一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置及方法

技术领域

本发明属于土壤采样领域，具体涉及一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置及方法。

背景技术

矿冶活动是重金属污染的主要来源；无论是受重金属污染较严重的工矿废弃地，还是污染程度相对较轻的农业污染土壤，往往表现为多种重金属的复合污染；更为复杂的是，污染土壤的各种重金属间通常会发生交互作用，为土壤重金属污染治理与修复技术的应用带来了困难。

将生态风险评价应用在土壤生态系统中能够为土壤重金属污染修复、土壤质量环境评价及持续开发利用、保持生态平衡提供科学依据。风险评价具体可分为定性和定量评价，主要包括危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征、确定风险控制值五个步骤，通过确定土壤和地下水中哪些污染物的致癌风险和危害指数超过人体可接受水平，进而确定修复目标。

因此，风险评价对与样本采集的要求较为严格，现有的土样采集器采集的土样存在缺乏代表性、样本保真率低且采样效率低的问题，基于此，本发明提出一种具备原位多点采样、便于操作且适配度高的用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置及方法。

本发明的技术方案是：一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置，包括安装组件，设置在所述安装组件一端的松土模块，设置在所述安装组件上的采集组件，滑动设置在所述安装组件内且能够与所述采集组件连通的贮存组件；

所述安装组件包括安装板，一端设置在所述安装板上的安装筒；

所述松土模块包括一端设置在所述安装组件上的推入组件，以及设置在所述推入组件另一端的松土组件；

所述推入组件包括活动安装在所述安装板上的螺旋转动轴，一端设置在所述螺旋转动轴上的转动把手，以及与所述螺旋转动轴另一端连接的安装件；

所述松土组件包括设置在所述安装件上的滑动槽组，滑动设置在所述滑动槽组上的破土组件；

所述采集组件包括设置在所述安装筒上的第一安装环，滑动设置在所述安装筒上的第二安装环，一端活动设置在所述第一安装环上的采集管，一端活动设置在所述第一安装环上且另一端与所述采集管连接的斜撑杆，以及设置在所述采集管另一端的样本采集单元；

所述贮存组件包括周向活动设置在所述安装筒内且能够与所述样本采集单元一一对应连接的贮存管，以及设置在所述贮存管内部用于对所述样本采集单元内部的样本进行抽取的泵体。

所述破土组件包括设置在所述滑动槽组内部的滑动块，转动设置在所述滑动块上的转动件，设置在所述转动件上的破碎刀片，以及用于向所述转动件提供转动动力的电机；

说明：本设置通过对滑动块位置的调整，能够有效增大破土组件的破土范围，在提高不同点位样本采集效率的同时还能够避免因为装置在采样过程中卡住而无法继续采样的情况。

所述安装筒包括一端安装在所述安装板上的上段安装筒，2组能够设置在所述上段安装筒另一端的中间安装筒，设置在所述中间安装筒底部的下段安装筒，以及设置在所述安装筒之间的连接组件；

说明：通过调节中间安装筒的数量能够对安装筒整体高度进行调节，能够适配不同高度需求的采样方式。

所述连接组件包括分别设置在所述上段安装筒与中间安装筒连接处、中间安装筒与下段安装筒连接处的限位组件；所述限位组件包括安装在所述上段安装筒底端、中间安装筒两端、下段安装筒顶端的安装基板，以及设置在所述安装基板上的螺栓；

说明：限位组件的设定能够将各安装筒有效拼接起来，防止下落过程中掉落等情况。

所述连接组件还包括密封组件，密封组件包括设置在所述上段安装筒、中间安装筒底部的密封块，以及设置在所述中间安装筒顶部、下段安装筒顶部的密封槽；

说明：通过设置密封组件能够对贮存组件内部进行有效密封，避免因为外力因素导致的样本不保真情况，通过密封槽与密封块配合、安装基板与螺栓配合，进一步保证密封效果，从而有效提高装置的取样效率。

所述样本采集单元包括样本采集腔，以及用于对样本进行筛选的筛选组件；

说明：通过筛选组件对样本进行筛选，保证贮存管内存储的样本为所需样本，从而提高采样效率。

所述筛选组件包括设置在所述样本采集腔顶部与底部的筛网组，设置在所述样本采集腔内壁且与所述采集管连接处的转动轴，转动设置在所述转动轴上的挡板；

说明：其中，顶部筛网粒径略小于底部筛网，底部筛网能够对过大的颗粒进行过滤，保证采集到样本的均匀性，顶部筛网能够对样本进行再次筛选并将略大的颗粒状土壤样本继续保存在样本采集腔内部，以备工作人员对该部分样本进行再次分析，同时通过对转动设置在转动轴上挡板的位置限定能够选择样本排放或收集，有效收集所需样本。

所述贮存管底部设置有用于对土壤进行烘干的保温材料；所述贮存管与所述样本采集腔结构大小均相同；

说明：通过保温材料对收集到的土壤自然缓慢晾干，尽可能保证土壤原状，同时贮存管与样本采集腔结构大小一致能够保证土壤样本的原位采集，进而提高采样代表性。

基于一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、将分层采集装置安装在安装组件上，并根据采样深度确定安装筒的深度，根据分层高度依次选择采集组件的安装位置；

S2、通过转动转动把手使螺旋转动轴竖直向下运动，带动设置在螺旋转动轴另一端的安装件向下运动，采集装置下降的同时开启松土模块，破土组件循环滑动在滑动槽组中，对以滑动槽组中心为圆心的一定半径内土壤进行破碎；

S3、通过调整采集组件对采样范围进行调整，固定第一安装环的位置，调节第二安装环的安装位置使采集管的高度在斜撑杆的作用下进行调整到满足采样位置需求，土壤样本在采集装置下降的过程中进入样本采集单元；

S4、开启泵体，使样本采集单元收集到的样本通过采集管抽入到贮存组件内部，对样本进行暂存。

本发明的有益效果是：本发明结构设计简单，通过松土模块对土壤底层进行初步混匀，保证样本具备代表性，通过采集组件、安装组件对采样深度、采样半径的调整能够适配不同深度、不同点位的采样需求，同时通过贮存组件能够对采集到的样本进行原位收集，本发明具备易于操作、满足多点位、多深度采样且采样效率高的优势，适合大量推广。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的剖视图；

图3是本发明实施例1收集组件的结构示意图；

图4是本发明实施例1松土组件的结构示意图；

图5是本发明实施例1样本采集单元的结构示意图；

图6是本发明实施例1安装筒的结构示意图；

图7是本发明实施例2密封组件的结构示意图。

1-安装组件、11-安装板、12-安装筒、121-上段安装筒、122-中间安装筒、123- 下段安装筒、124-限位组件、1241-安装基板、1242-螺栓、125-密封组件、1251- 密封槽、1252-密封块、2-松土模块、21-推入组件、211-螺旋转动轴、212-转动把手、213-安装件、22-松土组件、221-滑动槽组、222-破土组件、2221-滑动块、 2222-转动件、2223-破碎刀片、3-采集组件、31-第一安装环、32-第二安装环、33- 采集管、34-斜撑杆、35-样本采集单元、351-样本采集腔、352-筛选组件、3521- 筛网组、3522-转动轴、3523-挡板、4-贮存组件、41-贮存管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置，包括安装组件1，设置在安装组件1一端的松土模块2，设置在安装组件1上的采集组件3，滑动设置在安装组件1内且能够与采集组件3连通的贮存组件4；

安装组件1包括安装板11，一端设置在安装板11上的安装筒12；

安装筒12包括一端安装在安装板11上的上段安装筒121，两组能够设置在上段安装筒121另一端的中间安装筒122，设置在中间安装筒122底部的下段安装筒123，以及设置在安装筒12之间的连接组件；

连接组件包括分别设置在上段安装筒121与中间安装筒122连接处、中间安装筒122与下段安装筒123连接处的限位组件124；

限位组件124包括安装在上段安装筒121底端、中间安装筒122两端、下段安装筒123顶端的安装基板1241，以及设置在安装基板1251上的螺栓1242；

通过多个拼接在中间的中间安装筒122能够满足多种深度的分层采样，从而提高装置在使用过程中的适配性，同时也能有效提高样本的代表性；

松土模块2包括一端设置在安装组件1上的推入组件21，以及设置在推入组件21另一端的松土组件22；

推入组件21包括活动安装在安装板11上的螺旋转动轴211，一端设置在螺旋转动轴211上的转动把手212，以及与螺旋转动轴211另一端连接的安装件 213；

松土组件22包括设置在安装件213上的滑动槽组221，滑动设置在滑动槽组221上的破土组件222；

采集组件3包括设置在安装筒12上的第一安装环31，滑动设置在安装筒12 上的第二安装环32，一端活动设置在第一安装环31上的采集管33，一端活动设置在第一安装环31上且另一端与采集管33连接的斜撑杆34，以及设置在采集管33另一端的样本采集单元35；

贮存组件4包括周向活动设置在安装筒12内且能够与样本采集单元35一一对应连接的贮存管41，以及设置在贮存管41内部用于对样本采集单元35内部的样本进行抽取的泵体。

破土组件222包括设置在滑动槽组221内部的滑动块2221，转动设置在滑动块2221上的转动件2222，设置在转动件2222上的破碎刀片2223，以及用于向转动件2222提供转动动力的电机。

样本采集单元35包括样本采集腔351，以及用于对样本进行筛选的筛选组件352。

筛选组件352包括设置在样本采集腔351底部的筛网3521，设置在样本采集腔351内壁且与采集管32连接处的转动轴3522，转动设置在转动轴3522上的挡板3523。

贮存管41底部设置有用于对土壤进行烘干的保温材料；贮存管41与样本采集腔35结构大小均相同。

一种用于修复土壤生态风险评价的分层采集装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、了解采样地土壤污染情况，选定采样位置，将分层采集装置安装在安装组件1上，并根据采样深度确定安装筒12的深度，根据分层高度依次选择采集组件3的安装位置；

S2、通过转动转动把手212使螺旋转动轴211竖直向下运动，推动设置在螺旋转动轴211另一端的安装件213向下运动，采集装置下降的同时开启松土模块 2，破土组件222循环滑动在滑动槽组221中，对以滑动槽组221中心为圆心的一定半径内土壤进行破碎；

S3、通过调整采集组件3对采样范围进行调整，固定第一安装环31的位置，调节第二安装环32的安装位置使采集管33的高度在斜撑杆34的作用下进行调整到满足采样位置需求，土壤样本在采集装置下降的过程中进入样本采集单元 35；

S4、开启泵体，使样本采集单元35收集到的样本通过采集管33抽入到贮存组件4内部，对样本进行暂存，以备后期生态风险评价。

其中，所述保温材料采用市售聚氨酯保温板，具备防水防潮功能。

实施例2

与实施例1不同的是，如图7所示，连接组件还包括密封组件125，密封组件125包括设置在上段安装筒122、中间安装筒122底部的密封块1251，以及设置在中间安装筒122顶部、下段安装筒123顶部的密封槽1252。

密封结构能够使采集到的样本保真。