CN203224382U - 便携式土壤空气原位采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式土壤空气原位采集器，其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽、采气窗、集气室、地面护套、气压计、堵头、气阀和导气管，其中集气室一端用管帽封住，另一端用堵头封住，堵头上安装导气管，导气管上配有气阀，地面护套处设置气压计。本实用新型可以有效降低原位土壤空气采集中大气空气和土壤水分以及土壤中细颗粒固体物质的影响，有效控制采样误差，并且结构严密、制作工艺简单、成本低廉、易于操作、高效耐用、携带方便。

Description

便携式土壤空气原位采集器

所属技术领域

本实用新型涉及一种便携式土壤空气原位采集器，属于土壤实验与气体采集技术领域，适于不同生境中土壤环境监测、生态***管理、土壤温室气体排放等研究中土壤空气的采集。尤其适用于环境条件恶劣的高寒草地，如冻原、高寒湿地、高寒草甸、高寒草原等多种不同研究区的土壤空气采集。 

背景技术

土壤空气作为土壤的重要组分，不仅是土壤学的基本研究内容，也是一个重要的环境因子。土壤空气的组成、数量等状况与土壤中的理化生性质及其过程密切相关，对植物根系的生长发育有着重要的影响。作为重要的大气“碳源”之一，土壤空气中温室气体排放对全球气候变化有着重要的影响，同时土壤空气也是地震、地矿研究中的一项重要内容。土壤空气研究是土壤学、环境学、生态学、水文学、地质学、地理学等学科研究中的一个重要方面，而土壤空气的采集是土壤空气研究的基础。 

土壤空气在地面以下，因而土壤空气采集没有大气采集那么便捷。传统土壤空气采集方法，如采集原位土壤进行室内土壤空气提取以及集气箱等方法，不能完全真实反映土壤中的实际环境，采样器会残留大气成分，误差较大；而且携带不便，易破坏土壤结构。有的设备误差较小但结构复杂或过多地依赖电力等基础设施，不适合环境条件复杂多变的野外携带与使用。郑乐平(1999)提出一种土壤气体采样装置，该装置包括钻入、去气、检验及连接收集四部分(郑乐平.土壤气体采样装置的研制[J]，地质地球学报.1999，(1)：113-114)。近年来关于土壤空气采集的专利有不少，如申请号为201110198618.X、200810242984.9等的一系列专利，但土壤水干扰和抽取采集器内地表空气时土壤细粒固体物质的影响一直是土壤空气采样中的一个难题，能抽真空去除地表空气又能防止土壤水入渗的土壤空气采样装置鲜有报道。 

实用新型内容

本实用新型为了克服以往土壤空气采样易破坏土壤结构、采样不纯的缺陷，提供一种高效、省力、低成本、对土壤结构仅有微创的便携式土壤空气原位采集器。其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽、采气窗、集气室、地面护套、气压计、堵头、气阀和导气管，其中集气室一端用管帽封住，另一端用堵头封住，堵头上安装导气管，导气管上配有气阀，地面护套处设置气压计。 

其中，采气窗沿横截面由内向外设置有相互嵌套的5层，依次为：集气室内管管壁筛状支护层、内层不锈钢网支护层、防水透气膜夹层、外层不锈钢网支护层和集气室外管管壁筛状支护层。 

本实用新型的优点与益处： 

1.本实用新型对土壤结构仅有微创，可有效地降低原位土壤空气采集中大气空气和土壤水分以及土壤中细颗粒固体物质的影响，有效控制采样误差。 

2.本实用新型可快速去除采集器中地表空气残余；防水透气膜夹层可防止土壤水分渗入影响土壤气体采集；内层不锈钢网支护层可以支护防水透气膜夹层、抵抗负压；外层不锈钢网支护层可以隔挡土壤中固体细粒物质损坏防水透气膜而进入集气室；集气室内管管壁筛状支护层和集气室外管管壁筛状支护层可防止防水透气膜夹层与土壤之间的直接摩擦，起到固定保护作用。 

3.结构严密、制作工艺简单、成本低廉、易于操作、高效耐用、携带方便。 

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的细节和使用方法。 

图1是本实用新型的外观示意图。 

图2是本实用新型的纵向剖面图(箭头的指向示意土壤空气的流向)。 

图3是本实用新型的采气窗示意图。 

具体实施方式

如图1、图2所示，本便携式土壤空气原位采集器整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下而上依次包括管帽(1)、采气窗(2)、集气室(3)、地面护套(4)、气压计(5)、堵头(6)、气阀(7)和导气管(8)。其中集气室(3)一端用管帽(1)封住，另一端用堵头(6)封住，堵头(6)上安装导气管(8)，导气管(8)上配有气阀(7)，地面护套(4)处设置有气压计(5)。 

其中，采气窗(2)，如图3所示，沿横截面由内向外设置有相互嵌套的5层，依次为：集气室内管管壁筛状支护层(2.1)、内层不锈钢网支护层(2.2)、防水透气膜夹层(2.3)、外层不锈钢网支护层(2.4)和集气室外管管壁筛状支护层(2.5)。 

其中集气室内管管壁筛状支护层(2.1)和集气室外管管壁筛状支护层(2.5)材料可选取陶瓷、不锈钢或硬质塑料管，考虑经济性与轻便性，本实施例采用PP-R材料；防水透气膜本实施例选用特氟龙材料。 

采气窗(2)上沿到地面护套(4)的高度与采气窗(2)下沿到地面护套(4)的高度，分别代表采样点的深度范围的上、下限；采气窗(2)下沿到集气室(3)底部之间部分以备作土壤空气中气态水凝结汇集，其具体高度根据采样点土壤水分含量高低略有不同。 

本实用新型所述便携式土壤空气原位采集器的尺度、规格、各部件的相对比例与层次结构的层数根据具体研究需要略有不同。附属部件有真空泵、土钻。 

具体使用步骤： 

防水透气性检验：将便携式土壤空气原位采集器地面护套(4)以下部分垂直浸入水中，如果没有水渗入，表明防水性能良好；然后向便携式土壤空气原位采集器中注入空气，如果有大量气泡从采气窗(2)冒出，则表明透气性良好。 

布设采集器：先用土钻(口径比采集器外径略小)在采样点钻取深度与便携式土壤空气原位采集器地面护套(4)以下部分长度相当的小钻孔(保证集气室外壁与围土密实接触)，***便携式土壤空气原位采集器(若土壤含水量过高，如沼泽，湿地，可先灌入些许砂子以防止泥浆堵塞采气窗)，用围土夯实。 

抽真空：将手动真空泵接在导气管(8)上，打开气阀(7)，开始抽真空，当气压计(5)数值稳定下来，表明已经达到当前环境采样的适宜真空度，集气室(3)内残余的空气在土壤空气采集前已基本被清除干净；然后关闭气阀(7)，取下真空泵。 

气体采集：由于集气室(3)内有负压，土壤空气将自动进入集气室(3)，气压计(5)读数将逐渐回弹，当气压计(5)读数再次稳定下来，表明集气室(3)内所采集的土壤气体与土壤环境中的土壤气体已经充分平衡，完成采样。 

气体转移：将室内已编号并抽过真空的集气瓶或集气袋接在导气管(8)上，打开气阀(7)，待气压计(5)数值稳定时，密封集气瓶或集气袋，同时关闭气阀(7)，取下集气瓶或集气袋以备带回室内测试。 

Claims (2)

1.便携式土壤空气原位采集器，其特征在于：整体结构为管状多层次嵌套结构，竖向自下向上依次包括管帽(1)、采气窗(2)、集气室(3)、地面护套(4)、气压计(5)、堵头(6)、气阀(7)和导气管(8)，其中集气室(3)一端用管帽(1)封住，另一端用堵头(6)封住，堵头(6)上安装导气管(8)，导气管(8)上配有气阀(7)，地面护套(4)处设置气压计(5)。 

2.根据权利要求1所述的便携式土壤空气原位采集器，其特征在于所述的采气窗(2)沿横截面由内向外设置有相互嵌套的5层，依次为：集气室内管管壁筛状支护层(2.1)、内层不锈钢网支护层(2.2)、防水透气膜夹层(2.3)、外层不锈钢网支护层(2.4)、集气室外管管壁筛状支护层(2.5)。 

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