一种用于VOCs分析的土壤采样器的制作方法

本发明属于采样器技术领域，特别涉及一种用于vocs分析的土壤采样器。

背景技术：

土壤是最重要的自然要素之一，是人类赖以生存的物质基础。土壤环境质量状况不仅直接关系到农产品安全和生态安全，而且关系到人体健康，甚至关系到社会发展与稳定。在众多土壤污染物中挥发性有机物vocs(volatileorganiccompounds)是一种常见的重要污染物。比如vocs中的一种化合物，甲基叔丁基醚(methyltert-butylether，简称mtbe)，出现在受加油站污染的土壤中，在评估和治理过程中经常需要采集土样对其进行分析和监控。另一方面，由于vocs是造成细颗粒物(pm2.5)和臭氧(o3)污染的重要前驱体，近年来已逐渐成为国家环境污染治理的重点。土壤释放是空气中vocs污染的重要来源，因此近几年来土壤中vocs的测量逐渐开始普及，成为土壤修复和大气中vocs治理过程的重要环节。

土壤中vocs含量的测定，一般是野外用土壤采样器采集土壤后，密封保存于玻璃瓶内送回实验室，采用顶空吹扫，捕集后进样到气相色谱-质谱的方法进行分析，整个过程简称pt-gc-ms。吹扫捕集、气相色谱-质谱涉及复杂的仪器设备，因此分析工作不能在土壤样品的采集现场完成，而必须将样品采集后带回实验室进行。现行的土壤vocs分析的参考方法，美国是epamethod5035a，中国是：

hj350-2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》；

hj605-2011土壤和沉积物挥发性有机物的测定吹扫补集气相色谱—质谱法；

hj642-2013土壤和沉积物挥发性有机物的测定顶空气相色谱质谱法；

hj679-2013《土壤和沉积物顶空-气相色谱法丙烯醛、丙烯腈、乙腈》；

hjt166-2004土壤环境监测技术规范；

gb17378.3-2007海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输。

由于vocs容易挥发的本性，采集土壤样品时，为避免vocs的挥发损失，需要在野外现场用甲醇和硫酸氢钠容积进行vocs固定，密封后，送回实验室分析vocs。实际操作中，储存土壤的玻璃瓶预先装好一定量的甲醇或硫酸氢钠溶液，先现场称重，加入土壤样后，密封，再称重，然后带回实验室分析。这个过程存在以下缺点，易造成操作失误，影响测量数据质量：

(1)现场必须带天平对土样进行称重；

(2)样品采集和运输过程涉及易燃、易爆且有毒的有机溶剂甲醇，以及ph值<1的腐蚀性硫酸氢钠溶液；

(3)采样玻璃瓶在野外易破碎，封口受损而泄漏；

(4)刮风和雨天操作困难。这个缺点经常造成操作失误，影响测量数据质量。

目前市场上的土壤采样器，多数是由不锈钢或塑料制成采集器具，一般呈简单的筒式、抓斗式、或锥式形状。这些采集器的功能是插入土壤截面，抓取土壤样，然后转移到土壤容器中，而土壤容器主要为玻璃瓶。它们只注重于于采集过程，并没有考虑到采集过程中土壤vocs的挥发损失。近些年采样器方面的改进，都集中在如何更容易采集和推出土壤样，比如专利公开号为cn105954059a，其公开了一种便捷的原状土壤取土器；专利公开号为cn104390808a，其公开了一种螺杆式推土样装置及推土样方法；专利公开号为cn202928830u，其公开了一种便携式土壤采集器；专利公开号为cn203259362u，其公开了一种土壤原状采样器；专利公开号为cn103604662a，其公开了一种定容式原状土壤强力采集器及其使用方法。以上土壤采样器及采样方法均没有考虑到vocs采样的密封要求，不适合采集用于vocs分析的土壤样。

涉及土壤vocs测量的相关文献中，有直接在土壤中采集含vocs的土壤气，比如公开号为cn207215529u，其公开了一种土壤voc取样装置和公开号为cn208223867u，其公开了一种新型土壤voc取样器，但它们采集的土壤气体，不是土壤样本身，和本发明的应用范围有本质差别。

在土壤样的vocs采样分析过程中，必须考虑vocs的易挥发性，在土壤的采样、存储和运输过程中防止vocs的挥发损失。同时，土壤中的vocs，在土壤的三相，即固态物质、土壤水和土壤空气间存在动态平衡，如果采集的土壤样所处的环境破坏了这种平衡，比如水含量减少或顶空体积增加，那土壤中vocs的含量将发生变化，无法准确分析其原有的浓度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于vocs分析的土壤采样器，其既是土壤样的采样工具，也是土壤样的储存容器。

本发明是这样实现的，提供一种用于vocs分析的土壤采样器，包括采样筒、密封盖、活塞、与活塞中心连接的活塞杆、推杆，活塞杆径向设有定位部，采样筒的上端设有活塞限位端盖，活塞限位端盖中心设有贯穿孔，贯穿孔径向开设有定位槽，活塞杆上端穿经贯穿孔，其定位部与定位槽轴向导向连接；采样筒上端外侧设有外螺纹，密封盖的上端内侧设有内螺纹，密封盖由下往上盖设于采样筒外，并通过其内螺纹与外螺纹连接；推杆与采样筒连接且不限制活塞杆及定位部的轴向动作。

进一步地，采样筒下端的口沿呈向下刀刃状。

进一步地，推杆中心内设中空孔，其端部设有与中空孔连通的端孔，所述采样筒上端端部容纳于端孔内，所述活塞杆及定位部轴向活动连接于中空孔内。

进一步地，采样筒的上端径向设有至少两组卡沿；端孔径向设有与卡沿对应设置的卡槽，卡槽的底部一侧分别设有限位槽，卡沿分别与卡槽对位连接，由推杆经转动后卡沿卡入连接于限位槽内。

进一步地，所述活塞的径向设有至少一道密封圈安装槽，密封圈安装槽内分别套设有密封圈。

进一步地，所述密封圈为氟橡胶密封圈或者表层覆盖特氟龙层的硅胶o型圈。

进一步地，密封盖内底部设有密封垫片，密封盖上端内侧内螺纹与采样筒上端外侧外螺纹连接后，所述采样筒下端口沿与密封垫片连接形成密封连接结构。

进一步地，密封垫片的中间层为硅胶，中间层的上下表面为聚四氟乙烯层。

进一步地，采样筒的壁厚为0.5mm-2mm。

进一步地，采样筒的内筒呈圆柱状或内筒口径从下至上呈缩口状。

进一步地，采样筒采用对vocs无吸附且不释放vocs的材料制成，比如特氟龙。

与现有技术相比，本发明一种用于vocs分析的土壤采样器，既是土壤样的采样工具，也是土壤样的储存容器；采样的同时能对土壤样品进行密封，即活塞的密封圈与采样筒内壁密封连接、以及密封盖由下往上盖设于采集土壤样品后的采样筒外，并由密封盖上内螺纹与采样筒的外螺纹连接，从而使密封盖底部密封垫与采样筒下端口沿压紧后密封连接；采样筒的内筒呈圆柱状或内筒口径从下至上呈缩口状，当内筒口径从下至上呈缩口状时，采样筒下端口径略微大于上端口径，有助于密封圈与采样筒内壁的紧密密封；活塞使在在采样的土壤挤压过程中移动，不产生多余的顶空体积；采样土壤样可通过活塞直接推出，无需额外工具；本产品为一次性使用，避免土壤样品间的交叉污染。

本发明一种用于vocs分析的土壤采样器，与传统的采样玻璃瓶相比，解决了土壤vocs分析中的采样和运输过程中的挥发损失问题，简化野外操作步骤，且无需携带易燃和腐蚀性强的化学品，特别适合野外采样使用。

附图说明

图1为本发明用于vocs分析的土壤采样器分解结构示意图；

图2为本发明用于vocs分析的土壤采样器总装后主视示意图；

图3为本发明用于vocs分析的土壤采样器总装后侧视示意图；

图4为图2中a-a局部剖视图；

图5位图3中b-b局部剖视图；

图6为本发明用于vocs分析的土壤采样器采集土壤样品流程步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1-图6所示，本发明一种用于vocs分析的土壤采样器，包括采样筒5、密封盖1、活塞4、与活塞4中心连接的活塞杆42、推杆6，活塞杆42径向设有定位部43，采样筒5的上端设有活塞限位端盖50，活塞限位端盖50中心设有贯穿孔54，贯穿孔54径向开设有定位槽55，活塞杆42上端穿经贯穿孔54，其定位部43与定位槽55轴向导向连接；采样筒5上端外侧设有外螺纹51，密封盖1的上端内侧设有内螺纹11，密封盖1由下往上盖设于采样筒5外，并通过其内螺纹11与外螺纹51连接；推杆6与采样筒5连接且不限制活塞杆44及定位部43的轴向动作。

采样筒5下端的口沿51呈向下刀刃状。从而使采样筒5容易推入土壤中。推杆6中心内设中空孔60，其端部设有与中空孔连通的端孔64，所述采样筒5上端端部容纳于端孔64内，所述活塞杆42及定位部43轴向活动连接于中空孔60内。采样筒5的上端径向设有至少两组卡沿53；端孔径向设有与卡沿53对应设置的卡槽61，卡槽61的底部一侧分别设有限位槽62，卡沿53分别与卡槽61对位连接，由推杆6经转动后卡沿53卡入连接于限位槽61内。

所述活塞4的径向设有至少一道密封圈安装槽41，密封圈安装槽41内分别套设有密封圈3。所述密封圈3为氟橡胶密封圈或者表层覆盖特氟龙层的硅胶o型圈。

密封盖1内底部设有密封垫片2，密封盖1上端内侧内螺纹11与采样筒5上端外侧外螺纹52连接后，所述采样筒51下端口沿51与密封垫片2连接形成密封连接结构。密封垫片2的中间层为硅胶，中间层的上下表面为聚四氟乙烯层。

采样筒5的壁厚为0.5mm-2mm，优选为1mm，能承受采样器压入硬质土壤时的压力。采样筒5的内筒呈圆柱状或其内筒口径从下至上呈缩口状，当内筒口径从下至上呈缩口状时，即采样筒下端口径略微大于上端口径，有助于密封圈与采样筒内壁的紧密密封；采样筒5采用对vocs无吸附且不释放vocs的材料制成，比如特氟龙，其强度高且不释放vocs到土壤样中。所述推杆6上端设有呈t字型设置手柄600。

密封盖1、采样筒5采样的材质上需满足以下几个要求：1)不释放vocs到土壤样中；2)足够的机械强度；3)注塑过程中变形小。比如特氟龙或其他含氟聚合物等。

请参照图1-图6所示，本发明一种用于vocs分析的土壤采样器，其采集土壤样时，操作者先取下密封盖，确保采样筒体内的活塞已推到底部，然后把采样筒5固定安装于推杆6下端，即卡沿53分别与卡槽61对位连接，由推杆6经转动后卡沿53卡入连接于限位槽61内；用推杆6将采样筒5推入到待采集的土壤10中；采样筒5中的活塞4被采集土壤的挤压而上移，从而腾出必要的空间给所采集的土壤10，实现了采集的土壤10质量要求，也避免顶空空间的形成，杜绝vocs的挥发。采样筒5取完土壤10样品后，立即用密封盖1封装，避免vocs泄露到周边空气中而损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。