2019年5月12日,又針對地下水揮發(fā)性有機物(VOC)采樣發(fā)布了《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣技術(shù)導則(HJ1019-2019)》,再次明確了地下水采樣的標準化操作。從規(guī)范要求各項內(nèi)容,我們可以讀出一個基本原則,就是:在對水質(zhì)最小干擾條件下獲得具有代表意義的地下水水樣?;诖嗽瓌t,規(guī)范提出了三條具體操作要求。(1)抽水速率應≤0.3L/min,洗井過程應測定地下水位,確保水位下降<10cm(本文所介紹的低速洗井均為地下水采樣前洗井,并非成井洗井)。低速洗井,可以保證含水層對井中水體的勻速補給替換,避免快速抽水和大幅降水對水體濁度產(chǎn)生大的影響。(2)洗井過程中連續(xù)三次測定的水質(zhì)穩(wěn)定。
開始洗井時,以小流量抽水,記錄抽水開始時間,同時洗井過程中每隔5分鐘讀取并記錄pH、溫度(T)、電導率、溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)及濁度,連續(xù)三次采樣達到以下要求即可結(jié)束洗井。
地下水洗井和采樣都應避免對井內(nèi)水體產(chǎn)生氣提、氣曝等擾動,尤其是以VOC為監(jiān)測目標的地下水采樣。各種對水體的擾動,都會引起溶解氧的變化和水中揮發(fā)性物質(zhì)的散逸,導致樣品分析結(jié)果不準確。因此,盡量避免取水過程中水樣與空氣的接觸。當以地下水中有機物為研究目標時,采樣器的材料比較重要,要求不應對水中有機物產(chǎn)生影響。因此,上述原則無疑對洗井采樣工作提出了更高的要求,從洗井到水質(zhì)穩(wěn)定性測定,都大大增加了工作量。因此一套能實現(xiàn)自動化、規(guī)范化的地下水采樣工作的系統(tǒng)可以在更加規(guī)范的前提下大大節(jié)省人力以及時間的投入。
Geotech地下水低速采樣洗井分析系統(tǒng)集成了氣囊泵、泄降水位尺和多參數(shù)水質(zhì)儀三大功能組件,實現(xiàn)了水位泄降自動控制、地下水低速無擾動采樣、水質(zhì)穩(wěn)定性監(jiān)測的自動化聯(lián)動,達到洗井采樣的自動化操作,符合《重點行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查樣品采集保存和流轉(zhuǎn)技術(shù)規(guī)定》和《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣技術(shù)導則》(HJ1019-2019)。圖1 地下水低速采樣洗井分析系統(tǒng)組成
氣囊泵是一種低流速、低擾動式地下水洗井及采樣設(shè)備,適合于各類地下水尤其是VOC類污染物樣品的采集。泵體內(nèi)有氣囊,容量約150mL,通過控制器內(nèi)的小型空壓機提供的壓縮空氣,對氣囊進行擠壓,將水樣泵至地面,全過程空氣與水樣無接觸。
氣囊泵的洗井范圍只在進水口附近的有限范圍,而不是整個滯水區(qū),這樣就大大減少了洗井水量??諌簷C的充氣時間可以調(diào)節(jié),以控制出水流速。與傳統(tǒng)的抽水泵洗井采樣方式相比,具有低流量、低速率、低濁度、低擾動的優(yōu)勢。
圖2 氣囊泵與傳統(tǒng)泵的洗井采樣方式對比
此外,氣囊泵的氣囊是特氟龍材料制成,水管內(nèi)壁也有特氟龍內(nèi)襯,特氟龍的化學穩(wěn)定性高,樣品中的有機物組分在其表面不會產(chǎn)生化學吸附,對水樣中有機物質(zhì)含量幾乎沒有影響(如地下水中含有PFOA或PFOS類物質(zhì),不適合采用特氟龍材料)。
泄降水位尺連接氣囊泵控制器,可以實現(xiàn)洗井采樣過程中水位泄降的控制。當水位降深超過10cm會關(guān)閉控制器,暫停采水過程,待水位恢復后氣囊泵自動啟動采樣。
多參數(shù)水質(zhì)分析設(shè)備是一個便攜式、智能水質(zhì)數(shù)據(jù)采集裝置,可現(xiàn)測定對水位(水壓),溫度、大氣壓、pH/ORP、水溫、電導率、鹽度、濁度、RDO光學溶氧、TDS總?cè)芙夤腆w、電阻率、密度、離子選擇電極等數(shù)據(jù)的測量。水質(zhì)儀配有流通池,與氣囊泵的出水管相連接,水質(zhì)探頭在流通池內(nèi)連續(xù)自動測定水質(zhì)參數(shù)。通過低流速洗井軟件(可安裝在手機中),實時顯示水質(zhì)參數(shù),在該軟件中可以將相關(guān)標準規(guī)范中各個指標的變化要求提前設(shè)置,當水質(zhì)參數(shù)的變化達到規(guī)范要求后,自動提示洗井結(jié)束,可以采集水樣。集成探頭直徑只有4.7cm,原位井下測量時,可以應用在50mm直徑以上的監(jiān)測井中。圖3 低流速洗井軟件提示洗井結(jié)束