述的抽氣桿呈圓筒狀，垂直套在所述集氣室上；所述 抽氣桿外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，與所述的外殼內(nèi)壁的內(nèi)螺紋配合使用；所述抽氣桿內(nèi)側(cè)壁設(shè)有 內(nèi)螺紋，與所述集氣室外側(cè)壁設(shè)有的外螺紋配合使用；所述的導(dǎo)氣管進(jìn)氣口與所述導(dǎo)氣管 接頭相連接；所述的導(dǎo)氣管穿過所述的抽氣桿的圓筒狀空腔與外界連通；所述的固定裝置 包括三角支架和水平儀，其中所述三角支架上端是環(huán)狀部件，固定在所述連接桿上半部分， 三角支架的下端固定在地面上；所述水平儀固定在所述三角支架的環(huán)狀部件上端面；所述 的真空泵箱包括左進(jìn)氣管、左閥門、右進(jìn)氣管、右閥門；三通、真空泵進(jìn)氣口；其中所述真空 泵進(jìn)氣口為雙管雙閥門控制，所述左閥門控制左進(jìn)氣管，右閥門控制右進(jìn)氣管；所述左進(jìn)氣 管進(jìn)氣口和右進(jìn)氣管進(jìn)氣口都和真空泵進(jìn)氣口連接，左進(jìn)氣管出氣口通過橡皮軟管和三通 連接，右進(jìn)氣管（18)出氣口直通外界大氣；所述的取氣裝置中的導(dǎo)氣管的出氣口與所述的 真空泵箱中的真空泵進(jìn)氣口相連接。
[0010] 優(yōu)選地，所述連接桿上端連接有若干根擴(kuò)增桿，連接桿和擴(kuò)增桿通過法蘭盤連接。
[0011] 優(yōu)選地，所述鉆頭、抽氣桿及外殼的材質(zhì)采用型號為W18Cr4V的白鋼；所述減震片 的材質(zhì)采用c. R橡膠；所述橡膠條的材質(zhì)采用丁基橡膠。
[0012] 優(yōu)選地，還包括水準(zhǔn)尺；所述外殼的直徑為40cm ;所述連接桿高92cm，直徑為5cm ; 所述集氣室的直徑為36cm，高40cm ;所述橡膠條寬度為2cm ;所述減震片高度為5cm ;所述 鉆頭高度8cm。
[0013] 優(yōu)選地，所述的外進(jìn)氣口沿外殼外側(cè)面堅向3排均勻布置；所述內(nèi)進(jìn)氣口在集氣 室的外側(cè)面堅向3排均勻布置。
[0014] 優(yōu)選地，所述的導(dǎo)氣管采用乳膠材質(zhì)。
[0015] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)增桿長度為lm，擴(kuò)增桿兩端均設(shè)置法蘭盤。
[0016] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)增桿及連接桿上設(shè)有標(biāo)尺。
[0017] 本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法，其步驟為：
[0018] 1)選好野外試驗垃圾填埋場，準(zhǔn)備好所述的氣體自動取樣器；
[0019] 2)向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿使其觸及橡膠條，以保證集氣室和外部氣體隔斷；
[0020] 3)在垃圾填埋場中選取地勢平坦的場地，通過三角支架和水平儀的共同作用控制 所述的氣體自動取樣器的入土在垂直方向上；
[0021] 4)以連接桿上的法蘭盤為基準(zhǔn)，通過水準(zhǔn)尺確定所述的氣體自動取樣器入土深 度；然后通過給連接桿上的法蘭盤施加外力，使所述的氣體自動取樣器下降到指定的深 度；
[0022] 5)開啟真空泵箱的右閥門，通過真空泵抽吸除掉集氣室中的氣體，之后關(guān)閉右閥 門并打開左閥門；
[0023] 6)再向上旋轉(zhuǎn)抽氣桿使其上升5cm，以保證外進(jìn)氣口和內(nèi)進(jìn)氣口完全打開，剖面 氣體通過外進(jìn)氣口和內(nèi)進(jìn)氣口進(jìn)入集氣室，并依次流經(jīng)導(dǎo)氣管、真空泵進(jìn)氣口和左閥門進(jìn) 入左進(jìn)氣管；
[0024] 7)此后每隔一段時間打開與左進(jìn)氣管相連接的三通抽取氣體樣品，每次抽取完樣 品都關(guān)閉二通；
[0025] 8)采集好一個剖面的氣體后向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿使其觸及橡膠條以保證集氣室和外 部氣體隔斷；
[0026] 9)重復(fù)以上步驟即可進(jìn)行不同深度的剖面氣體采集。
[0027] 優(yōu)選地，步驟4)中所述的指定深度為18cm，采集地下IOcm處釋放的氣體；步驟7) 中所述的時間間隔為lmin，每隔Imin打開三通并使用針筒抽取氣體樣品，共抽取5次，之 后按同樣的步驟使所述的氣體自動取樣器下降到指定的深度28cm、38cm、48cm、58cm、68cm、 78cm、88cm、98cm、108cm 處，分別米集地下 20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、 100cm處的氣體樣品；這樣就能獲得垃圾填埋場內(nèi)部離地面在IO-IOOcm的不同深度剖面氣 體。
[0028] 3.有益效果
[0029] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0030] (1)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，通過內(nèi)外螺紋的密閉作 用，在捕集某一深度的剖面氣體時，很好地隔斷了其它深度剖面氣體釋放帶來的影響；通過 真空泵的作用，排除了集氣室及導(dǎo)氣管中剩余剖面氣體對測量造成的影響；而且造價低廉， 結(jié)構(gòu)簡潔，維護(hù)方便，使用快捷。不存在復(fù)雜的電子模塊，通過簡單的操作即可實現(xiàn)剖面氣 體的捕集，縮短了作業(yè)時間，同時也減少了維修費用和難度；
[0031] (2)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，連接桿上端連接有若干 根擴(kuò)增桿，理論上講能捕集任意深度剖面氣體；
[0032] (3)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，鉆頭、抽氣桿及外殼的材 質(zhì)選用的W18Cr4V的白鋼的材質(zhì)堅固耐用；減震片的材質(zhì)采用C. R橡膠、橡膠條的材質(zhì)采用 丁基橡膠，減震效果好；
[0033] (4)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，取樣器整體口徑較小、設(shè) 計精巧、精確度高，對填埋土壤空間的擠占較小，減小了氣流擾動對氣體采集的影響，能夠 還原剖面氣體釋放的真實情況，大大減小測量誤差；
[0034] (5)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，外進(jìn)氣口和內(nèi)進(jìn)氣口位 置布局合理，便于取氣通路暢通；
[0035] (6)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，導(dǎo)氣管采用乳膠材質(zhì)保 證了導(dǎo)氣管的經(jīng)久耐用和防腐蝕；
[0036] (7)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，擴(kuò)增桿長度為Im和連接 桿加鉆頭的長度一致，便于取樣深度的計算；
[0037] (8)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，擴(kuò)增桿及連接桿上設(shè)有 標(biāo)尺，便于取樣深度的對比驗證；
[0038] (9)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法，步驟簡單易 懂，通過水準(zhǔn)尺及標(biāo)尺的聯(lián)用，能準(zhǔn)確控制取氣器的入土深度，很好地還原了剖面氣體釋放 的真實情況；而且不需要手工挖掘，減小了人工作業(yè)時間，有效提高了樣品采集效率，同時 也減小了人為因素對氣體采集造成影響；
[0039] (10)本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法，可采集任意 深度的剖面氣體，適用性強(qiáng)。該方法除適用于垃圾填埋場剖面氣體采集，還可用于林地、農(nóng) 地及沼澤地等各類場地，可拆卸和折疊，便于攜帶用于野外樣本采集。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041] 圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0042] 圖3為圖1的B-B剖視圖；
[0043] 圖4為本發(fā)明的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器中的真空泵箱的俯視 圖。
[0044] 不意圖中的標(biāo)號說明：1、鉆頭；2、減震片；3、橡I父條；4、外進(jìn)氣口；5、內(nèi)進(jìn)氣口； 6、內(nèi)螺紋；7、集氣室；8、導(dǎo)氣管接頭；9、導(dǎo)氣管；10、三角支架；11、擴(kuò)增桿；12、水平儀；13、 抽氣桿；14、連接桿；15、外殼；16、左進(jìn)氣管；17、左閥門；18、右進(jìn)氣管；19、右閥門；20、三 通；21、真空泵進(jìn)氣口；22、真空泵箱；23、水準(zhǔn)尺。

【具體實施方式】
[0045] 為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0046] 實施例1
[0047] 如圖1所示，本實施例的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，包括鉆頭裝 置、取氣裝置、緩沖裝置、固定裝置和真空泵箱22。鉆頭裝置是一個整體，包括鉆頭1、連接 桿14和外殼15 ;其中鉆頭1呈實心圓錐形，位于鉆頭裝置的最下端，并與外殼15固定連接。 所述的外殼15呈圓筒形結(jié)構(gòu)，其直徑與鉆頭1最上端圓面直徑相同；所述連接桿14呈細(xì)長 圓柱形，垂直固定連接在鉆頭1最上端圓面圓心處，并與外殼15形成環(huán)狀空腔；在本實施例 中，所述連接桿14上端連接有1根擴(kuò)增桿11，連接桿14和擴(kuò)增桿11通過法蘭盤連接，所述 鉆頭1、連接桿14及外殼15的材質(zhì)采用型號為W18Cr4V的白鋼；所述的外殼15外壁有外 進(jìn)氣口 4,在本實施例中，所述的外進(jìn)氣口 4沿外殼15外側(cè)面堅向3排均勻布置；所述的外 殼15內(nèi)壁有內(nèi)螺紋6 ;所述的緩沖裝置包括減震片2和橡膠條3,其中所述的減震片2呈環(huán) 狀實心結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)在所述鉆頭1最上端圓面上，并且所述的減震片2內(nèi)壁與所述連接桿14 下部外壁緊密結(jié)合，所述的減震片2外壁與所述外殼15內(nèi)壁緊密結(jié)合；其中所述的橡膠條 3如圖2所示：也呈環(huán)狀實心結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)在所述減震片2上端面，并與所述連接桿14下部外 壁形成環(huán)形空隙；所述的取氣裝置包括抽氣桿13、集氣室7和導(dǎo)氣管9,其中所述集氣室7 如圖3所示：呈兩端密封的環(huán)狀空心結(jié)構(gòu)，垂直固定在減震片2上端面橡膠條3與所述連接 桿14下部外壁形成環(huán)形空隙中；所述集氣室7外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，下半部分的外側(cè)壁開有 內(nèi)進(jìn)氣口 5,本實施例中，所述內(nèi)進(jìn)氣口 5在集氣室7的外側(cè)面堅向3排均勻布置；集氣室7 上端面開有導(dǎo)氣管接頭8 ;所述的抽氣桿13呈圓筒狀，垂直套在所述集氣室7上；所述抽氣 桿13外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，與所述的外殼15內(nèi)壁的內(nèi)螺紋6配合使用；所述抽氣桿13內(nèi)側(cè) 壁設(shè)有內(nèi)螺紋，與所述集氣室7外側(cè)壁設(shè)有的外螺紋配合使用；所述的導(dǎo)氣管9進(jìn)氣口與所 述導(dǎo)氣管接頭8相連接；所述的導(dǎo)氣管9穿過所述的抽氣桿13的圓筒狀空腔與外界連通； 所述的固定裝置包括三角支架10和水平儀12,其中三角支架10上端是環(huán)狀部件，固定在所 述連接桿14上半部分；三角支架10的下端固定在地面上；所述水平儀12固定在所述三角 支架10的環(huán)狀部件上端面；所述的真空泵箱22如圖4所示；包括左進(jìn)氣管16、左閥門17、 右進(jìn)氣管18、右閥門19 ;三通20、真空泵進(jìn)氣口 21 ;其中所述真空泵進(jìn)氣口 21為雙管雙閥 門控制，所述左閥門17控制左進(jìn)氣管16,右閥門19控制右進(jìn)氣管18 ;所述左進(jìn)氣管16進(jìn) 氣口和右進(jìn)氣管18進(jìn)氣口都和真空泵進(jìn)氣口 21連接，左進(jìn)氣管16出氣口通過橡皮軟管和 三通20連接，右進(jìn)氣管（18)出氣口直通外界大氣；所述的取氣裝置中的導(dǎo)氣管9的出氣口 與所述的真空泵箱22中的真空泵進(jìn)氣口 21相連接；在本實施例中所述的一種垃圾填埋場 土壤剖面氣體自動取樣器，還包括水準(zhǔn)尺23,所述減震片2的材質(zhì)采用C. R橡膠，所述橡膠 條3的材質(zhì)采用丁基橡膠，所述的導(dǎo)氣管9采用乳膠材質(zhì)，所述外殼15的直徑為40cm，所 述連接桿14高92cm，直徑為5cm，所述擴(kuò)增桿11長度為lm，所述集氣室7的直徑為36cm， 高40cm，所述橡膠條3寬度為2cm，所述減震片2高度為5cm，所述鉆頭1高度8cm，所述擴(kuò) 增桿11及連接桿14上設(shè)有標(biāo)尺。
[0048] 本實施例的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法，其步驟為：
[0049] 1)選好野外試驗垃圾填埋場，準(zhǔn)備好所述的氣體自動取樣器；
[0050] 2)向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿13使其觸及橡膠條3,以保證集氣室7和外部氣體隔斷；
[0051] 3)在垃圾填埋場中選取地勢平坦的場地，通過三角支架10和水平儀12的共同作 用控制所述的氣體自動取樣器的入土在垂直方向上；
[0052] 4)以連接桿14上的法蘭盤為基準(zhǔn)，通過水準(zhǔn)尺23確定所述的氣體自動取樣器入 土深度；然后通過給連接桿14上的法蘭盤施加外力，使所述的氣體自動取樣器下降到指定 的深度18cm處；
[0053] 5)開啟真空泵箱22的右閥門19,通過真空泵抽吸除掉集氣室7中的氣體，之后關(guān) 閉右閥門19并打開左閥門17 ;
[0054] 6)再向上旋轉(zhuǎn)抽氣桿13使其上升5cm，以保證外進(jìn)氣口 4和內(nèi)進(jìn)氣口 5完全打開， 剖面氣體通過外進(jìn)氣口 4和內(nèi)進(jìn)氣口 5進(jìn)入集氣室7,并依次流經(jīng)導(dǎo)氣管9、真空泵進(jìn)氣口 21和左閥門17進(jìn)入左進(jìn)氣管16 ;
[0055] 7)此后每隔Imin時間打開與左進(jìn)氣管16相連接的三通20抽取氣體樣品，每次抽 取完樣品都關(guān)閉三通20,共抽取5次；
[0056] 8)采集好一個剖面的氣體后向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿13使其觸及橡膠條3以保證集氣室 7和外部氣體隔斷；
[0057] 9)按同樣的步驟使所述的氣體自動取樣器下降到指定的深度28Cm、38 Cm、48cm、 58cm、68cm、78cm、88cm、98cm、108cm 處，分別米集地下 20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、 80cm、90cm、IOOcm處的氣體樣品；這樣就能獲得垃圾填埋場內(nèi)部離地面在IO-IOOcm的不同 深度剖面氣體。 V AC
[0058] 本實施例中C02、CHJPN20釋放通量f可表示為：/ = n，f為負(fù)值時表示被監(jiān) 測區(qū)從大氣中吸收該氣體（匯），正值時表示被監(jiān)測區(qū)向大氣中釋放該氣體（源）。其中： f 為 CO2、CH4 和 N2O 釋放通量（mg C02m_2 · h-1、mg CH4HT2 · h-1 或 μ g N2O-N m_2 · h-1) ;V 為集 氣室7的空間體積（m3) ;A為集氣室7的覆蓋面積（m2) ; Λ C/ Λ t為單位時間內(nèi)集氣室7中 C02、CH4和N2O摩爾濃度圖的變化（mol · m_3 · IT1)。
[0059] 實施例2
[0060] 與實施例1不同之處在于：增添一根擴(kuò)增桿11，并通過法蘭盤和連接桿14連接， 給擴(kuò)增桿11上的法蘭盤施加外力，取氣器下降到指定的深度118cm處，采集地下IlOcm處 釋放的氣體，每隔Imin打開三通20并使用針筒抽取氣體樣品，共抽取5次。之后按同樣的 步驟使取氣器下降到指定的深度 128cm、138cm、148cm、158cm、168cm、178cm、188cm、198cm、 208cm 處，分別米集地下 120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm、200cm 處 的氣體樣品；這樣就能獲得填埋場內(nèi)部離地面在ll〇-2〇〇cm的不同深度剖面氣體，以及確 定深度剖面處釋放氣體隨時間的變化情況。
[0061] 以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖 中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù) 方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，包括鉆頭裝置、取氣裝置、緩沖裝置、固 定裝置和真空泵箱（22)，其特征在于： 所述的鉆頭裝置是一個整體，包括鉆頭（1)、連接桿（14)和外殼（15);其中鉆頭（1)呈 實心圓錐形，位于鉆頭裝置的最下端，并與外殼（15)固定連接；所述的外殼（15)呈圓筒形 結(jié)構(gòu)，其直徑與鉆頭（1)最上端圓面直徑相同；所述連接桿（14)呈細(xì)長圓柱形，垂直固定連 接在鉆頭（1)最上端圓面圓心處，并與外殼（15)形成環(huán)狀空腔；所述的外殼（15)外壁有外 進(jìn)氣口（4)，內(nèi)壁有內(nèi)螺紋（6); 所述的緩沖裝置包括減震片（2)和橡膠條（3)，其中所述的減震片（2)呈環(huán)狀實心結(jié) 構(gòu)，鋪設(shè)在所述鉆頭（1)最上端圓面上，并且所述的減震片（2)內(nèi)壁與所述連接桿（14)下 部外壁緊密結(jié)合，所述的減震片（2)外壁與所述外殼（15)內(nèi)壁緊密結(jié)合；其中所述的橡膠 條（3)也呈環(huán)狀實心結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)在所述減震片（2)上端面，并與所述連接桿（14)下部外壁 形成環(huán)形空隙； 所述的取氣裝置包括抽氣桿（13)、集氣室（7)和導(dǎo)氣管（9)，其中所述集氣室（7)呈兩 端密封的環(huán)狀空心結(jié)構(gòu)，垂直固定在減震片（2)上端面橡膠條（3)與所述連接桿（14)下部 外壁形成環(huán)形空隙；所述集氣室（7)外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，下半部分的外側(cè)壁開有內(nèi)進(jìn)氣口 (5)，上端面開有導(dǎo)氣管接頭（8);所述的抽氣桿（13)呈圓筒狀，垂直套在所述集氣室（7) 上；所述抽氣桿（13)外側(cè)壁設(shè)有外螺紋，與所述的外殼（15)內(nèi)壁的內(nèi)螺紋（6)配合使用； 所述抽氣桿（13)內(nèi)側(cè)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，與所述集氣室（7)外側(cè)壁設(shè)有的外螺紋配合使用；所 述的導(dǎo)氣管（9)進(jìn)氣口與所述導(dǎo)氣管接頭（8)相連接；所述的導(dǎo)氣管（9)穿過所述的抽氣 桿（13)的圓筒狀空腔與外界連通； 所述的固定裝置包括三角支架（10)和水平儀（12)，其中所述三角支架（10)上端是環(huán) 狀部件，固定在所述連接桿（14)上半部分；三角支架（10)的下端固定在地面上；所述水平 儀（12)固定在所述三角支架（10)的環(huán)狀部件上端面； 所述的真空泵箱（22)包括左進(jìn)氣管（16)、左閥門（17)、右進(jìn)氣管（18)、右閥門（19); 三通（20)、真空泵進(jìn)氣口（21);其中所述真空泵進(jìn)氣口（21)為雙管雙閥門控制，所述左閥 門（17)控制左進(jìn)氣管（16)，右閥門（19)控制右進(jìn)氣管（18);所述左進(jìn)氣管（16)進(jìn)氣口和 右進(jìn)氣管（18)進(jìn)氣口都和真空泵進(jìn)氣口（21)連接，左進(jìn)氣管（16)出氣口通過橡皮軟管和 三通（20)連接，右進(jìn)氣管（18)出氣口直通外界大氣； 所述的取氣裝置中的導(dǎo)氣管（9)的出氣口與所述的真空泵箱（22)中的真空泵進(jìn)氣口 (21)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于：所 述連接桿（14)上端連接有若干根擴(kuò)增桿（11)，連接桿（14)和擴(kuò)增桿（11)通過法蘭盤連 接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于：所 述鉆頭⑴、抽氣桿（13)及外殼（15)的材質(zhì)采用型號為W18Cr4V的白鋼；所述減震片（2) 的材質(zhì)采用C. R橡膠；所述橡膠條（3)的材質(zhì)采用丁基橡膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于：還 包括水準(zhǔn)尺（23);所述外殼（15)的直徑為40cm ;所述連接桿（14)高92cm，直徑為5cm ;所 述集氣室（7)的直徑為36cm，高40cm ;所述橡膠條（3)寬度為2cm ;所述減震片（2)高度為 5cm ;所述鉆頭（1)高度8cm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于：所 述的外進(jìn)氣口⑷沿外殼（15)外側(cè)面堅向3排均勻布置；所述內(nèi)進(jìn)氣口（5)在集氣室（7) 的外側(cè)面堅向3排均勻布置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特點在于：所 述的導(dǎo)氣管（9)采用乳膠材質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于：所 述擴(kuò)增桿（11)長度為lm，擴(kuò)增桿（11)兩端均設(shè)置法蘭盤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器，其特征在于： 所述擴(kuò)增桿（11)及連接桿（14)上設(shè)有標(biāo)尺。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法，其步 驟為： 1) 選好野外試驗垃圾填埋場，準(zhǔn)備好所述的氣體自動取樣器； 2) 向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿（13)使其觸及橡膠條（3)，以保證集氣室（7)和外部氣體隔斷； 3) 在垃圾填埋場中選取地勢平坦的場地，通過三角支架（10)和水平儀（12)的共同作 用控制所述的氣體自動取樣器的入土在垂直方向上； 4) 以連接桿（14)上的法蘭盤為基準(zhǔn)，通過水準(zhǔn)尺（23)確定所述的氣體自動取樣器入 土深度；然后通過給連接桿（14)上的法蘭盤施加外力，使所述的氣體自動取樣器下降到指 定的深度； 5) 開啟真空泵箱（22)的右閥門（19)，通過真空泵抽吸除掉集氣室（7)中的氣體，之后 關(guān)閉右閥門（19)并打開左閥門（17); 6) 再向上旋轉(zhuǎn)抽氣桿（13)使其上升5cm，以保證外進(jìn)氣口（4)和內(nèi)進(jìn)氣口（5)完全打 開，剖面氣體通過外進(jìn)氣口（4)和內(nèi)進(jìn)氣口（5)進(jìn)入集氣室（7)，并依次流經(jīng)導(dǎo)氣管（9)、真 空泵進(jìn)氣口（21)和左閥門（17)進(jìn)入左進(jìn)氣管（16); 7) 此后每隔一段時間打開與左進(jìn)氣管（16)相連接的三通（20)抽取氣體樣品，每次抽 取完樣品都關(guān)閉三通（20); 8) 采集好一個剖面的氣體后向下旋轉(zhuǎn)抽氣桿（13)使其觸及橡膠條（3)以保證集氣室 (7)和外部氣體隔斷； 9) 重復(fù)以上步驟即可進(jìn)行不同深度的剖面氣體采集。
10. 根據(jù)權(quán)利要求書9所述的一種垃圾填埋場土壤剖面氣體自動取樣器的取樣方法， 其特征在于：步驟4)中所述的指定深度為18cm，采集地下IOcm處釋放的氣體；步驟7)中所 述的時間間隔為lmin，每隔Imin打開三通（20)并使用針筒抽取氣體樣品，共抽取5次，之 后按同樣的步驟使所述的氣體自動取樣器下降到指定的深度28cm、38cm、48cm、58cm、68cm、 78cm、88cm、98cm、108cm 處，分別米集地下 20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、 100cm處的氣體樣品；這樣就能獲得垃圾填埋場內(nèi)部離地面在IO-IOOcm的不同深度剖面氣 體。
【文檔編號】G01N1/26GK104316368SQ201410635134
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】趙克強(qiáng), 張后虎, 嚴(yán)小飛, 曾遠(yuǎn), 蔡祖聰, 孫勤芳 申請人:環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所