地下水修复地下水环境监测与场调之低流速洗井与采样

查看全部 · 发表于 2021-3-29 07:03:36

尽管在样品采集开始之前需要泵出一些井管内的存水，但是泵出过多的水或以过高的速率泵出存水会导致不同水质的地下水之间的混合，并且可能使原本分层、分布稳定的污染物被混合、稀释。如ASTM标准D6452（ASTM，2004g）中所述，洗井策略分为两大类：适用于高出水量采样点（在洗井和取样期间不容易被抽干的采样点）和适合低出水量的采样点（在洗井和采样过程中可能会被抽干的采样井）。

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高出水量地下水井的洗井

较新的洗井方法是从多年的研究积累中提炼得出，以提高采样的准确性和精密度，并帮助采集到更具代表性的样品。这种洗井方法被称为低流量洗井与取样。低流量洗井包括直接从井筛段中获取水样，而不会扰动筛网段上方的滞存水从而导致与井筛段水的混合。减少对井管存水的扰动是通过使用固定安装在井内的采样泵（或者通过非常小心地下放便携式泵）来实现的，将泵入口设置在筛网段的中间或靠近筛的中部，并以足够低的流速泵送地下水，井维持井中的水位。在泵出过程中通过水位计来测量水位状况。一般来讲，低流速洗井是指使用0.1至0.5L / min的泵送流量;然而，这取决于具体地点和具体的井内情况。一些粗粒特征的土层可以使用泵送流速可达1L / min。在抽水过程中监测抽水井中的水位和水质指标参数（如pH，温度，电导率，溶解氧和氧化还原电位），当出水参数读数达到一定程度稳定时，可开始采样。

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图1：低流速洗井取样的标准组件

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图2：低流速洗井取样包括了采样泵（一般建议使用固定式），泵控制器，流通池以及测量pH、温度、电导率、溶解氧和氧化还原电位的探头，还有水位计测量水位沉降。

在低流量洗井和采样过程中，使用任何不扰动井管内滞留水柱的水位测量设备对井内水位进行连续监测，并具有取样计划所要求的精度（一般为0.01英尺）。水位监测可以有效地使用诸如井下压力传感器，水位计（用于定期测量）的装置。应每隔1到2分钟进行一次水位测量，以确定井内水位已稳定或停止沉降。调整洗井速度，使井内的沉降最小化并趋于稳定（不随泵送而增加沉降）。

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图3：使用固定安装的采样泵（左）尽可能的避免了对周边地下水的扰动，而使用贝勒管（右）采样则导致水体的混合，污染物稀释，浑浊度的上升

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图4：水位沉降过大意味着非目标监测区域的地下水被抽吸进监测井中，样品代表性受到影响。在低出水量井中，可能将监测井抽干，需要等很长时间才能恢复井内水量

除了连续的水位监测外，低流量洗井与采样还需要连续或定期测量选定的水质指标参数。当选定的化学和物理指标参数（通常为pH，温度，电导率和溶解氧，有时也包括氧化还原电位和浊度）达到稳定时，可表明监测井洗井已经完成并可以开始取样。在已知体积的封闭流通池中进行连续监测通常可提供一致且可靠的结果，尤其是对于DO和ORP（DO和ORP在洗井出水暴露于大气环境后，其测量将不能准确反映原位状况），是标准的出水指标参数测量方法。另外，也可以使用测量最常见的水质指标参数（温度，pH，电导率）或浊度度的手持式仪器。

低流量洗井和采样适用于收集各类水相污染物和天然分析物的地下水样品。这包括VOC和SVOC，金属和其它无机物，杀虫剂，PCB，其它有机化合物，放射性核素和微生物成分。这种方法不适用于收集LNAPL或DNAPL。

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低出水量地下水井的洗井

事实上，低流量洗井与取样通常不适合用于非常低出水量的井中。使用这些传统方法来清洗和采样低出水井有几个更好的选择：（1）最小洗井量采样（或被动式采样）和（2）使用设备在井筛段中“抓取”水样并不与井管中滞留水接触。

最小洗井量采样与低流量采样的不同之处在于，虽然低速便携式采样泵可进行低流量采样，但在低产水量监测井中，很容易由于水柱的扰动可能导致井管内的滞留水柱与井筛段中的水柱产生混合效果，并且显著增加浑浊度。因此如果使用便携式采样泵，则泵必须在下放至井内后，需要在采样前等待很长一段时间，直到下放过程中对水柱的扰动效果完全消散。所需的时间会有所不同，可能会超过48小时。为此，使用长期安置在一个采样点内的固定式采样泵是进行最小洗净量采样应用中最适用的设备。

采样井中的抓取式采样工具包括了：HydraSleeve，Snap取样器（一种低成本的取样取样装置）等设备可从井筛段采集一固定量的样品。采样点在采样之前不需要洗井。在使用该装置的过程中，水位没有变化，对井中水柱的干扰可达到最小。

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地下水指示参数与浑浊度的现场测量

在洗井过程中，监测现场洗井出水参数的目的是确定何时可以开始水样的采集，也就是当选定的指标参数趋于稳定。对稳定的定义必须由所有采样人员都能采纳，以确保采样小组之间的数据一致性，并避免过度洗井。通常，在低流量洗井的情况下采样，连续获得三次指示参数读数，且读数的结果浮动在下表列出的范围内，则可视为出水达到稳定。

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确定洗井出水参数浮动的建议性指标

温度       +0.28C
pH       +0.2 pH
电导率       读数浮动在+3%以内
溶解氧       读数浮动在+10%以内或 +0.2 mg/l，取较大值
氧化还原电位       +20 mV

进行出水参数的测量应该在当等同于泵和采样管容积的一定量样品经过流通池后，进行第一次测量。随后的测量应根据流通池的容积以及当前泵送速率排空此容积的流通池所需的时间，以确保进行独立的测量。

浑浊度也可能作为一个有用的出水指示参数。有机物的分析可能受到悬浮固体存在的影响，而水溶非有机物的分析则会受到样品保存（酸化）过程所导致的从悬浮黏土颗粒表面的阳离子（一般为金属）脱附，而影响对水溶金属分析的准确性。浑浊度的检测应该与测量其它出水参数的同时进行，在出水参数稳定后，获取浑浊度的读数。对于低流量洗井，浑浊度的读数浮动在+10%以内（或+1.0 NTU），可视为稳定。