ZD行业企业用地调查技术 ——如何实现地下水低速采样及洗井规范化操作

ZD行业企业用地调查技术
——如何实现地下水低速采样及洗井规范化操作

作者：万峻（版权所有 转载需授权）
2017年8月14日，生态环境部出台了《ZD行业企业用地调查系列技术文件》，对开展ZD行业企业用地调查的技术方法做出了明确的规定，以实现质量保证与质量控制的技术目标。其中，关于地下水的洗井和采样，提出了标准化的技术要求。2019年5月12日，生态环境部又针对地下水挥发性有机物（VOC）采样发布了《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则（HJ1019-2019）》，再次明确了地下水采样的标准化操作。
1、地下水采样的基本原则从规范要求各项内容，我们可以读出一个基本原则，就是：在对水质Z小干扰条件下获得具有代表意义的地下水水样。基于此原则，规范提出了三条具体操作要求。
（1）抽水速率应≤0.3L/min，洗井过程应测定地下水位，确保水位下降＜10cm（本文所介绍的低速洗井均为地下水采样前洗井，并非成井洗井）。低速洗井，可以保证含水层对井中水体的匀速补给替换，避免快速抽水和大幅降水对水体浊度产生大的影响。

（2）洗井过程中连续三次测定的水质稳定。

开始洗井时，以小流量抽水，记录抽水开始时间，同时洗井过程中每隔5分钟读取并记录pH、温度（T）、电导率、溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）及浊度，连续三次采样达到以下要求即可结束洗井。

（3）在取水过程避免水样与空气接触地下水洗井和采样都应避免对井内水体产生气提、气曝等扰动，尤其是以VOC为监测目标的地下水采样。各种对水体的扰动，都会引起溶解氧的变化和水中挥发性物质的散逸，导致样品分析结果不准确。因此，尽量避免取水过程中水样与空气的接触。
（4）采样管路材料不影响水质当以地下水中有机物为研究目标时，采样器的材料比较重要，要求不应对水中有机物产生影响。因此，上述原则无疑对洗井采样工作提出了更高的要求，从洗井到水质稳定性测定，都大大增加了工作量。因此一套能实现自动化、规范化的地下水采样工作的系统可以在更加规范的前提下大大节省人力以及时间的投入。

2、地下水低速采样洗井分析系统
Geotech地下水低速采样洗井分析系统集成了气囊泵、泄降水位尺和多参数水质仪三大功能组件，实现了水位泄降自动控制、地下水低速无扰动采样、水质稳定性监测的自动化联动，达到洗井采样的自动化操作，符合《ZD行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定》和《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》（HJ1019-2019）。

图1  地下水低速采样洗井分析系统组成

（1）气囊泵

气囊泵是一种低流速、低扰动式地下水洗井及采样设备，适合于各类地下水尤其是VOC类污染物样品的采集。泵体内有气囊，容量约150mL，通过控制器内的小型空压机提供的压缩空气，对气囊进行挤压，将水样泵至地面，全过程空气与水样无接触。

气囊泵

气囊泵的洗井范围只在进水口附近的有限范围，而不是整个滞水区，这样就大大减少了洗井水量。空压机的充气时间可以调节，以控制出水流速。与传统的抽水泵洗井采样方式相比，具有低流量、低速率、低浊度、低扰动的优势。

图2  气囊泵与传统泵的洗井采样方式对比

此外，气囊泵的气囊是特氟龙材料制成，水管内壁也有特氟龙内衬，特氟龙的化学稳定性高，样品中的有机物组分在其表面不会产生化学吸附，对水样中有机物质含量几乎没有影响（如地下水中含有PFOA或PFOS类物质，不适合采用特氟龙材料）。

（2）泄降水位尺泄降水位尺连接气囊泵控制器，可以实现洗井采样过程中水位泄降的控制。当水位降深超过10cm会关闭控制器，暂停采水过程，待水位恢复后气囊泵自动启动采样。

泄降水位尺

（3）多参数水质仪

多参数水质分析设备是一个便携式、智能水质数据采集装置，可现测定对水位（水压），温度、大气压、pH/ORP、水温、电导率、盐度、浊度、RDO光学溶氧、TDS总溶解固体、电阻率、密度、离子选择电极等数据的测量。

多参数水质仪
水质仪配有流通池，与气囊泵的出水管相连接，水质探头在流通池内连续自动测定水质参数。通过低流速洗井软件（可安装在手机中），实时显示水质参数，在该软件中可以将相关标准规范中各个指标的变化要求提前设置，当水质参数的变化达到规范要求后，自动提示洗井结束，可以采集水样。
集成探头直径只有4.7cm，原位井下测量时，可以应用在50mm直径以上的监测井中。

图3  低流速洗井软件提示洗井结束

• 左图：从左至右依次为刚下井后取出的样品、低速洗井10分钟左右的样品以及低速洗井二十分钟左右的样品，可见样品的清澈程度的变化过程。

• 右图：从下至上为每隔一定时间段的数据采集结果，指标变绿说明指标已经稳定在设定的变化范围，当结果均为绿色说明样品已经达到稳定，已经满足取样要求。指标变化范围请参考本文1（2）部分内容。

3、总结Geotech地下水低速采样洗井分析系统包含了低速采样及洗井、水位泄降控制、水质参数实时监控等几大功能，完全符合《ZD行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定》和《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》（HJ1019-2019）的原则要求，现场布设完成后，可实现自动化操作，大大提高了采样效率。