技术分享 | 地下水调查过程中的规范化洗井及采样操作探讨
时间：2024-03-07 阅读：356
政策背景
地下水作为重要的淡水资源，对于维持生态平衡和保障人类生活用水具有重要意义。我国在地下水管理方面制定了一系列政策及法规，旨在促进地下水的合理利用和保护。近年来，相关部门出台一系列技术规范，促进地下水环境调查工作的流程规范化、设备标准化。
2019年5月12日，生态环境部发布《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则（HJ1019-2019）》，明确了地下水挥发性有机物采样的标准化操作。
2019年9月，生态环境部发布了《地下水环境状况调查评价工作指南》，要求开展集中式地下水型饮用水源以及工业污染源、矿山开采区、危险废物处置场、垃圾填埋场等污染源及周边的地下水环境状况调查评价，也规范了采样器具以及洗井方法。
2021年3月1日，《地下水环境监测技术规范HJ164-2020）》开始实施，再次明确了地下水环境的采样和洗井流程化标准。
规范化洗井及采样操作
从选择采样器具入手
如何进行地下水调查过程中的规范化洗井及采样操作，主要从选择符合洗井采样标准及规范的采样器具入手。洗井采样器具选择应能满足以下几个技术要求：
选择依据
采样器具种类
在HJ1019-2019标准中要求：采用气囊泵或专用不锈钢潜水泵等。
在HJ164-2020标准中要求：常用地下水采样器具有气囊泵、小流量潜水泵、惯性泵、蠕动泵及贝勒管。
在《地下水环境状况调查评价工作指南》中要求：使用气囊泵、小流量潜水泵。
洗井流速
在HJ1019-2019标准中要求：洗井流速应控制在100-500ml/min，水位降深不超过10cm。
在HJ164-2020标准中要求：在现场使用便携式水质测定仪对出水进行测定，浊度小于或等于10 NTU时或者当浊度连续三次测定的变化在±10%以内、电导率连续三次测定的变化在±10%以内、pH连续三次测定的变化在±0.1以内；或洗井抽出水量在井内水体积的 3～5 倍时，可结束洗井。
在《地下水环境状况调查评价工作指南》中未指明洗井流速要求。
采样流速
在HJ1019-2019标准中要求：控制出水流速一般不超过100ml/min；当实际情况不满足前述条件时可适当增加出水流速，但最高不得超过500ml/min；应当尽可能降低出水流速。
在HJ164-2020标准中要求：样品采集一般按照挥发性有机物（VOCs）、半挥发性有机物（SVOCs）、稳定有机物及微生物样品、重金属和普通无机物的顺序采集。采集 VOCs 水样时执行HJ 1019相关要求，采集SVOCs水样时出水口流速要控制在0.2 L/min～0.5 L/min，其他监测项目样品采集时应控制出水口流速低于1L/min，如果样品在采集过程中水质易发生较大变化时，可适当加大采样流速。
在《地下水环境状况调查评价工作指南》中未指明采样流速要求。
选择分析
洗井采样器具以气囊泵以及专用不锈钢潜水泵为主，结合最小监测井直径为50mm的要求，为适合更广泛的使用场景，选择泵头直径在5cm以内为优。
低流速洗井的流速要求在100-500ml/min之间，且采样流速一般不超过100ml/min。另外，涉及非挥发性有机物地下水洗井时，可以洗井抽出水量在井内水体积的 3～5 倍时，结束洗井，此时洗井速度越快越好，因此，洗井及采样用设备需流速可调节，具备既可大流速洗井又可低流速采样能力的器具为优。
洗井及采样过程中水位降深不超过10cm，需配备泄降水位尺。具备可以根据泄降状况自动控制采样设备启停功能为优。
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，为避免取水过程中水样与空气的接触，采样器具出水管路需与封闭式流通池连接。
洗井需要关注6个指标的稳定变化，包括：pH、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧、浊度。结合最小监测井直径为50mm的要求，为适合更广泛的使用场景，选择既可以原位置于5cm内径监测井实时测定水质指标，又可连接流通池实现低流速洗井，洗井过程中同时具备水质6合一传感器且配备低流速洗井软件的水质多参数系统为优。
先河环保
地下水低速采样系统
先河环保的地下水低速采样洗井系统由四部分组成：1洗井采样潜水泵+2气囊泵+3泄降水位尺+4洗井6参数组成。从应用的广泛性出发，系统中既搭配了洗井采样潜水泵又配了气囊泵。通常来讲，洗井采样潜水泵更适合非挥发性有机物地下水的采样及洗井，且流速范围从100ml/min到30L/min，可以用于3-5倍井体积的洗井方式。气囊泵由于泵头内无叶轮马达等元器件，工作过程中不产热、无搅拌，更适合小井的挥发性有机物地下水洗井采样，二者取长补短，搭配使用。
另外，系统搭配了泄降水位尺，在水位下降10cm的条件下，可以自动控制采样设备停止采样，当水位补给回来以后，可以自动控制采样设备重新开始采样。此外，系统搭配了洗井6参数单元，可以同时监测浊度、pH、ORP、电导率、温度、溶解氧六个指标，并可以按照不同标准要求提前设置指标变化要求，洗井过程，水样经密闭流通池。当关注指标达标后，系统可自动判定洗井结束。
洗井采样潜水泵
扬程：85m埋深。
泵头直径：4.6cm，适配5cm内径监测井。
流速可调：100ml/min-30 L/min，不需要借助流量控制阀。
同一台潜水泵既兼顾大流速洗井，又可进行低流速采样。
气囊泵
扬程：60m或300m埋深。
泵头直径：4.3cm，适配5cm内径监测井。
控制器重量：5千克，轻便易携。
流速：100ml/min-500ml/min，实现真正的低流量低扰动采样。
供电方式灵活多样，直流交流均可。
泄降水位尺
测量范围：60m、100m、200m、300m任意长度可选。
探头直径：1.6cm。
泄降自动控制功能：控制器配合泄降水位尺可实现低流速采样过程中水位泄降的联动自动控制。
洗井6参数单元
特点：配备低速洗井软件，通过指标动态变化评价洗井程度以及判断采样时间节点。
检测指标：浊度、pH、ORP、电导率、温度、溶解氧六个指标，更多指标可拓展。
一体化传感器：直径不超过4.7cm（含6参数指标），适配5cm内径监测井。
配备封闭式流通池，采样更可靠。
除以上组成部分以外，依据具体场景要求，系统中还可以另配井下电视成像仪以及重金属水质过滤器等辅助设备。
先河环保在自身地下水监测的基础上积极谋求变革，与国际公司Geotech达成合作，引进Geotech品牌在国内落地生产，提升国产地下水装备整体水平，有效支撑地下水环境调查以及国家地下水环境质量考核工作。
Geotech地下水低速采样洗井系统包含了低流速及大流速洗井、低流速采样、水位泄降自动控制、水质6参数实时监测自动判定洗井结果等几大功能，符合《地下水环境监测技术规范（HJ164-2020）》、《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则（HJ1019-2019）》以及《重点行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定》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。