【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市污染场地土体气体采样装置领域，尤其涉及一种测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱及方法，可监测污染场地表面的气体释放通量和扩散系数。
技术介绍
0、技术背景
1、城市污染场地会产生很多污染气体，包括温室气体及一些有毒有害的恶臭气体等，其中较为常见的气体包括甲烷、二氧化碳等温室气体硫化氢、氨气等有毒有害的恶臭气体以及苯，甲苯，乙苯和二甲苯(对、间、邻二甲苯)等挥发性有机物(voc)。这些气体会持续释放且对大气环境造成严重影响。污染气体在污染场地中的会通过扩散、渗透等方式进行运移，因此获得现场条件下污染气体在场地表面的释放通量和扩散系数对研究污染气体运移规律和污染气体控制非常重要。
2、目前，现场气体释放通量主要采用静态箱试验监测获得。但是，传统静态箱存在容易侵蚀开裂、气密性不好、操作复杂等局限性，而且传统静态箱仅适用于土壤表面，而现实中污染场地还存在土工膜面不宜使用传统静态箱监测。
3、因此，寻求全表面通用的静态箱对监测现场条件下污染气体在场地表面的释放通量和扩散系数具有重要意义，可以帮助研究污染气体的运移规律以及控制污染气体扩散，对改善人类生存的大气环境具有重要意义，对经济社会的可持续发展具有巨大的实用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱及方法。
2、本专利技术公开了一种测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，包括金属腔室、
3、所述金属腔室为圆柱体结构，其中在金属腔室侧面的不同高度设有若干个视窗，所述视窗由透明有机玻璃制成；所述金属腔室在顶面设有多个采气口以及多个备用取样口，所述采气口和备用取样口皆配有三通阀，所述的三通阀通过气管与刚性取样气盒连接；所述的刚性取样气盒设有两个通气阀；
4、所述可分离式水槽为圆环型结构，其具有注水凹槽，注水凹槽外接延伸边；所述金属腔室的底部设置在所述注水凹槽内；
5、所述多功能底座为圆环型结构，其中设置搭接平台，能够与可分离式水槽的延伸边配合连接；所述多功能底座的内径大于金属腔室的外径。
6、进一步的，所述金属腔室为一体式，不易开裂且耐高温、耐侵蚀，可适应多种采样环境；所述金属腔室的视窗设置于相对的侧面且分别位于接近顶部与底部的位置，可搭配便携式激光甲烷检测仪直接测定甲烷浓度梯度，便于快速获取甲烷通量，还可兼顾透光与观察的作用。
7、进一步的，所述可分离式水槽和多功能底座可同时使用或分开使用以适应不同取样地点的表面特征，实现金属腔室气密性的精准设置。
8、进一步的，所述静态箱能够同时用于全类型表面采样。在土工膜表面使用时，所述多功能底座可以作为金属腔室的围边，在金属腔室外侧和多功能底座内侧打玻璃胶以固定在土工膜表面上，在金属腔室和多功能底座中间注水以检查金属腔室的气密性，此时可不使用可分离式水槽；在土壤表面使用时，所述可分离式水槽的延伸边可以放置于多功能底座的搭接平台，金属腔室可放置于注水凹槽中通过注水进行密封。
9、进一步的，所述刚性取样气盒顶部和底部设有两个通气阀，既可在试验开始前用于气盒冲洗，也可用于与金属腔室的连接以及气体的采样与检测。刚性取样气盒和金属腔室为快拆式，可直接用于气体采样而无需使用抽气泵，便于快速取样且不影响金属腔室内的气压稳定性，根据现场条件和试验要求可任意设置刚性取样气盒的数量。
10、本专利技术还公开了一种应用所述装置的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的方法，包括如下步骤：
11、s1.试验开始时，金属腔室顶部的采气口全部打开并通过气管与刚性取样气盒的其中一个打开的通气阀连接，另一个通气阀与备用取样口的三通阀均保持关闭；将静态箱固定安装于污染场地，并确保气密性；
12、s2.金属腔室处于良好密封状态后气体在其中积聚；在0时刻取下一个刚性取样气盒并关闭通气阀以及三通阀；之后每隔30～60分钟取下一个刚性取样气盒，共持续90～180分钟，通过气相色谱仪分析刚性取样气盒中的气体样品浓度；
13、s3.试验结束后，根据以下公式计算获得污染场地表面的气体释放通量：
14、
15、δc＝ct+δt-ct (3)
16、其中，v0是金属腔室体积(m3)；vs是单个刚性取样气盒的体积(m3)；n是刚性取样气盒的数量；i是取样次数；t是时间(min)；△t是两次气体取样的时间间隔(min)；ct是t时刻装置内的气体浓度(mg/m3)；ct+△t是t+△t时刻的气体浓度(mg/m3)；s是金属腔室底面积(m2)；j是污染场地表面气体释放通量(mg/m2/h)；
17、s4.分别建立污染气体在土壤中和土工膜中的运移数学模型；根据s3步骤计算得到的现场测量的气体释放通量，通过建立的运移数学模型反演得到气体在现场条件下的扩散系数。
18、进一步的，根据不同现场条件与实验要求，取样时间和取样次数可以灵活变动。
19、采用本专利技术的装置和方法，能够在具有不同表面的污染场地进行气体释放通量的测量，能够不使用抽气泵直接进行采样以免影响金属腔室内的气压稳定性，还能够搭配便携式气体检测仪进行快速测定。相比于传统静态箱，本专利技术的装置具有结构简单、操作简便、抗开裂侵蚀、全表面通用、可多功能组合且适用性广等优点，在污染气体影响日趋严重的背景下，对污染气体的释放、扩散和控制具有重要意义。
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1.一种测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，包括金属腔室(1)、可分离式水槽(3)、多功能底座(4)、刚性取样气盒(8)；
2.根据权利要求1所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，所述金属腔室(1)为一体式；所述金属腔室(1)的视窗(2)设置于相对的侧面且位于接近顶部与底部的位置，并搭配便携式激光甲烷检测仪直接测定甲烷浓度-时间梯度。
3.根据权利要求1所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，所述可分离式水槽(3)和多功能底座(4)可同时使用或分开使用以适应不同取样地点的表面特征，实现金属腔室(1)气密性的精准设置。
4.根据权利要求3所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，所述刚性取样气盒(8)顶部和底部设有两个通气阀(9)，通气阀(9)用于在试验开始前气盒冲洗、与金属腔室(1)的连接以及气体的采样与检测；刚性取样气盒(8)和金属腔室(1)为快拆式连接，
6.一种基于权利要求1-5任一项所述静态箱的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，S1中所述将静态箱固定安装于污染场地，并确保气密性，具体为：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S4包括：
...【技术特征摘要】
1.一种测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，包括金属腔室(1)、可分离式水槽(3)、多功能底座(4)、刚性取样气盒(8)；
2.根据权利要求1所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，所述金属腔室(1)为一体式；所述金属腔室(1)的视窗(2)设置于相对的侧面且位于接近顶部与底部的位置，并搭配便携式激光甲烷检测仪直接测定甲烷浓度-时间梯度。
3.根据权利要求1所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态箱，其特征在于，所述可分离式水槽(3)和多功能底座(4)可同时使用或分开使用以适应不同取样地点的表面特征，实现金属腔室(1)气密性的精准设置。
4.根据权利要求3所述的测定全表面污染场地气体通量和扩散系数的静态...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢海建，顾茜婷，丁昊，陈肖滨，陈赟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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