本實(shí)用新型涉及環(huán)境分析領(lǐng)域，具體涉及便捷式水中溶解性氣體靜態(tài)頂空野外采樣設(shè)備。

背景技術(shù)：

頂空技術(shù)即氣體萃取技術(shù)，基本原理是被測物質(zhì)在氣-液或氣-固相中的兩相平衡，目前已有的頂空技術(shù)包括靜態(tài)頂空法和動(dòng)態(tài)頂空法，是一種簡單可靠的測定微量揮發(fā)性化合物的分析方法，靜態(tài)頂空法是在一個(gè)密閉的容器中，其中的樣品與樣品上方的氣體達(dá)到平衡，直接抽取上方氣體進(jìn)行測定的技術(shù)。目前已有的靜態(tài)頂空法的裝置較為簡單，通常用有硅膠隔墊片蓋的玻璃瓶作為密閉系統(tǒng)，內(nèi)裝樣品，搖晃一段時(shí)間，待瓶內(nèi)氣體平衡后取頂空的氣體，迅速注入色譜儀分析，這樣的頂空瓶規(guī)格不等，一般有10～1000m l不同的規(guī)格，但還存在一些問題，如：1、抽氣時(shí)容易引起瓶內(nèi)氣壓變化；2、氣體取樣量少，不能滿足某些痕量氣體取樣的要求，如測定水體中溶解性CO2的碳14，西安的中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所加速器質(zhì)譜中心需要1mgC，美國Beta實(shí)驗(yàn)室需要0.5mgC，在HCO3-濃度為1～2mo l/L的河水中，需要用10L水體和3L的頂空體積進(jìn)行頂空才能滿足樣品量，目前尚未有靜態(tài)頂空裝置達(dá)到要求。動(dòng)態(tài)頂空法與靜態(tài)頂空法的不同之處在于其上部的氣體是連續(xù)流動(dòng)的，流動(dòng)氣體將揮發(fā)性氣體出來，用收集裝置收集后測試。而另一種多次頂空抽取技術(shù)與動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)是類似的，但它是分布實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)態(tài)頂空或多次頂空的缺點(diǎn)在于1、需要的儀器設(shè)備復(fù)雜，不便于野外取樣操作；2、吹掃的氣體一般用惰性氣體(如氬氣、氮?dú)?，需要的氣體量較多，難以收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸，且成本較高；3、在取樣過程吹氣流速要求要保持一致，否則影響取樣質(zhì)量，儀器精度要求及操作難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供便捷式水中溶解性氣體靜態(tài)頂空野外采樣設(shè)備。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：便捷式水中溶解性氣體靜態(tài)頂空野外采樣設(shè)備，包括主體和蓋體，所述主體為上端開口的空心圓柱結(jié)構(gòu)，所述蓋體可拆卸的密封在所述主體的開口位置處；在所述蓋體上設(shè)有連通所述主體內(nèi)部的第一閥門；在所述主體內(nèi)底部設(shè)有曝氣管和氣囊，所述曝氣管上設(shè)有多個(gè)氣孔；所述主體的側(cè)壁上設(shè)有三個(gè)第二閥門，三個(gè)所述第二閥門分別連通所述曝氣管、所述氣囊和所述主體內(nèi)的底部。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，輕便易于運(yùn)輸、成本低；

2、非常適合野外大量提取水中溶解性痕量氣體；

3、解決了傳統(tǒng)頂空瓶抽氣時(shí)形成真空的，氣體不能完全抽取的缺點(diǎn)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，所述第一閥門設(shè)有三個(gè)，并且在其中兩個(gè)所述第一閥門的出口上分別設(shè)有干燥管和氣壓表。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：收集到干燥的樣品；監(jiān)控主體內(nèi)部的氣壓。

進(jìn)一步，所述主體的側(cè)壁上設(shè)有讀出其內(nèi)部氣體體積的刻度線。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：掌握主體內(nèi)氣體體積的變化。

進(jìn)一步，所述蓋體通過法蘭螺栓可拆卸的密封在所述主體的開口位置處，并且所述蓋體和所述主體頂部之間設(shè)有密封圈。

進(jìn)一步，所述曝氣管相對(duì)于所述主體的底面傾斜設(shè)置。

進(jìn)一步，所述曝氣管與所述主體的底面之間的夾角為10°。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：曝氣管可以使氣泡變得更小，增大惰性氣體與水體的接觸，從而加快水中溶解性氣體進(jìn)去主體上部頂空，加快平衡。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、主體，2、蓋體，3、第一閥門，4、曝氣管，5、氣囊，6、第二閥門，7、干燥管，8、氣壓表，9、刻度線，10、法蘭螺栓。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，便捷式水中溶解性氣體靜態(tài)頂空野外采樣設(shè)備，包括主體1和蓋體2，所述主體1為上端開口的空心圓柱結(jié)構(gòu)，所述主體1的側(cè)壁上設(shè)有讀出其內(nèi)部氣體體積的刻度線9。所述蓋體2通過法蘭螺栓10可拆卸的密封在所述主體1的開口位置處，并且所述蓋體2和所述主體1頂部之間設(shè)有密封圈。在所述蓋體2上設(shè)有連通所述主體1內(nèi)部的第一閥門3。所述第一閥門3設(shè)有三個(gè)，并且在其中兩個(gè)所述第一閥門3的出口上分別設(shè)有干燥管7和氣壓表8。

在所述主體1內(nèi)底部設(shè)有曝氣管4和氣囊5。所述曝氣管4上設(shè)有多個(gè)氣孔，所述曝氣管相對(duì)于所述主體的底面傾斜設(shè)置。所述曝氣管4與所述主體1的底面之間的夾角為10°。所述主體1的側(cè)壁上設(shè)有三個(gè)第二閥門6，三個(gè)所述第二閥門6分別連通所述曝氣管4、所述氣囊5和所述主體1內(nèi)的底部。

利用該裝置提取水體中溶解性CO2提取的步驟主要分為四個(gè)過程：1、取水，2、頂空，3、抽氣，4、排水，具體如下：

1、取水

取水過程是將水體樣品灌進(jìn)主體1內(nèi)。此過程中為了防止水體進(jìn)入氣壓表8，將連通氣壓表8的第一閥門3關(guān)閉；為了防止水體進(jìn)入干燥管7，將連通干燥管7的第一閥門3關(guān)閉；為了防止水體從曝氣管4中流出，將連通曝氣管4的第二閥門6關(guān)閉；為防止氣體進(jìn)入氣囊5中，將連通氣囊5的第二閥門6關(guān)閉。然后將連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6打開，并通過硅膠管與抽水機(jī)連接,；不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3打開，并連接一根硅膠管；啟動(dòng)抽水機(jī)后水體從對(duì)應(yīng)的第二閥門6進(jìn)入主體1內(nèi)，直到水體充頂主體1后從不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3排出，輕微晃動(dòng)主體1可將其內(nèi)的氣泡全部從不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3排出。待從不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3排出的水體體積超過主體1內(nèi)體積的3倍后可關(guān)閉抽水機(jī)，同時(shí)關(guān)閉不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3以及連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6，此時(shí)主體1內(nèi)充滿未接觸過空氣的水體樣品。

2、頂空

頂空過程是將惰性氣體灌進(jìn)主體1內(nèi)，同時(shí)排出相同體積的水體，從而在主體1內(nèi)上部形成一定體積的頂空。將惰性氣體氣瓶通過硅膠管與連通曝氣管4的第二閥門6連接，打開氣瓶后再開啟連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6。此時(shí)惰性氣體從相應(yīng)的第二閥門6進(jìn)入，然后通過曝氣管4與水體充分接觸后到達(dá)主體1內(nèi)上部的頂空，與氣體同樣體積的水將從連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6排出，當(dāng)主體1內(nèi)水位下降后打開連通氣壓表8的第一閥門3，此時(shí)可以通過氣壓表8觀察主體1內(nèi)的氣壓變化，可以通過刻度線9監(jiān)控主體1內(nèi)上部頂空氣體的體積，待到達(dá)所需的體積后關(guān)閉與連通曝氣管4的第二閥門6和氣瓶，待到連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6不排水后，關(guān)閉連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6。此時(shí)主體1內(nèi)上部為惰性氣體，下部為水體樣品，通過搖晃主體1內(nèi)，使主體1內(nèi)水體中的CO2釋放到惰性氣體中，然后靜置直到主體1內(nèi)水——?dú)饨缑骈gCO2達(dá)到平衡。

3、抽氣

抽氣過程是待主體1內(nèi)水——?dú)饨缑骈gCO2達(dá)到平衡后抽出并存儲(chǔ)在大氣采樣袋中。將真空泵進(jìn)氣口用硅膠管與干燥管7的上端連接，真空泵的出氣口用硅膠管與大氣采樣袋連接，啟動(dòng)真空泵后，打開連通干燥管7的第一閥門3和連通氣囊5的第二閥門6。此時(shí)大氣從連通氣囊5的第二閥門6進(jìn)入氣囊5，氣囊5膨脹，主體1內(nèi)上部的水面逐漸上升，惰性氣體及CO2從連通干燥管7的第一閥門3抽出，經(jīng)過干燥管3后被存儲(chǔ)在大氣采樣袋中。此過程可以通過氣壓表8觀察主體1內(nèi)的氣壓變化，可以通過刻度線9,監(jiān)控主體1內(nèi)上部頂空氣體的體積變化。待主體1內(nèi)水面快接近頂部時(shí)，關(guān)閉連通干燥管7的第一閥門3和連通氣壓表8的第一閥門3，關(guān)閉連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6。此時(shí)主體1內(nèi)的惰性氣體已被抽出，由于有氣囊5膨脹，因此即使主體1內(nèi)水面上升其內(nèi)部也不會(huì)變成真空，且氣壓變化不大。

4、排水

排水過程是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將水體樣品排出主體1內(nèi)。打開不連接干燥管7和曝氣管4的第一閥門3、連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6和連通氣囊5的第二閥門6，此時(shí)水體將從連通主體1內(nèi)底部的第二閥門6排出，氣囊5內(nèi)的氣體將從連通氣囊5的第二閥門6排出。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。