一種氣筒式土壤剖面氣體採集器的製作方法
2023-06-27 10:30:36 1
專利名稱：一種氣筒式土壤剖面氣體採集器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及試驗儀器設備技術領域，具體說是一種氣筒式土壤剖面氣體採集
O
背景技術：
眾所周知，以氣候變暖為主要特徵的地球氣候系統變化是不爭的事實。在氣候變暖的背景下，青藏高原地區多年凍土呈現不同程度的退化，可能引起多年凍土區大量的土壤有機碳和氮以溫室氣體的形式(如0)2和隊0等)進入大氣，表現出正反饋效應，因此，研究青藏高原多年凍土土壤溫室氣體的產生機制和影響因素，對於控制溫室氣體排放和保護凍土區的生態環境具有重要的現實意義。在凍土活動層土壤凍融過程頻繁發生時期，定位監測青藏高原不同深度土壤中的溫室氣體，是土壤學、生態學和冰凍圈科學研究工作者共同關注的熱點問題。研究土壤溫室氣體濃度剖面分布及其與土壤理化性質的關係，有助於揭示土壤中溫室氣體產生、積累、運輸以及向大氣排放的生物和物理過程，在全球變化研究中具有重要的意義。目前，研究者主要集中於地表溫室氣體的通量監測，而對土壤剖面溫室氣體的監測研究較少，這主要受到試驗儀器的制約。由於青藏高原多年凍土活動層土壤經常發生凍融交替作用，土壤水凍結成冰時經常會堵塞氣體採集的進氣孔，這給其他多孔土壤氣體採集器在該區域的應用帶來了很大障礙。目前已有研究者利用單個氣孔對不同深度的土壤氣體樣品進行了監測，但由於它只代表某一深度的土壤氣體，很難與具體深度範圍的土壤理化性質結合起來分析溫室氣體的產生機制和影響因素，這給試驗結果帶來了很大的誤差和不確定性。
發明內容綜上所述，本實用新型的目的在於提供一種氣筒式土壤剖面氣體採集器，該實用新型克服已有的土壤氣體採集裝置的缺陷，能在各種低溫、潮溼或凍融交替頻發的野外環境下使用，提高試驗的準確度。本實用新型的目的是通過以下技術來實現的一種氣筒式土壤剖面氣體採集器，包括活塞柄、防塵帽、保護套管、橡膠活塞、抽氣管、微型真空泵、採氣袋、帶針頭的出氣管、可置換型過濾器、單通道出氣閥門和氣體採集管，其特徵在於保護套管頂部設有防塵帽，下部管壁設有均勻分布的進氣微孔；保護套管中置有橡膠活塞，橡膠活塞頂端固定活塞柄；保護套管外側位於進氣微孔上方設有弧形出氣嘴；氣體採集管一端與弧形出氣嘴連接，另一端與單通道出氣閥門連接；抽氣管依次連接單通道出氣閥門、可置換型過濾器和微型真空泵；帶針頭的出氣管分別連接微型真空泵與採氣袋，其上設有閥門。本實用新型的優點及有益效果1、本實用新型可以根據不同試驗目的，布設於各種低溫、潮溼或凍融交替頻發的野外土壤環境，主要是通過反覆抽提活塞柄使保護套管中橡膠活塞產生壓力及熱量，來避免土壤微粒、水和冰對進氣微孔的堵塞幹擾；此外，弧形出氣嘴有利於抽氣過程中帶出的水分不被貯存，以防止其凍結成冰後對弧形出氣嘴堵塞。2、本實用新型可以根據採集某一土壤深度範圍內溫室氣體的要求加工氣筒式土壤剖面氣體採集器裝置，來採集不同深度範圍的土壤溫室氣體，從而定期監測土壤剖面各深度範圍內的溫室氣體濃度。3、本實用新型通過在氣體採集管上端安裝單通道出氣閥門，可避免外界大氣進入氣體採集管所導致的濃度誤差；另外，採用的可置換型過濾器能防止抽氣過程中帶入的水汽進入微型真空泵。4、本實用新型通過微型真空泵自動抽氣來增加所採集的氣體量，使其能有足夠的量來完全滿足不同溫室氣體濃度的測試需求，以此提高試驗精確度；同時，微型真空泵出氣口有閥門和帶針頭的出氣管，能很方便地將所抽取的氣體樣品收集入採氣袋。5、本實用新型由抽氣管、可置換型過濾器、微型真空泵、閥門、帶針頭的出氣管和採氣袋所組成的可移動式抽氣設備，能在完成氣體樣品採集後拆卸並在它處使用。6、本實用新型結構簡單、操作方便，適用於各種低溫、潮溼或凍融交替頻發的野外環境(如高寒凍土區)，並且適合多點同時觀測。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖中1-活塞柄2-防塵帽3-保護套管4-地表5-橡膠活塞6_進氣微孔7_抽氣管8-微型真空泵9-閥門10-採氣袋(耐-70°C低溫)11-帶針頭的出氣管12-可置換型過濾器13-單通道出氣閥門14-氣體採集管15-弧形出氣嘴
具體實施方式
以下結合附圖1對本實用新型做進一步說明如圖1所示，一種氣筒式土壤剖面氣體採集器，包括活塞柄1、防塵帽2、保護套管 3橡膠活塞5、抽氣管7、微型真空泵8、採氣袋10、帶針頭的出氣管11、可置換型過濾器12、 單通道出氣閥門13和氣體採集管14，其特徵在於保護套管3頂部設有防塵帽2，下部管壁設有均勻分布的進氣微孔6 ；保護套管3中置有橡膠活塞5，橡膠活塞5頂端固定活塞柄1 ； 保護套管3外側位於進氣微孔6上方設有弧形出氣嘴15 ；氣體採集管14 一端與弧形出氣嘴15連接，另一端與單通道出氣閥門13連接；抽氣管7依次連接單通道出氣閥門13、可置換型過濾器12和微型真空泵8 ；帶針頭的出氣管11分別連接微型真空泵8與採氣袋10，其上設有閥門9。保護套管3採用無縫鋼管；採氣袋10和氣體採集管14需採用耐-70°C低溫的材料。實施例首先，在選好的野外試驗樣地中鑽取一個能容納氣筒式土壤剖面氣體採集器中保護套管3、弧形出氣嘴15和氣體採集管14的孔而不受擠壓；調節活塞柄1的高度，使橡膠活塞5完全填滿保護套管的進氣微孔6部分和弧形出氣嘴15 ；然後，把採集器保護套管3和氣體採集管14垂直置入孔內，使保護套管3的的進氣微孔6與氣體採樣深度範圍一致，然後沿保護套管3外壁與土壤剖面縫隙填入粗沙，填充量以略超保護套管3的進氣微孔6部分為宜；接著，把鑽取到的原土攪和為泥漿，回填至孔內，使採集器的保護套管3和氣體採集管14與土壤緊密相接，可避免大氣擴散至保護套管的進氣微孔6處；經過一定時段以後， 將抽氣管7、可置換型過濾器12、微型真空泵8、閥門9和帶針頭的出氣管11相連接組成一個可移動式抽氣設備，再與單通道出氣閥門13接通；然後，打開單通道出氣閥門13後開啟微型真空泵8和閥門9，將氣體採集管14以及其右側裝置中的氣體排出；緊接著利用活塞柄1將橡膠活塞5的底部位置提高至保護套管3與弧形出氣嘴15的接口之上後，把帶針頭出氣管11的針頭迅速插入採氣袋10，進行溫室氣體樣品的採集；最後，在採樣完成後利用活塞柄1將橡膠活塞5歸入保護套管3底部，然後關閉單通道出氣閥門13、微型真空泵8和閥門9，再拆卸可移動式抽氣設備並保存氣體樣品。本實用新型可以按需採集某一土壤深度範圍內溫室氣體的要求來加工氣筒式土壤剖面氣體採集器裝置，其中採集器保護套管3長度應在地表4至需採氣的土壤深度範圍底部的基礎上延長5cm，橡膠活塞5長度應與需採氣的土壤深度範圍相一致，埋設至這一實際深度後定期進行氣體樣品採集。例如我們需採集10-20cm 土壤深度範圍的氣體，就可以把採集器保護套管3定製成25cm，橡膠活塞5長度設置成10cm，然後帶到野外並埋設至 20cm深後定期進行氣樣採集。本實用新型在試驗或野外工作中，可根據需求將活塞柄1、防塵帽2、橡膠活塞5、 保護套管3、弧形出氣嘴15、氣體採集管14和單通道出氣閥門13按不同尺度要求裝接的多個採集器裝置，同時埋設至不同深度土壤中，用於定期監測各深度範圍的土壤溫室氣體。
權利要求1. 一種氣筒式土壤剖面氣體採集器，包括活塞柄(1)、防塵帽O)、保護套管(3)、橡膠活塞(5)、抽氣管(7)、微型真空泵(8)、採氣袋(10)、帶針頭的出氣管(11)、可置換型過濾器(12)、單通道出氣閥門(1 和氣體採集管(14)，其特徵在於保護套管C3)頂部設有防塵帽O)，下部管壁設有均勻分布的進氣微孔(6)；保護套管(3)中置有橡膠活塞(5)，橡膠活塞( 頂端固定活塞柄(1)；保護套管C3)外側位於進氣微孔(6)上方設有弧形出氣嘴 (15)；氣體採集管(14) 一端與弧形出氣嘴(15)連接，另一端與單通道出氣閥門(13)連接； 抽氣管(7)依次連接單通道出氣閥門(13)、可置換型過濾器(12)和微型真空泵(8)；帶針頭的出氣管(11)分別連接微型真空泵(8)與採氣袋(10)，其上設有閥門(9)。
專利摘要一種氣筒式土壤剖面氣體採集器，包括活塞柄、防塵帽、保護套管、橡膠活塞、抽氣管、微型真空泵、採氣袋、帶針頭的出氣管、可置換型過濾器、單通道出氣閥門和氣體採集管，其保護套管下部管壁均勻分布一定範圍的進氣微孔，氣體採集管頂部接有單通道出氣閥門。本實用新型可避免土壤微粒、水和冰對進氣微孔的堵塞幹擾；可採集某一深度範圍的土壤溫室氣體，同時避免外界大氣進入氣體採集管；利用由微型真空泵等組成的可移動式抽氣設備抽氣來增加所採集的氣體量，可進一步消除試驗誤差，提高試驗精確度；可根據試驗要求布設至不同深度土壤中，來採集不同深度範圍的土壤溫室氣體，從而定期監測土壤剖面各深度範圍內的溫室氣體濃度；結構簡單、操作方便，適合多點同時觀測。
文檔編號G01N1/22GK201974319SQ20112007330
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者劉文杰, 趙晶, 趙愛國, 陳生雲 申請人:中國科學院寒區旱區環境與工程研究所