您好, 歡迎來到環保在線
河北先河環保科技股份有限公司
8
技術分享 | 地下水調查過程中的規范化洗井及采樣操作探討
政策背景
地下水作為重要的淡水資源，對于維持生態平衡和保障人類生活用水具有重要意義。我國在地下水管理方面制定了一系列政策及法規，旨在促進地下水的合理利用和保護。近年來，相關部門出臺一系列技術規范，促進地下水環境調查工作的流程規范化、設備標準化。
2019年5月12日，生態環境部發布《地塊土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則（HJ1019-2019）》，明確了地下水揮發性有機物采樣的標準化操作。
2019年9月，生態環境部發布了《地下水環境狀況調查評價工作指南》，要求開展集中式地下水型飲用水源以及工業污染源、礦山開采區、危險廢物處置場、垃圾填埋場等污染源及周邊的地下水環境狀況調查評價，也規范了采樣器具以及洗井方法。
2021年3月1日，《地下水環境監測技術規范HJ164-2020）》開始實施，再次明確了地下水環境的采樣和洗井流程化標準。
規范化洗井及采樣操作
從選擇采樣器具入手
如何進行地下水調查過程中的規范化洗井及采樣操作，主要從選擇符合洗井采樣標準及規范的采樣器具入手。洗井采樣器具選擇應能滿足以下幾個技術要求：
選擇依據
采樣器具種類
在HJ1019-2019標準中要求：采用氣囊泵或專用不銹鋼潛水泵等。
在HJ164-2020標準中要求：常用地下水采樣器具有氣囊泵、小流量潛水泵、慣性泵、蠕動泵及貝勒管。
在《地下水環境狀況調查評價工作指南》中要求：使用氣囊泵、小流量潛水泵。
洗井流速
在HJ1019-2019標準中要求：洗井流速應控制在100-500ml/min，水位降深不超過10cm。
在HJ164-2020標準中要求：在現場使用便攜式水質測定儀對出水進行測定，濁度小于或等于10 NTU時或者當濁度連續三次測定的變化在±10%以內、電導率連續三次測定的變化在±10%以內、pH連續三次測定的變化在±0.1以內；或洗井抽出水量在井內水體積的 3～5 倍時，可結束洗井。
在《地下水環境狀況調查評價工作指南》中未指明洗井流速要求。
采樣流速
在HJ1019-2019標準中要求：控制出水流速一般不超過100ml/min；當實際情況不滿足前述條件時可適當增加出水流速，但最高不得超過500ml/min；應當盡可能降低出水流速。
在HJ164-2020標準中要求：樣品采集一般按照揮發性有機物（VOCs）、半揮發性有機物（SVOCs）、穩定有機物及微生物樣品、重金屬和普通無機物的順序采集。采集 VOCs 水樣時執行HJ 1019相關要求，采集SVOCs水樣時出水口流速要控制在0.2 L/min～0.5 L/min，其他監測項目樣品采集時應控制出水口流速低于1L/min，如果樣品在采集過程中水質易發生較大變化時，可適當加大采樣流速。
在《地下水環境狀況調查評價工作指南》中未指明采樣流速要求。
選擇分析
洗井采樣器具以氣囊泵以及專用不銹鋼潛水泵為主，結合最小監測井直徑為50mm的要求，為適合更廣泛的使用場景，選擇泵頭直徑在5cm以內為優。
低流速洗井的流速要求在100-500ml/min之間，且采樣流速一般不超過100ml/min。另外，涉及非揮發性有機物地下水洗井時，可以洗井抽出水量在井內水體積的 3～5 倍時，結束洗井，此時洗井速度越快越好，因此，洗井及采樣用設備需流速可調節，具備既可大流速洗井又可低流速采樣能力的器具為優。
洗井及采樣過程中水位降深不超過10cm，需配備泄降水位尺。具備可以根據泄降狀況自動控制采樣設備啟停功能為優。
地下水洗井和采樣都應避免對井內水體產生氣提、氣曝等擾動，尤其是以VOC為監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性物質的散逸，導致樣品分析結果不準確。因此，為避免取水過程中水樣與空氣的接觸，采樣器具出水管路需與封閉式流通池連接。
洗井需要關注6個指標的穩定變化，包括：pH、溫度、電導率、氧化還原電位、溶解氧、濁度。結合最小監測井直徑為50mm的要求，為適合更廣泛的使用場景，選擇既可以原位置于5cm內徑監測井實時測定水質指標，又可連接流通池實現低流速洗井，洗井過程中同時具備水質6合一傳感器且配備低流速洗井軟件的水質多參數系統為優。
先河環保
地下水低速采樣系統
先河環保的地下水低速采樣洗井系統由四部分組成：1洗井采樣潛水泵+2氣囊泵+3泄降水位尺+4洗井6參數組成。從應用的廣泛性出發，系統中既搭配了洗井采樣潛水泵又配了氣囊泵。通常來講，洗井采樣潛水泵更適合非揮發性有機物地下水的采樣及洗井，且流速范圍從100ml/min到30L/min，可以用于3-5倍井體積的洗井方式。氣囊泵由于泵頭內無葉輪馬達等元器件，工作過程中不產熱、無攪拌，更適合小井的揮發性有機物地下水洗井采樣，二者取長補短，搭配使用。
另外，系統搭配了泄降水位尺，在水位下降10cm的條件下，可以自動控制采樣設備停止采樣，當水位補給回來以后，可以自動控制采樣設備重新開始采樣。此外，系統搭配了洗井6參數單元，可以同時監測濁度、pH、ORP、電導率、溫度、溶解氧六個指標，并可以按照不同標準要求提前設置指標變化要求，洗井過程，水樣經密閉流通池。當關注指標達標后，系統可自動判定洗井結束。
洗井采樣潛水泵
揚程：85m埋深。
泵頭直徑：4.6cm，適配5cm內徑監測井。
流速可調：100ml/min-30 L/min，不需要借助流量控制閥。
同一臺潛水泵既兼顧大流速洗井，又可進行低流速采樣。
氣囊泵
揚程：60m或300m埋深。
泵頭直徑：4.3cm，適配5cm內徑監測井。
控制器重量：5千克，輕便易攜。
流速：100ml/min-500ml/min，實現真正的低流量低擾動采樣。
供電方式靈活多樣，直流交流均可。
泄降水位尺
測量范圍：60m、100m、200m、300m任意長度可選。
探頭直徑：1.6cm。
泄降自動控制功能：控制器配合泄降水位尺可實現低流速采樣過程中水位泄降的聯動自動控制。
洗井6參數單元
特點：配備低速洗井軟件，通過指標動態變化評價洗井程度以及判斷采樣時間節點。
檢測指標：濁度、pH、ORP、電導率、溫度、溶解氧六個指標，更多指標可拓展。
一體化傳感器：直徑不超過4.7cm（含6參數指標），適配5cm內徑監測井。
配備封閉式流通池，采樣更可靠。
除以上組成部分以外，依據具體場景要求，系統中還可以另配井下電視成像儀以及重金屬水質過濾器等輔助設備。
先河環保在自身地下水監測的基礎上積極謀求變革，與國際公司Geotech達成合作，引進Geotech品牌在國內落地生產，提升國產地下水裝備整體水平，有效支撐地下水環境調查以及國家地下水環境質量考核工作。
Geotech地下水低速采樣洗井系統包含了低流速及大流速洗井、低流速采樣、水位泄降自動控制、水質6參數實時監測自動判定洗井結果等幾大功能，符合《地下水環境監測技術規范（HJ164-2020）》、《地塊土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則（HJ1019-2019）》以及《重點行業企業用地調查樣品采集保存和流轉技術規定》的原則要求，現場布設完成后，可實現自動化操作，大大提高了采樣效率。
