本發(fā)明屬于土壤監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種土壤氣分層采集裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

土壤中的揮發(fā)性有機污染物長期以來一直受到人們重視，作為一類特殊的土壤污染，由于其具有不同于其他污染物的隱蔽性、潛伏性、長期性和可揮發(fā)性等性質(zhì)，并因其成分復雜和危害性，被列為環(huán)境中潛在危險性大、應優(yōu)先控制的毒害性污染物。

土壤中揮發(fā)性有機污染物主要是石油烴等，這些污染物排放至環(huán)境中，會帶來嚴重的后果，如：威脅地下水源的水質(zhì)安全；污染大氣環(huán)境；改變土壤特性，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。同時石油烴氣體積累于建筑物地下會造成爆炸危險；公用地下管網(wǎng)設(shè)施與泄漏烴類接觸，也會加速其老化等。土壤揮發(fā)性有機污染物(vocs)的采集是土壤揮發(fā)性有機污染物研究的基礎(chǔ)，對土壤中vocs的采集基本要求是盡可能反映土壤中的實際情況、不破壞土壤結(jié)構(gòu)、采樣儀器容易操作、能夠連續(xù)長期進行取樣和監(jiān)測。

目前沿土壤剖面垂直布設(shè)采集器的氣井法是采集土壤氣最普遍的技術(shù)，其中的集氣裝置類型多樣，不同的裝置適用于不同的地質(zhì)環(huán)境。但是基本采樣思路都是先鉆取采樣氣井，鉆井過程中為減少對土樣的擾動，一般選擇無循環(huán)鉆井方法，主要包括：螺旋鉆井法、直推(沖擊)鉆井法、聲頻振動鉆井法等。但是這三種方法均存在缺陷，或受限于場地地質(zhì)條件，或只適用于淺層取樣，或需要專業(yè)的鉆機輔助。同時，鉆取采樣氣井之后，上述幾種氣井的密封性難以得到有效保證，從而影響到土壤vocs的取樣質(zhì)量。

此外，由于土壤巖性的成層性，vocs在土壤中的分布會在縱向和橫向上有較大的不均勻性，且受氣體揮發(fā)性的影響，采用現(xiàn)有氣井對土壤中的氣體進行采集時，不可避免地會發(fā)生不同區(qū)域采集氣的混合，從而導致所得采集氣與真實氣體之間存在偏差，不能真實反映土壤中的實際情況，進而影響氣體的監(jiān)測結(jié)果和土壤揮發(fā)性有機污染物的研究結(jié)果。因此，就需要設(shè)計一種土壤vocs取樣裝置和方法，在保證取樣過程密封性良好的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)單孔多層取樣和長期監(jiān)測的目的。

經(jīng)檢索，關(guān)于土壤氣分層采集的專利報道已有相關(guān)公開。

如，中國專利申請?zhí)枮?01310214704.4的申請案公開了一種土壤剖面不同深度溫室氣體采集裝置，該申請案包括頂部氣體采集筒，至少一個中部氣體采集筒，底蓋和連接裝置，連接裝置設(shè)于所述頂部氣體采集筒和所述中部氣體采集筒之間、所述中部氣體采集筒和所述底蓋之間，用于將所述頂部氣體采集筒、所述中部氣體采集筒、所述底蓋連接為一個可拆卸的整體。又如，中國專利申請?zhí)枮?00810235421.7的申請案公開了一種水旱輪作稻田土壤氣體原位采集系統(tǒng)及采集方法，該申請案選用內(nèi)徑40mm的pvc管子，每個氣體腔底部管壁交換界面均勻分布共8個小孔；各氣體腔之間用pvc板隔斷，隔板上打孔讓采集氣體的尼龍管穿過，尼龍細管從上部穿出，用硅膠管連接到三通閥上。

縱觀上述已有的土壤氣分層取樣技術(shù)，均是在采樣設(shè)備上設(shè)計層次分隔來實現(xiàn)分層取樣，但是其采樣設(shè)備均直接與地下介質(zhì)接觸，在進行主動氣體取樣時，取樣器內(nèi)的負壓環(huán)境會導致細顆粒土壤通過透氣孔進入取樣器內(nèi)，進而堵塞透氣孔。另外以上兩申請案的取樣設(shè)備在安裝時或需要挖掘側(cè)壁豎直的穴坑，或需要額外引入土鉆開孔，安裝程序較為復雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服采用現(xiàn)有監(jiān)測井對土壤中的氣體進行采集時，由于氣井氣密性較差，從而影響土壤氣的采集質(zhì)量，所得采集氣不能真實反映土壤中氣體分布的真實情況的不足，提供了一種土壤氣分層采集裝置及監(jiān)測方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)ν寥啦煌疃鹊膙ocs進行取樣，并能夠有效保證氣體的取樣質(zhì)量，進而有利于保證土壤氣監(jiān)測結(jié)果的準確性。

2.技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

其一，本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，包括井管本體，所述的井管本體包括過濾段和隔層段，與隔層段對應的井管本體內(nèi)設(shè)有封隔板，通過封隔板將井管本體內(nèi)部分隔為多個采樣容腔，且所述過濾段對應的井管管壁上設(shè)有篩孔；所述的井管本體內(nèi)還設(shè)有底部開通并延伸至不同采樣容腔內(nèi)的多組采氣管，每組采氣管均包括對應設(shè)置的進氣管和出氣管。

更進一步的，所述的進氣管均與惰性氣體瓶相連，惰性氣體瓶上設(shè)有閥門，且進氣管的進氣口安裝有流量計，所述出氣管的出氣口均與氣體取樣裝置相連。

更進一步的，所述井管本體的外部設(shè)有濾料層，濾料層外部設(shè)有帶孔的包裹層。

更進一步的，與所述過濾段對應的濾料層采用石英砂，與隔層段對應的濾料層采用為膨潤土，所述的包裹層采用紗布或紗網(wǎng)。

更進一步的，所述的封隔板采用低吸附性材料制成，所述的進氣管和出氣管均采用upvc或者不銹鋼材質(zhì)。

更進一步的，所述的封隔板上加工有連接孔，連接孔的兩端設(shè)有連接管，該連接管采用氣管快速接頭；所述的進氣管和出氣管均由多段連接而成，相鄰兩段之間通過上述連接管相連。

其二，本發(fā)明的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，采用本發(fā)明的采集裝置對土壤氣進行采集與監(jiān)測，包括如下步驟：將所述采集裝置的井管預裝后，放入井孔中，待監(jiān)測土壤中的揮發(fā)性有機污染物通過過濾段進入井管內(nèi)的不同采樣容腔內(nèi)；控制惰性氣體瓶的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，使采樣容腔內(nèi)污染物的濃度進行累積，然后通過與各采樣容腔內(nèi)出氣管的出口相連的氣體取樣裝置對氣體樣品進行采集，根據(jù)所采集待測氣體的摩爾濃度變化即可計算出各采樣容腔內(nèi)待測氣體的釋放速率，從而實現(xiàn)土壤中不同深度待測氣體的監(jiān)測。

更進一步的，各采樣容腔內(nèi)的待測氣體在各個時間段內(nèi)的釋放速率根據(jù)如下公式進行計算：

式中：j為氣體釋放速率，單位：mmol·(m²·h)^-1；v為采樣容腔體積，單位：m³；a為采樣容腔對應井壁面積，單位m²；dc/dt為單位時間內(nèi)待測氣體摩爾濃度的變化，單位：mmol·(m³·h)^-1；

然后根據(jù)各個時間段內(nèi)的釋放速率求其平均值，即得出各采樣容腔內(nèi)的待測氣體在總?cè)訒r間內(nèi)的平均釋放速率。

其三，本發(fā)明的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，將本發(fā)明的采集裝置的井管預裝后，放入井孔中，待監(jiān)測土壤中的揮發(fā)性有機污染物通過過濾段進入井管內(nèi)的不同采樣容腔內(nèi)，從而對土壤氣進行采集與監(jiān)測，具體包括如下步驟：

(1)洗井：打開惰性氣體瓶的閥門，向各進氣管內(nèi)持續(xù)通入惰性清掃氣，使惰性清掃氣進入采樣容腔，采樣容腔內(nèi)的氣體在清掃氣的作用下由對應出氣管的出氣口流出，待出氣口處的氣體濃度達到穩(wěn)定時，即完成洗井過程；

(2)氣體采集：完成洗井后，繼續(xù)保持惰性清掃氣的通入，通過氣體取樣裝置對各出氣管的出氣進行采集；

(3)氣體檢測：將采集的氣體樣品利用氣象色譜儀或pid控制器進行檢測；

(4)根據(jù)氣體檢測結(jié)果，對不同深度待測氣體樣品的濃度進行計算。

更進一步的，所述的惰性清掃氣采用n2，清掃氣的流速為10-50ml/min，且待測氣體樣品的濃度根據(jù)如下公式進行計算：

式中，c為氣體樣品的濃度，即為揮發(fā)性有機污染物的待測濃度，單位：mmol·m^-3；a為氣體樣品的峰面積；c1、a1分別為惰性清掃氣的濃度和峰面積。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，其井管本體包括交替設(shè)置的過濾段和隔層段，與隔層段對應的井管本體內(nèi)設(shè)有封隔板，通過封隔板將井管本體內(nèi)部分隔為多個采樣容腔，且各采樣容腔內(nèi)均設(shè)有采氣管，從而可以對土壤不同深度的氣體同時進行采集，實現(xiàn)單孔多層的土壤vocs取樣，并能防止不同深度氣體間的混合，進而保證土壤氣的采集質(zhì)量，所得采集氣能夠真實反映土壤中氣體分布的真實情況。

(2)本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，其進氣管均與惰性氣體瓶相連，惰性氣體瓶上設(shè)有閥門，且進氣管的進氣口安裝有流量計，所述出氣管的出氣口均與氣體取樣裝置相連，從而可以有效實現(xiàn)土壤氣的采集，同時通過該種采氣裝置的設(shè)置還可以對待采集氣體的濃度直接進行實時監(jiān)測，便于獲得土壤不同深度vocs的分布情況。

(3)本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，井管本體的外部設(shè)有濾料層，濾料層外部設(shè)有帶孔的包裹層，其中，與過濾段對應的濾料層采用石英砂，與隔層段對應的濾料層采用為膨潤土，通過在井管本體外部設(shè)置濾料層并對濾料層的分布進行優(yōu)化設(shè)計，從而可以有效保證采集過程中井管的密封性，進一步避免不同采樣深度氣體的相互干擾，確保采樣的準確性；同時濾料層能夠有效防止細顆粒土壤堵塞透氣段，確保取樣井的成井質(zhì)量。

(4)本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，所述的封隔板采用低吸附性材料制成，所述的進氣管和出氣管均采用upvc或者不銹鋼材質(zhì)，從而可以保證進氣管和出氣管不易吸附vocs且抗腐蝕能力較強，使裝置能夠長期使用，延長其使用壽命，并進一步保證氣體監(jiān)測結(jié)果的準確性。

(5)本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置，現(xiàn)場施工操作方便，一次成井，并可以長期取樣和監(jiān)測，且本發(fā)明的裝置不僅能夠用于土壤vocs的采集，同時也能夠用于土壤中co2、n2o、h2s等氣體的采集。

(6)本發(fā)明的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，采用本發(fā)明的采集裝置對不同深度土壤氣進行采集，并能根據(jù)各采樣容腔內(nèi)待測氣體在一段時間內(nèi)的摩爾濃度變化直接計算出各采樣容腔內(nèi)待測氣體的釋放速率，實現(xiàn)土壤氣的分布監(jiān)測，操作簡單，成本低，且監(jiān)測結(jié)果較為可靠。

(7)本發(fā)明的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，通過進氣管向各采樣容腔內(nèi)通入惰性氣體，使待采集氣體隨惰性氣體一起由出氣管排出，通過進氣管進氣口處的流量計對惰性氣體進氣流量進行監(jiān)測，并利用氣象色譜儀或pid控制器對出氣管出氣進行檢測，從而可以直接計算得到土壤中不同深度vocs的濃度分布狀態(tài)，監(jiān)測操作簡單，結(jié)果準確可靠。同時，通過上述采氣裝置的設(shè)置還能夠?qū)Ω鞑蓸尤萸粌?nèi)的氣體進行清掃，進一步保證監(jiān)測結(jié)果的準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種土壤氣分層采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例2中第一層封隔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例2中第二層封隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標號說明：

101、隔層段；102、過濾段；201、第一進氣管；202、第一出氣管；301、第二進氣管；302、第二出氣管；4、封隔板；401、連接孔；5、連接管；601、第一采樣容腔；602、第二采樣容腔。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

如圖1所示，本實施例的一種土壤氣分層采集裝置，包括井管本體，所述的井管本體包括交替設(shè)置的過濾段102和隔層段101，與隔層段101對應的井管本體內(nèi)設(shè)有封隔板4，封隔板4上加工有連接孔401，通過封隔板4將井管本體內(nèi)部分隔為多個采樣容腔，且所述過濾段102對應的井管管壁上設(shè)有篩孔。所述的井管本體內(nèi)還設(shè)有底部開通的多組采氣管，采氣管的底部穿過封隔板4上的連接孔401并延伸至不同采樣容腔內(nèi)。本實施例通過單次鉆井，利用eprobe環(huán)境鉆機將井管放入井中，通過對井管不同深度添加封隔板4形成采樣容腔，使土壤氣通過過濾段102對應井管管壁上的篩孔進入采樣容腔，從而可以利用不同采樣容腔內(nèi)插入的采氣管對不同深度的土壤氣同時進行收集，實現(xiàn)了單孔多層的土壤vocs取樣，并能防止不同深度氣體間的混合，進而保證土壤氣的采集質(zhì)量，所得采集氣能夠真實反映土壤中氣體分布的真實情況，同時其采集操作簡單，采集效率高。

上述每組采氣管均包括對應設(shè)置的進氣管和出氣管，其中，進氣管均與惰性氣體瓶相連，惰性氣體瓶上設(shè)有閥門，且進氣管的進氣口安裝有流量計，出氣管的出氣口均與氣體取樣裝置相連。通過該采氣管的設(shè)置可以有效實現(xiàn)土壤氣的采集，同時還可以對待采集氣體的濃度直接進行計算與實時監(jiān)測，便于獲得土壤不同深度vocs的分布情況。

具體的，采用該采氣管對土壤氣進行采集時，可根據(jù)實際情況選擇如下兩種方式。第一種方式是關(guān)閉惰性氣體瓶的閥門，使待采集氣體通過過濾段102分別進入不同采樣容腔，使采樣容腔內(nèi)污染物的濃度進行累積，然后通過與各采樣容腔內(nèi)出氣管的出口相連的氣體取樣裝置對氣體樣品進行采集，根據(jù)所采集待測氣體的摩爾濃度變化即可計算出各采樣容腔內(nèi)待測氣體的釋放速率，從而實現(xiàn)土壤中不同深度待測氣體的監(jiān)測。第二種方式是打開惰性氣體瓶的閥門，通過進氣管向各采樣容腔內(nèi)通入惰性氣體，使待采集氣體隨惰性氣體一起由出氣管排出，通過進氣管進氣口處的流量計對惰性氣體進氣流量進行監(jiān)測，并利用氣象色譜儀或pid控制器對出氣管出氣進行檢測，從而可以直接計算得到土壤中不同深度vocs的濃度分布狀態(tài)。

本實施例中井管本體的外部設(shè)有濾料層，濾料層外部設(shè)有帶孔的包裹層，與所述過濾段102對應的濾料層采用石英砂，與隔層段101對應的濾料層采用為膨潤土，所述的包裹層采用紗布或紗網(wǎng)。通過在井管本體外部設(shè)置濾料層并對濾料層的分布進行優(yōu)化設(shè)計，從而可以有效保證采集過程中井管的密封性，進一步避免不同采樣深度氣體的相互干擾，確保采樣的準確性，同時能夠確保成井質(zhì)量。

實施例2

如圖1所示，本實施例的一種土壤氣分層采集裝置，包括井管本體，所述的井管本體包括交替設(shè)置的過濾段102和隔層段101，與隔層段101對應的井管本體內(nèi)設(shè)有封隔板4，通過封隔板4將井管本體內(nèi)部分隔為多個采樣容腔，且所述過濾段102對應的井管管壁上設(shè)有篩孔；上述井管本體內(nèi)還設(shè)有底部開通并延伸至不同采樣容腔內(nèi)的多組采氣管。本實施例的封隔板4采用低吸附性材料制成，進氣管和出氣管均采用upvc材質(zhì)，從而保證進氣管和出氣管不易吸附vocs且抗腐蝕能力較強，使裝置能夠長期使用，延長其使用壽命，并進一步保證氣體監(jiān)測結(jié)果的準確性。為了保證整個系統(tǒng)的氣封性，進氣管和出氣管均分成不同長度的管段(各管段長度具體根據(jù)待采集氣體深度進行確定)，即均由多段連接而成。具體的是在封隔板4上加工有連接孔401，連接孔401內(nèi)均設(shè)有連接管5，通過連接管5對進氣管和出氣管上相鄰兩段進行連接，本實施例中連接管5采用氣管快速接頭。

上述每組采氣管均包括對應設(shè)置的進氣管和出氣管，其中，進氣管均與惰性氣體瓶相連，惰性氣體瓶上設(shè)有閥門，且進氣管的進氣口安裝有流量計，出氣管的出氣口均與氣體取樣裝置相連。通過該采氣管的設(shè)置可以有效實現(xiàn)土壤氣的采集，同時還可以對待采集氣體的濃度直接進行計算與實時監(jiān)測，便于獲得土壤不同深度vocs的分布情況。具體的，本實施例的井管本體內(nèi)設(shè)有兩塊封隔板4，其將井管本體內(nèi)部分隔為第一采樣容腔601和第二采樣容腔602，第一采樣容腔601內(nèi)設(shè)有第一進氣管201和第一出氣管202，第二采樣容腔602內(nèi)設(shè)有第二進氣管301和第二出氣管302。上述兩塊封隔板4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2、圖3所示，其中，井管本體上部的封隔板4上對應加工有四個連接孔401，井管本體下部的封隔板4上對應加工有兩個連接孔401。

本實施例中井管本體的外部設(shè)有濾料層，濾料層外部設(shè)有帶孔的包裹層，與所述過濾段102對應的濾料層采用石英砂，與隔層段101對應的濾料層采用為膨潤土，所述的包裹層采用紗布。通過在井管本體外部設(shè)置濾料層并對濾料層的分布進行優(yōu)化設(shè)計，從而可以有效保證采集過程中井管的密封性，進一步避免不同采樣深度氣體的相互干擾，確保采樣的準確性，同時能夠確保成井質(zhì)量。

本實施例的裝置設(shè)計為1.5米一根的預裝井管，根據(jù)預先的場地調(diào)查結(jié)果，確定土壤vocs取樣和監(jiān)測的具體深度，從而對井管進行預裝。具體的，先根據(jù)最大深度選取需要的預裝井管數(shù)量。根據(jù)設(shè)計，確定土壤vocs分層取樣監(jiān)測的深度，在定深位置的井管段開篩形成過濾段102，井管外部以石英砂為濾料填充形成石英砂濾料層；井管其他位置為隔層段101，不開篩，相應位置填充膨潤土9，最后整個井管外部使用紗布包裹固定。然后，在井管隔層段101對應管內(nèi)設(shè)置封隔板4，為保證定深內(nèi)vocs樣品的準確性及定深取樣段的密封性，封隔板采用低吸附性材料，本實施例中使用upvc。將2組采氣管通過封隔板4上的連接管5分別放置到取樣定深。

上述步驟完成后，通過eprobe環(huán)境鉆機的直壓式鉆井方式，安裝可拋棄式鉆頭，在場地的合適位置鉆取與井管直徑和深度對應的井孔，依靠eprobe鉆機將預裝井管放入該井孔中。本實施例采用預裝井的方式，可以大大優(yōu)化采樣裝置深度的問題，配合eprobe環(huán)境鉆機使用，可以清晰地了解安裝點的地層巖性分布，地下水位等信息，在掌握了污染物的垂向分布情況后，有針對性地設(shè)置土壤氣體取樣層段。由于地層具有伸縮性，井孔會出現(xiàn)塌陷情況，井管放入后，根據(jù)情況采取完井方式：如果井孔出現(xiàn)塌陷，地層比較松散，井管會在地層彈性作用下與地層緊密接觸，同時井管外圍已預先包裹物料，省去物料填充的施工操作，也避免了物料填充不均帶來的取樣井密封問題；如果井孔不出現(xiàn)塌陷，則需要在預裝井管周圍填充石英砂等物料，在近井口的位置填充膨潤土或灌漿，保證井周的密封性，從而完成本實施例的采集裝置的安裝。

本實施例的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，采用上述采集裝置對土壤氣進行采集與監(jiān)測，本實施例中使用靜態(tài)取樣法，具體包括如下步驟：將所述采集裝置的井管預裝后放入井孔中，控制惰性氣體瓶的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，使待監(jiān)測土壤中的揮發(fā)性有機污染物通過過濾段102進入井管內(nèi)的不同采樣容腔內(nèi)，即使vocs濃度在采樣容腔內(nèi)進行累積，經(jīng)一定時間內(nèi)通過與各采樣容腔內(nèi)出氣管的出口相連的氣體取樣裝置對氣體樣品進行采集，根據(jù)所采集待測氣體的摩爾濃度變化即可計算出各采樣容腔內(nèi)待測氣體的釋放速率，從而實現(xiàn)土壤中不同深度待測氣體的監(jiān)測。該方法取得的是一段時間內(nèi)的vocs累積濃度，可以計算出該取樣段某時間段內(nèi)vocs的平均釋放速率，且設(shè)備簡單，不需要引入其他設(shè)備。

各采樣容腔內(nèi)的待測氣體在各個時間段內(nèi)的釋放速率根據(jù)如下公式進行計算：

式中：j為氣體釋放速率，單位：mmol·(m²·h)^-1；v為采樣容腔體積，單位：m³；a為采樣容腔對應井壁面積，單位m²；dc/dt為單位時間內(nèi)待測氣體摩爾濃度的變化，單位：mmol·(m³·h)^-1；

然后根據(jù)各個時間段內(nèi)的釋放速率求其平均值，即得出各采樣容腔內(nèi)的待測氣體在總?cè)訒r間內(nèi)的平均釋放速率。

實施例3

如圖1所示，本實施例的一種土壤氣分層采集裝置，包括井管本體，所述的井管本體包括交替設(shè)置的過濾段102和隔層段101，與隔層段101對應的井管本體內(nèi)設(shè)有封隔板4，通過封隔板4將井管本體內(nèi)部分隔為多個采樣容腔，且所述過濾段102對應的井管管壁上設(shè)有篩孔；上述井管本體內(nèi)還設(shè)有底部開通并延伸至不同采樣容腔內(nèi)的多組采氣管。本實施例的封隔板4采用低吸附性材料制成，進氣管和出氣管均采用不銹鋼材質(zhì)。上述封隔板4上加工有連接孔401，連接孔401的兩端設(shè)有連接管5，該連接管5采用氣管快速接頭；所述的進氣管和出氣管均由多段連接而成，相鄰兩段之間通過上述連接管5相連。

上述每組采氣管均包括對應設(shè)置的進氣管和出氣管，其中，進氣管均與惰性氣體瓶相連，惰性氣體瓶上設(shè)有閥門，且進氣管的進氣口安裝有流量計，出氣管的出氣口均與氣體取樣裝置相連。通過該采氣管的設(shè)置可以有效實現(xiàn)土壤氣的采集，同時還可以對待采集氣體的濃度直接進行計算與實時監(jiān)測，便于獲得土壤不同深度vocs的分布情況。本實施例中井管本體的外部設(shè)有濾料層，濾料層外部設(shè)有帶孔的包裹層，與所述過濾段102對應的濾料層采用石英砂，與隔層段101對應的濾料層采用為膨潤土，所述的包裹層采用紗網(wǎng)。通過在井管本體外部設(shè)置濾料層并對濾料層的分布進行優(yōu)化設(shè)計，從而可以有效保證采集過程中井管的密封性，進一步避免不同采樣深度氣體的相互干擾，確保采樣的準確性，同時能夠確保成井質(zhì)量。

本實施例的一種土壤氣分層監(jiān)測方法，將本實施例的采集裝置的井管預裝后，放入井孔中，待監(jiān)測土壤中的揮發(fā)性有機污染物通過過濾段102進入井管內(nèi)的不同采樣容腔內(nèi)，從而對土壤氣進行采集與監(jiān)測，本實施例中采用動態(tài)取樣法，具體包括如下步驟：

(1)洗井：打開惰性氣體瓶的閥門，向各進氣管內(nèi)持續(xù)通入惰性清掃氣，使惰性清掃氣進入采樣容腔，保證出氣管處于通氣狀態(tài)，采樣容腔內(nèi)的氣體在清掃氣的作用下由對應出氣管的出氣口流出，形成采樣容腔內(nèi)的微循環(huán)。上述清掃氣的流入時間至少為4-5個置換時間(容腔體積/流入速度)，待出氣口處的氣體濃度達到穩(wěn)定時，即完成洗井過程，此時出氣口處氣體濃度即可代表取樣段的土壤中vocs濃度。本實施例中惰性清掃氣采用n2，且控制清掃氣的流速為10-50ml/min。

(2)氣體采集：完成洗井后，繼續(xù)保持惰性清掃氣的通入，通過氣體取樣袋對各出氣管的出氣進行采集，每個樣品采集足夠量，保留平行樣。

(3)氣體檢測：將采集的氣體樣品送到相關(guān)實驗室利用氣象色譜儀進行檢測，或在現(xiàn)場利用pid進行快速檢測，本實施例中采用氣象色譜儀進行檢測。

(4)vocs濃度計算：實驗室用氣象色譜儀測試后，通過面積歸一法計算出氣體的質(zhì)量濃度mg/m³，再換算成相應的摩爾濃度mmol.m^-3，即為該取樣段的污染物濃度。具體地，n2作為已知濃度的吹掃氣，氣相色譜儀測出的主要峰是n2和待測氣體峰，對比待測氣體的峰面積和氮氣的峰面積，可以計算出待測氣體的濃度，待測氣體的濃度的面積歸一化公式為：

式中，c為氣體樣品的濃度，即為揮發(fā)性有機污染物的待測濃度，單位：mmol·m^-3；a為氣體樣品的峰面積；c1、a1分別為惰性清掃氣的濃度和峰面積。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，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，在不脫離本發(fā)明創(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，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。