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        地下水微擾動(dòng)代表性樣品采集影響因子研究

        2022-01-01 06:57:39廣東省韶關(guān)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站謝鵬程黃潔
        區(qū)域治理 2021年18期
        關(guān)鍵詞:含水層擾動(dòng)容器

        廣東省韶關(guān)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 謝鵬程,黃潔

        從相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)下普遍使用的地下水采樣設(shè)備,在使用的過(guò)程中,或多或少都會(huì)帶來(lái)一定程度上的擾動(dòng)問(wèn)題。根據(jù)《地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ164-2020)及《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機(jī)物采樣技術(shù)導(dǎo)則》(HJ1019-2019)中的要求,采集揮發(fā)性有機(jī)物流量控制在0.5L/m3以下。

        目前,很多低流量低擾動(dòng)設(shè)備都需要進(jìn)口,同比價(jià)格較高。采用不同的設(shè)備,就會(huì)產(chǎn)生不同的擾動(dòng)因子,為減少水體擾動(dòng),宜采用低流量、低擾動(dòng)采樣系統(tǒng),以減少采樣帶來(lái)的誤差。

        一、擾動(dòng)因子確定

        (一)地下水環(huán)境

        地下水環(huán)境主要就是地下水以及其賦存空間環(huán)境在內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用和人為活動(dòng)作用影響下所形成的狀態(tài)及其變化的總稱,也是整個(gè)地質(zhì)環(huán)境的重要組成部分。伴隨著地下水長(zhǎng)期運(yùn)行,使得存在于低溫陰暗潮濕的環(huán)境當(dāng)中,對(duì)外界環(huán)境十分敏感。對(duì)于大多數(shù)地下水監(jiān)測(cè)而言,使用的采樣器具,都需要由人工的方式,將其放置在井中。但是,由于一些設(shè)備的設(shè)計(jì)并沒(méi)有采用表面流線型的設(shè)計(jì),同時(shí)在下放速度以及提升速度存在不合理的情況時(shí),就會(huì)導(dǎo)致對(duì)采集的水樣造成一定程度的干擾,特別是水中有一定揮發(fā)性物質(zhì)的時(shí)候,就會(huì)造成不同程度的揮發(fā)反應(yīng),以此導(dǎo)致出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的檢測(cè)不具體。地下水常年處于穩(wěn)定的狀態(tài)當(dāng)中,因此就會(huì)導(dǎo)致對(duì)外界的溫度也有著敏感的影響,需要對(duì)大部分的原位進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量分析。

        (二)地下水?dāng)_動(dòng)因子的確定

        在現(xiàn)階段的發(fā)展中,經(jīng)過(guò)3-4個(gè)月的長(zhǎng)期地下水現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,以及在過(guò)去開展的野外實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,可以從不同的采樣器角度出發(fā),對(duì)其樣品進(jìn)行詳細(xì)比較分析,其中,很多出現(xiàn)的擾動(dòng)問(wèn)題,基本上都是在采樣器下放與抽取的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

        二、擾動(dòng)因子分析

        在進(jìn)行地下水采樣的過(guò)程中,本質(zhì)上由于涉及諸多的內(nèi)容,形成了一種系統(tǒng)性工程。在對(duì)其場(chǎng)地地下水樣品的采集過(guò)程中,往往會(huì)涉及對(duì)監(jiān)測(cè)井的建設(shè)設(shè)備、采樣設(shè)備的針對(duì)性選擇。其次,還會(huì)涉及對(duì)之后地下水樣品的采集工作。當(dāng)下建設(shè)監(jiān)測(cè)井的過(guò)程中,主要就是為了對(duì)地下室樣品采集的通道,以及對(duì)地下水樣品的采集,是否有代表性的分析與判斷。在這樣的采集過(guò)程中,往往存在著大量干擾因素,使得對(duì)其樣品的性質(zhì)造成不同程度的干擾。對(duì)于已經(jīng)完成建設(shè)的地下室環(huán)境監(jiān)測(cè)井,基本上在操作的過(guò)程中,分為設(shè)備選擇、設(shè)備采水、樣品存儲(chǔ)、樣品分析這幾個(gè)步驟。因此,其中多個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)受到不同程度的影響,以此導(dǎo)致樣品的代表性不足。

        當(dāng)下在確定采樣設(shè)備的過(guò)程中,往往是整個(gè)地下水樣品取樣的重要設(shè)備,在進(jìn)行取樣的過(guò)程中,首先基于設(shè)備的采樣量、環(huán)境監(jiān)測(cè)井參數(shù)以及動(dòng)力來(lái)源等多方面,進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)分析。另外,在采水的過(guò)程中,其不同的方式往往會(huì)導(dǎo)致造成不同的影響效果。例如,會(huì)在采樣點(diǎn)、設(shè)備注水方式、設(shè)備止水方式方面,存在著不同程度的影響。在整個(gè)采水過(guò)程中,不同的環(huán)節(jié)會(huì)造成不同程度的影響,因此使得整個(gè)過(guò)程都會(huì)對(duì)其井內(nèi)設(shè)備以及樣品造成一定的擾動(dòng)。

        三、采樣點(diǎn)位置確定

        在進(jìn)行采樣點(diǎn)位置的確定過(guò)程中,地下水基本上可以分為上層滯水、潛水以及承壓式這三種類型。其中,上層滯水與地表水的水質(zhì)基本上相同。但是,在潛水含水層位置,主要是利用包氣帶,將水圈與大氣圈相連通。這樣的連通方式,就會(huì)使得潛水含水層會(huì)受到季節(jié)變化的影響。一般情況下,不同的地質(zhì)條件會(huì)導(dǎo)致上層壓水與潛水的性質(zhì)不同。其次,承壓水受到水文、氣象的影響程度不足,使得其含水層不太會(huì)受到季節(jié)方面的影響。

        為了實(shí)現(xiàn)良好的采樣分析,首先需要保障地下水水平流動(dòng)比較緩慢,這樣就會(huì)使得水質(zhì)參數(shù)的變化率較小。在地面下的溫度,也需要選在一些溫度變化小的區(qū)域,這是由于一旦取出了樣品,就會(huì)導(dǎo)致溫度發(fā)生一定變化,以此對(duì)水體的化學(xué)反應(yīng)速率造成影響。特別是讓土壤當(dāng)中的陰陽(yáng)離子的交換方向發(fā)生改變,進(jìn)而導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)速度的變化。

        在吸收二氧化碳以及伴隨著堿性的變化,也會(huì)導(dǎo)致pH值的變化,使得一些化合物出現(xiàn)一定的氧化作用。在水體當(dāng)中的一些氣體,例如硫化氫,就會(huì)受到采集材料的影響,使得出現(xiàn)不同程度的揮發(fā)作用。

        同時(shí),土壤以及地下水也會(huì)受到嚴(yán)重的污染,使得對(duì)采樣工作人員造成直接的影響。因此,對(duì)于地下水的采集工作而言,與地表水的采集工作有著較為明顯的差別,每一個(gè)監(jiān)測(cè)井當(dāng)中的水樣,僅僅可以代表這個(gè)含水層當(dāng)下的局部情況。

        在進(jìn)行區(qū)域點(diǎn)位、飲用水源點(diǎn)位及污染源風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)工作中,就需要確定出一些合理的監(jiān)測(cè)井、泉、河流的支流,以此滿足當(dāng)下的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和需求。但是在時(shí)間較為緊迫的情況,一旦污染濃度較低,就要構(gòu)建專門的監(jiān)測(cè)井。其中,所增設(shè)的井的數(shù)量,往往直接決定于監(jiān)測(cè)的特征污染物,并保障污染物在含水層當(dāng)中有著良好的遷移情況。

        而在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中,一旦一些潛在的污染源在地下水位以上,就需要對(duì)其包氣帶進(jìn)行采樣分析,以此更加直觀地了解到當(dāng)下地下水的實(shí)際污染情況。除了氯化物、硝酸鹽以及硫酸鹽等,對(duì)于大多數(shù)的污染物,都會(huì)吸附到包氣帶物質(zhì)上,并進(jìn)行接下來(lái)的遷移。因此,很可能采集到一些已經(jīng)被污染很多年的地下水樣,但是無(wú)法采集到的新污染物,以此造成了較為嚴(yán)重的錯(cuò)覺(jué)感受。另一方面,還需要全面了解當(dāng)下水文方面的地質(zhì)數(shù)據(jù),以及對(duì)于地質(zhì)狀況和地下水的實(shí)際本底情況進(jìn)行詳細(xì)分析,進(jìn)而保障對(duì)其地下水的實(shí)際承載物質(zhì)進(jìn)行分析。需要在采樣前,就進(jìn)行適當(dāng)取水。

        四、篩管部位取樣代表性

        在當(dāng)下的采樣分析過(guò)程中,基本上所設(shè)置的監(jiān)測(cè)井、觀測(cè)井、抽水井、民井,都是由井管以及井篩這兩個(gè)部分組成。其中,井管就是直接連接井篩以及地面通道的。其次,在目標(biāo)含水層的地下室通過(guò)井篩之后,以此使得地下水也能夠在井管當(dāng)中達(dá)到指定的高度,進(jìn)而對(duì)周邊水層的壓力進(jìn)行判斷。由于地下水是一種流動(dòng)的狀態(tài),以此使井篩當(dāng)中的水與目標(biāo)含水層當(dāng)中的水進(jìn)行緩慢的交換更新,因此就使得井篩部位的水始終都是流動(dòng)的活水。但是,對(duì)于景觀當(dāng)中的水體而言,始終保持著停滯的狀態(tài)。在自然條件下,使得地下水的流動(dòng)速度較為緩慢,同時(shí)水中的一些揮發(fā)性有機(jī)物的濃度,也會(huì)伴隨著靜水的深度而出現(xiàn)一定的增大,因此監(jiān)測(cè)的頻率并不需要過(guò)高,僅僅進(jìn)行數(shù)月即可完成監(jiān)測(cè)。

        在水體當(dāng)中的一些揮發(fā)性的物質(zhì),也會(huì)因水體深度而提升自身的含量。表層水存在著與空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的可能性,以此就會(huì)對(duì)其水質(zhì)當(dāng)中的某些組成造成一定的干擾。因此,在進(jìn)行監(jiān)測(cè)井采樣的過(guò)程中,需要進(jìn)行洗井操作,以此得到較為全面的目標(biāo)含水層水質(zhì)。其次,在微擾動(dòng)采樣技術(shù)的發(fā)展背景下,已經(jīng)出現(xiàn)了大量微擾動(dòng)的例子。

        例如,在當(dāng)下低流速氣囊式的采樣設(shè)備使用中,其開展的地下室抽取工作,始終保持在0.5L/min的流速上下,這樣就會(huì)保障對(duì)其開展無(wú)擾動(dòng)的采樣管工作。只有有效控制好流速,才可以全面減少水流的實(shí)際擾動(dòng)。特別是在水位不連續(xù)降低的情況下,才可以達(dá)到最小的影響。

        五、采樣器材質(zhì)影響

        當(dāng)下使用的材料是評(píng)價(jià)水質(zhì),因此就需要對(duì)水樣當(dāng)中的化學(xué)成分進(jìn)行分析。主要針對(duì)水樣的濃度痕量一下,微量到大量進(jìn)行全面分析。另一方面,還需要充分地考慮到生物活性,以此在容器清洗的過(guò)程中,避免器具材料造成的不必要影響,或者出現(xiàn)污染物的附著問(wèn)題。

        對(duì)于采集以及存放的樣品而言,在進(jìn)行處理的過(guò)程中,還需要對(duì)溫度的變化進(jìn)行分析,特別是對(duì)于抗破裂性、密封性能以及質(zhì)量供應(yīng)進(jìn)行全面分析。在樣品中僅僅監(jiān)測(cè)無(wú)機(jī)物,要使用聚乙烯、氟塑料等材料進(jìn)行存儲(chǔ)。常見的一些高密度的聚氧乙烯材料,可以很好地當(dāng)做二氧化硅鈉的存放容器。其次,在對(duì)含有光敏物質(zhì)的情況,要使用棕色玻璃瓶進(jìn)行保存處理。而不銹鋼容器可以將其運(yùn)用到高溫、高壓的地下室樣品存放工作中。

        一般情況下,使用的玻璃瓶往往是作為有機(jī)物以及生物品種樣品的使用。塑料容器主要承擔(dān)其對(duì)放射性核素的樣品采集。而使用的玻璃成分的材料,主要應(yīng)用在一些地下水樣品的存儲(chǔ)工作中。所采用的各種采樣設(shè)備,基本上都需要使用氯丁橡膠墊圈,同時(shí)也需要使用潤(rùn)滑閥門。對(duì)于這些材料而言,往往采用的是有機(jī)物的微生物樣品。

        在制造容器的材料方面,還需要有效控制其污染程度。例如,在玻璃溶出無(wú)機(jī)組分,以及從塑料以及合成橡膠融出的有機(jī)化合物來(lái)看,需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析。定期對(duì)容器上的附著物進(jìn)行清理,避免對(duì)容器的存儲(chǔ)造成一定的負(fù)面影響。例如,需要對(duì)出現(xiàn)的一些重金屬、防水性核素以及容器表面,進(jìn)行污染的排出。最后,還需要保障在收集容器的容器壁上,使用各種惰性材料,進(jìn)而有效控制對(duì)材料所產(chǎn)生的不良影響。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)材料的整體性控制。只有保證這樣的材料選擇,才可以滿足現(xiàn)階段對(duì)于材料的實(shí)際使用需求,最大限度滿足當(dāng)下檢測(cè)的合理性。

        六、總結(jié)

        綜上所述,在未來(lái)的地下水監(jiān)測(cè)過(guò)程中,為了能夠更加全面具體地對(duì)實(shí)際水體成分進(jìn)行監(jiān)測(cè),就需要保障實(shí)際的采樣過(guò)程中,可以很好地滿足當(dāng)下各種材料的實(shí)際使用需求。同時(shí),也相應(yīng)地采用科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方式,對(duì)其開展針對(duì)性監(jiān)測(cè)分析。

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