一种土壤VOCs检测系统和检测方法与流程

本发明涉及土壤vocs检测技术领域，尤其涉及一种土壤vocs检测系统和检测方法。

背景技术：

土地中的污染物不仅包括汞、铬、铅、镉、砷、镍等重金属，还可能含有苯系物、氯代烃类、石油烃、多环芳烃、农药、多氯联苯等有机物，以及氰化物和腐蚀性离子等无机物。生产过程中的原料、中间生成物、催化剂或最终产物等都可能使土地受到污染。受长期工业活动影响，土地污染大多表现为有机与无机复合污染特征。

常见的对人体健康有害的挥发性有机污染物包括挥发性卤代烃类、苯系物类、氯代苯类等。因此，对土壤中的挥发性有机物进行检测对污染的防治有着重要的作用。随着农药、有机溶剂的大量使用以及大量废水、废物的排放，挥发性有机污染物(vocs)对土壤、沉积物、地表及地下水源和生态系统的严重污染成为一个普遍存在的环境问题。

挥发性有机物是指在常温下，沸点50℃～260℃的各种有机化合物。vocs进入土壤及地下水系统中之后，会影响农作物的生长并破坏植被，严重危害人们的身体健康。其主要原因为进入土壤中的vocs的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的性质、组成、及性状等发生变化，使污染物的积累过程逐渐占优势。因此，对土壤中的挥发性有机物(vocs)进行检测对污染的防治有着重要的作用。

目前，针对vocs的分析包括实验室仪器分析以及现场仪器检测两种方式。vocs具有极易挥发和流失的特点，因此，虽然实验室仪器分析能够对vocs准确定性和定量，但样品要经过运输、保存等多个中间环节，大大增加了样品挥发的可能，分析结果缺乏及时性，成本偏高，需要研发现场vocs实时快速分析装置。

由于土壤深层环境中气体含量低，气体移动路径较长，采用负压直接抽取的方式无法将vocs气体抽至地面，因此，薄膜界面探测系统(membraneinterfaceprobe；mip)近年来被广泛应用。渗透膜是mip系统的重要组成部分，在vocs气体穿过渗透膜的过程中，首先vocs气体分子与膜接触在膜表面溶解,然后由于膜两侧的浓度梯度使vocs气体分子向膜另一侧扩散，最后从膜另一侧表面解析。然后，利用载气将vocs气体分子带走，结合地面上的挥发性有机物检测分析设备，可实现对土壤中不同深度处挥发性有机污染物浓度的连续检测，其可实现土壤中vocs的即时原位检测，具有高效率低成本的优势，然而，由于渗透膜成本较高，在使土壤中vocs气化的高温环境中容易损坏，因此不能重复使用，造成mip检测成本较高。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种土壤vocs检测系统和检测方法。

本发明提出的一种土壤vocs检测系统，包括：检测钻头、载气送气装置、加热装置、真空泵、检测装置；

检测钻头内设有载气通道，所述载气通道两端分别设有载气进口和载气出口，所述载气通道侧壁设有气体入口，所述气体入口处设有阀门；

载气送气装置用于通过所述载气进口向所述载气通道内通入载气；

真空泵用于通过所述载气出口在所述载气通道内形成负压；

加热装置用于对检测钻头周围环境加热；

检测装置用于检测经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体。

优选地，还包括液体检测装置，液体检测装置安装在检测钻头上，用于检测检测钻头周围环境中是否存在液体。

优选地，所述检测钻头外壁还设有液体预警部，所述液体预警部位于所述气体入口下方，所述液体预警部设有从外壁向内延伸的液体检测通道，所述液体检测装置位于所述液体检测通道内。

优选地，所述液体检测通道包括依次连通的引流部和检测部，所述引流部从所述检测钻头外壁向下延伸，所述检测部向远离所述引流部方向向上延伸，液体检测装置头位于所述检测部内。

优选地，还包括处理液输送机构，处理输送机构用于向所述载气通道内送入处理液。

优选地，所述气体入口处设有金属网，加热机构通过金属网对检测钻头周围环境加热。

本发明中，所提出的土壤vocs检测系统，检测钻头内设有载气通道，所述载气通道侧壁设有气体入口，所述气体入口处设有阀门，载气送气装置通过所述载气进口向所述载气通道内通入载气，真空泵通过所述载气出口在所述载气通道内形成负压，加热装置对检测钻头周围环境加热，检测装置检测经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体；对土壤中voc污染物加热后蒸发形成的气体扩散进入所述载气通道内，然后利用载气将所述载气通道内的载气经由所述载气出口送出，通过真空泵和载气输送装置工作，实现间歇式进气和载气输送，无需渗透膜即可实现vocs气体有效即时取样，同时载气保证vocs气体的高效送出，避免其在输出过程中在通道内壁凝结附着。

本发明还提出一种土壤vocs检测方法，通过上述的土壤vocs检测系统实现。

优选地，包括下列步骤：

s1、打开阀门，通过加热机构对检测钻头周围土壤进行加热，并通过真空泵在所述载气通道内形成负压，使土壤中的vocs蒸发形成的vocs气体在负压作用下通过所述气体入口进入所述载气通道内；

s2、关闭阀门，通过载气送气装置经由所述载气进口向所述载气通道内通入载气，并利用载气将所述载气通道内的vocs气体经由所述载气出口送出；

s3、通过检测装置对经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体进行检测。

优选地，在检测钻头检测之前，关闭阀门，通过检测液体检测装置对所述检测钻头周围液体环境进行检测。

优选地，还包括下列步骤：

s4、打开阀门，通过处理液输送机构经由所述载气通道和所述气体入口喷洒处理液，以处理检测钻头周围环境中vocs。

本发明中，所提出的土壤vocs检测方法，利用土壤中voc污染物加热后蒸发的vocs气体扩散进入所述载气通道内，然后通过载气将所述载气通道内的vocs气体经由所述载气出口送出；通过真空泵和载气输送装置工作，实现间歇式进气和载气输送，无需渗透膜即可实现vocs气体有效即时取样，同时载气保证vocs气体的高效送出，避免其在输出过程中在通道内壁凝结附着。

附图说明

图1为本发明提出的一种土壤vocs检测系统的结构示意图。

图2为本发明提出的一种土壤vocs检测系统的检测钻头的结构示意图。

图3为图2的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1至3所示，图1为本发明提出的一种土壤vocs检测系统的结构示意图，图2为本发明提出的一种土壤vocs检测系统的检测钻头的结构示意图，图3为图2的局部放大示意图。

参照图1和2，本发明提出的一种土壤vocs检测系统和检测方法，包括：检测钻头10、载气送气装置20、加热装置、真空泵30、检测装置40；

检测钻头10内设有载气通道1，所述载气通道1两端分别设有载气进口和载气出口，所述载气通道1侧壁设有气体入口，所述气体入口处设有阀门2；

载气送气装置20用于通过所述载气进口向所述载气通道1内通入载气；

真空泵30用于通过所述载气出口在所述载气通道1内形成负压；

加热装置用于对检测钻头10周围环境加热；

检测装置40用于检测经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体。

为了详细说明本实施例的土壤vocs检测系统的具体工作过程，本实施例还提出一种土壤vocs检测方法，通过上述的土壤vocs检测系统实现。

具体地，包括下列步骤：

s1、打开阀门2，通过加热机构对检测钻头10周围土壤进行加热，并通过真空泵30在所述载气通道1内形成负压，使土壤中的vocs蒸发形成的vocs气体在负压作用下通过所述气体入口进入所述载气通道1内；

s2、关闭阀门2，通过载气送气装置20经由所述载气进口向所述载气通道1内通入载气，并利用载气将所述载气通道1内的vocs气体经由所述载气出口送出；

s3、通过检测装置40对经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体进行检测。

由于土壤各个地质层中含水量不同，检测探头在下行过程中经过高含水量的地质层时，水流会通过气体进口流入载气通道内，致使载气通道堵塞，影响检测效果，甚至影响探头使用寿命。因此，在具体设计方式中，本实施例的土壤vocs检测系统，还包括液体检测装置70，液体检测装置70安装在检测钻头10上，用于检测检测钻头10周围环境中是否存在液体。

在液体检测装置的具体设计方式中，所述检测钻头10外壁还设有液体预警部，所述液体预警部位于所述气体入口下方，所述液体预警部设有从外壁向内延伸的液体检测通道3，所述液体检测装置70位于所述液体检测通道3内。

相应地，在检测钻头10检测之前，关闭阀门2，通过检测液体检测装置70对所述检测钻头10周围液体环境进行检测；在具体设计中，阀门2与液体检测装置70连接根据液体检测装置70的检测结果打开/关闭，当液体检测装置检测到液体时，即检测钻头处于高含水量层，则阀门关闭，避免水流进入载气通道。

参照图3，在进一步具体实施方式中，所述液体检测通道3包括依次连通的引流部和检测部，所述引流部从所述检测钻头10外壁向下延伸，所述检测部向远离所述引流部方向向上延伸，液体检测装置70头位于所述检测部内；当土壤中存在含水层时，土壤中的水流通过钻头外壁的引流部入口流入液体检测通道，在重力的作用下向下流动，然后由于液体检测通道内外的液位，检测部内的液位逐渐升高，直至被液体检测装置检测到；避免液体检测装置直接设置在引流部或检测钻头外壁而造成的液体检测误差。

在其他具体实施方式中，本实施例的检测系统还包括处理液输送机构60，处理输送机构用于向所述载气通道1内送入处理液；相应地，在本实施例的检测方法还包括下列步骤：s4、打开阀门2，通过处理液输送机构60经由所述载气通道1和所述气体入口喷洒处理液，以处理检测钻头10周围环境中vocs；从而实现根据vocs气体的检测结果对土壤中的vocs进行原位处理。

在检测钻头的另一具体实施方式中，所述气体入口处设有金属网50，加热机构通过金属网50对检测钻头10周围环境加热，一方面，通过金属网避免周围土壤进入气体入口，另一方面，通过金属网对周围土壤直接加热，使得周围土壤中受热蒸发的vocs气体经由金属网的网孔直接进入u型载气通道内，提高加热效率和vocs气体采样效率。

在本实施例中，所提出的土壤vocs检测系统和检测方法，检测钻头内设有载气通道，所述载气通道侧壁设有气体入口，所述气体入口处设有阀门，载气送气装置通过所述载气进口向所述载气通道内通入载气，真空泵通过所述载气出口在所述载气通道内形成负压，加热装置对检测钻头周围环境加热，检测装置检测经由所述载气出口排出的气体中的vocs气体；对土壤中voc污染物加热后蒸发形成的气体扩散进入所述载气通道内，然后利用载气将所述载气通道内的载气经由所述载气出口送出，通过真空泵和载气输送装置工作，实现间歇式进气和载气输送，无需渗透膜即可实现vocs气体有效即时取样，同时载气保证vocs气体的高效送出，避免其在输出过程中在通道内壁凝结附着。

在本实施例的实际设计中，可以将u形管组件插入钻头外套管内，在钻头外套管内形成所需的气流路径。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。