ZD行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查技術(shù)
——如何實現(xiàn)地下水低速采樣及洗井規(guī)范化操作

作者：萬峻（版權(quán)所有 轉(zhuǎn)載需授權(quán)）
2017年8月14日，生態(tài)環(huán)境部出臺了《ZD行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查系列技術(shù)文件》，對開展ZD行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查的技術(shù)方法做出了明確的規(guī)定，以實現(xiàn)質(zhì)量保證與質(zhì)量控制的技術(shù)目標(biāo)。其中，關(guān)于地下水的洗井和采樣，提出了標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)要求。2019年5月12日，生態(tài)環(huán)境部又針對地下水揮發(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(dǎo)則（HJ1019-2019）》，再次明確了地下水采樣的標(biāo)準(zhǔn)化操作。
1、地下水采樣的基本原則從規(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)Z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(yīng)≤0.3L/min，洗井過程應(yīng)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(dǎo)率、溶解氧（DO）、氧化還原電位（ORP）及濁度，連續(xù)三次采樣達(dá)到以下要求即可結(jié)束洗井。

（3）在取水過程避免水樣與空氣接觸地下水洗井和采樣都應(yīng)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(biāo)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(dǎo)致樣品分析結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，盡量避免取水過程中水樣與空氣的接觸。
（4）采樣管路材料不影響水質(zhì)當(dāng)以地下水中有機物為研究目標(biāo)時，采樣器的材料比較重要，要求不應(yīng)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。

2、地下水低速采樣洗井分析系統(tǒng)
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(dá)到洗井采樣的自動化操作，符合《ZD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(dǎo)則》（HJ1019-2019）。

圖1  地下水低速采樣洗井分析系統(tǒng)組成

（1）氣囊泵

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(jìn)行擠壓，將水樣泵至地面，全過程空氣與水樣無接觸。

氣囊泵

氣囊泵的洗井范圍只在進(jìn)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(xué)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(xué)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）。

（2）泄降水位尺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(dāng)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(fù)后氣囊泵自動啟動采樣。

泄降水位尺

（3）多參數(shù)水質(zhì)儀

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(dǎo)率、鹽度、濁度、RDO光學(xué)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。

多參數(shù)水質(zhì)儀
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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中各個指標(biāo)的變化要求提前設(shè)置，當(dāng)水質(zhì)參數(shù)的變化達(dá)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(yīng)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

? 左圖：從左至右依次為剛下井后取出的樣品、低速洗井10分鐘左右的樣品以及低速洗井二十分鐘左右的樣品，可見樣品的清澈程度的變化過程。

? 右圖：從下至上為每隔一定時間段的數(shù)據(jù)采集結(jié)果，指標(biāo)變綠說明指標(biāo)已經(jīng)穩(wěn)定在設(shè)定的變化范圍，當(dāng)結(jié)果均為綠色說明樣品已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，已經(jīng)滿足取樣要求。指標(biāo)變化范圍請參考本文1（2）部分內(nèi)容。

3、總結(jié)Geotech地下水低速采樣洗井分析系統(tǒng)包含了低速采樣及洗井、水位泄降控制、水質(zhì)參數(shù)實時監(jiān)控等幾大功能，完全符合《ZD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(dǎo)則》（HJ1019-2019）的原則要求，現(xiàn)場布設(shè)完成后，可實現(xiàn)自動化操作，大大提高了采樣效率。