馬寶強(qiáng),王 瀟,王彩彩,羅英福,劉德玉

(1.甘肅省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,甘肅 蘭州 730020;2.甘肅省土壤環(huán)境保護(hù)與污染防治工程研究中心,甘肅 蘭州 730020;3.甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,甘肅 蘭州 730000)

地下水是水資源的重要組成部分,在全球變暖、極端干旱等氣候變化的背景條件下,其作為保障飲用水水資源安全的重要性越來(lái)越凸顯。為確保地下水資源符合飲用水等相關(guān)水質(zhì)要求,需定期組織開展地下水環(huán)境狀況調(diào)查工作,及時(shí)掌握地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀以及污染狀況。影響地下水環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)估工作質(zhì)量的關(guān)鍵主要在于重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象的確定、地下水環(huán)境調(diào)查、采樣點(diǎn)位布設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)樣品采集以及實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試和質(zhì)量控制措施等幾方面內(nèi)容,其中野外現(xiàn)場(chǎng)樣品采集是一項(xiàng)非常重要但往往比較容易忽視的工作。本文主要基于相關(guān)技術(shù)指南、規(guī)范要求,結(jié)合甘肅省歷次地下水基礎(chǔ)環(huán)境調(diào)查評(píng)估工作經(jīng)驗(yàn),主要針對(duì)地下水樣品采集重點(diǎn)工作內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)要求作了全面的總結(jié)梳理,旨在為其他地區(qū)做好地下水環(huán)境狀況調(diào)查工作或開展類似工作提供借鑒。

1 采樣設(shè)備選擇

地下水采樣設(shè)備是獲取高質(zhì)量地下水樣品的關(guān)鍵,不同采樣設(shè)備的差異會(huì)影響樣品的真實(shí)性和準(zhǔn)確性[1]。目前,比較常用的地下水采樣設(shè)備主要有貝勒管、潛水泵、低流速氣囊泵等類型[2-3],其中貝勒管為人工采樣設(shè)備,潛水泵、低流速氣囊泵為機(jī)械采樣設(shè)備。在現(xiàn)場(chǎng)開展地下水采樣時(shí),應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測(cè)要求和現(xiàn)場(chǎng)采樣條件選擇適宜的采樣方法和設(shè)備。

1.1 貝勒管

貝勒管是一種應(yīng)用廣泛的敞口式地下水采樣工具,不僅經(jīng)濟(jì)便攜,而且操作簡(jiǎn)單,在規(guī)范清洗的前提下,可以重復(fù)使用,性價(jià)比較高。同時(shí)由于其具有直徑小的特點(diǎn),因此更便于采集窄口徑的監(jiān)測(cè)井水樣。貝勒管材質(zhì)通常分為聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE),兩種材質(zhì)性質(zhì)均穩(wěn)定,對(duì)地下水采樣不會(huì)造成新污染,但是貝勒管采樣難度容易受到采樣深度的影響,對(duì)于深井采樣以及需要采集較大量水樣的情況,其采樣往往比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

1.2 潛水泵

潛水泵是一種重要的抽水工具,適用于從不同井深和不同井徑抽取地下水。根據(jù)地下水現(xiàn)場(chǎng)采樣條件,可選擇不同流量、揚(yáng)程和口徑的潛水泵。潛水泵流速一般在15～500 L/min之間,揚(yáng)程一般小于500 m,通常適用于針對(duì)監(jiān)測(cè)井、水源井、灌溉井等不同類型的采樣井獲取一定深度的大部分地下水樣品[4],但采樣需攜帶發(fā)電機(jī)或外接電源,不易便攜。在采集揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物等特殊監(jiān)測(cè)指標(biāo)時(shí),需在排水口安裝流量控制閥。此外,潛水泵采樣需根據(jù)實(shí)際條件控制流速,流速過大易導(dǎo)致井內(nèi)水位降幅過大或出現(xiàn)快速抽干的問題。

1.3 低流速氣囊泵

低流速氣囊泵是一種低擾動(dòng)式的地下水采樣設(shè)備,采樣過程不會(huì)產(chǎn)生曝氣和交叉污染,且能減少水樣混濁度和井內(nèi)水位的大幅下降,因此適用于各類監(jiān)測(cè)指標(biāo)的采樣,尤其適合揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物等特殊監(jiān)測(cè)指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)采樣。在采集揮發(fā)性有機(jī)物等指標(biāo)時(shí),需將水流速度控制在0.1～0.5 L/min以內(nèi)[5]。然而,氣囊泵也存在一定的局限性,由于動(dòng)力小,因此不適用于水位埋深偏大的監(jiān)測(cè)井取樣。

1.4 其他設(shè)備

除以上3中常用地下水采樣設(shè)備以外,還有氣提泵、離心泵、慣性泵、蠕動(dòng)泵和packer分層采樣技術(shù)[6]等采樣設(shè)備或方法,針對(duì)不同采樣條件,它們都具有各自的優(yōu)點(diǎn)及適用性[7],其中packer分層采樣技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定目標(biāo)含水層的特定深度開展地下水分層采樣。

2 采樣工作準(zhǔn)備

2.1 制定采樣方案

在采樣之前,采樣單位應(yīng)制定詳細(xì)的采樣工作方案,明確采樣負(fù)責(zé)人和采樣人員,壓實(shí)責(zé)任分工,做好采樣準(zhǔn)備工作,提前對(duì)采樣人員開展相關(guān)技術(shù)培訓(xùn),熟練掌握采樣各環(huán)節(jié)操作方法以及技術(shù)要求。采樣工作方案主要包括采樣時(shí)間安排、人員分工、點(diǎn)位布設(shè)情況、樣品采集數(shù)量、監(jiān)測(cè)指標(biāo)、采集方法以及樣品采集、保存、流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)的技術(shù)要求和樣品采集內(nèi)部質(zhì)量控制措施等重點(diǎn)內(nèi)容,同時(shí)在制定采樣工作方案的過程中,應(yīng)與樣品分析測(cè)試單位加強(qiáng)溝通,確保樣品采集、保存方式等滿足檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試的要求。

2.2 準(zhǔn)備采樣器具

采樣前,應(yīng)查閱相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求,且要與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室做好溝通,準(zhǔn)備好采樣容器和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器。采樣容器應(yīng)符合規(guī)范要求,確保性能正?！，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器主要為多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備,在采樣前,應(yīng)做好設(shè)備校正工作,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差在合理范圍內(nèi)。同時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采樣條件,準(zhǔn)備好洗井以及采樣設(shè)備等工具。

2.3 篩選采樣點(diǎn)位

地下水采樣點(diǎn)位與地表水明顯不同,只能在建有監(jiān)測(cè)井或泉水出露的地點(diǎn)采樣,應(yīng)盡可能選擇專業(yè)的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)井。為準(zhǔn)確識(shí)別污染源的污染擴(kuò)散情況和便于后期開展污染狀況評(píng)價(jià),應(yīng)在污染源的上下游以及兩側(cè)位置選擇適宜的監(jiān)測(cè)井進(jìn)行采樣,當(dāng)現(xiàn)有采樣點(diǎn)位不能滿足本次采樣要求時(shí),應(yīng)委托正規(guī)的水文地質(zhì)鉆探單位按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求建設(shè)專業(yè)的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)井。此外,當(dāng)在枯水期開展地下水環(huán)境狀況調(diào)查時(shí),若發(fā)現(xiàn)調(diào)查區(qū)域內(nèi)無(wú)地下水存在時(shí),應(yīng)在豐水期再次開展地下水水位測(cè)量,若存在地下水,則應(yīng)該開展地下水補(bǔ)充采樣工作,當(dāng)豐水期也無(wú)地下水存在時(shí),則應(yīng)選擇在合理位置分層采集深層土壤樣品,采樣孔深度原則不超過[8]15 m,若周邊存在地表水體等敏感點(diǎn)時(shí),還應(yīng)采集地表水樣。

2.4 測(cè)量水位、井深

采集地下水樣品前,應(yīng)先測(cè)量水位和井深。采用測(cè)繩等手工法測(cè)量地下水水位時(shí),當(dāng)連續(xù)兩次靜水位測(cè)量數(shù)值之差不大于±1 cm/10 m時(shí),則測(cè)量合格,否則需要重新測(cè)量。每次測(cè)量水位時(shí),應(yīng)調(diào)查并記錄監(jiān)測(cè)井是否抽過水,以及是否受到附近開采井的抽水影響。

2.5 洗井作業(yè)

地下水采樣前需進(jìn)行洗井,一般當(dāng)洗井抽出水量為井管內(nèi)水體積的3～5倍時(shí)[9-10],可結(jié)束洗井。此外,可以使用便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀對(duì)抽出水的pH、電導(dǎo)率、濁度等水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試分析,檢測(cè)頻率每次間隔[11]5 min,當(dāng)pH連續(xù)三次測(cè)定的變化在±0.1以內(nèi),電導(dǎo)率連續(xù)三次測(cè)定的變化在±10%以內(nèi)、濁度小于或等于10 NTU時(shí)或者當(dāng)濁度連續(xù)三次測(cè)定的變化在±10%以內(nèi),則可以結(jié)束洗井。此外,洗井作業(yè)原則應(yīng)確保井口出水達(dá)到水清砂凈為止。

3 采樣技術(shù)要求

3.1 采樣容器

根據(jù)各類指標(biāo)的理化性質(zhì),采樣容器主要包括玻璃瓶、塑料瓶(材質(zhì)主要為聚乙烯)兩類,其中玻璃瓶包括硬質(zhì)玻璃瓶、VOA棕色玻璃瓶、棕色玻璃瓶。硬質(zhì)玻璃瓶通常用以采集重金屬、普通無(wú)機(jī)物指標(biāo);VOA棕色玻璃瓶為專門用以采集揮發(fā)性有機(jī)物的玻璃瓶;棕色玻璃瓶通常用以采集半揮發(fā)性有機(jī)物、硫化物指標(biāo);塑料瓶通常用以采集普通無(wú)機(jī)物指標(biāo);細(xì)菌類指標(biāo)通常用滅菌袋或滅菌瓶采集。此外,為保障樣品運(yùn)輸過程安全,在與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室溝通的前提條件下,可采用專門塑料袋采集部分一般指標(biāo)和普通無(wú)機(jī)物等指標(biāo)。選擇的采樣容器應(yīng)滿足4個(gè)條件:(1)質(zhì)量符合采樣要求,不會(huì)引發(fā)新污染;(2)容器壁不應(yīng)吸收或吸附某些待測(cè)組分;(3)容器不應(yīng)與待測(cè)組分發(fā)生反應(yīng);(4)能嚴(yán)密封口,且易于開啟,保證水樣不外溢、不揮發(fā)。

3.2 采樣順序

《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中的地下水監(jiān)測(cè)指標(biāo)共為93項(xiàng),其中常規(guī)指標(biāo)39項(xiàng)、非常規(guī)指標(biāo)54項(xiàng),除氣溫、水溫、pH、電導(dǎo)率、氧化還原電位、溶解氧、渾濁度、色、嗅和味、肉眼可見物等10項(xiàng)指標(biāo)為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)以外,其他指標(biāo)在采樣過程中,應(yīng)根據(jù)各類指標(biāo)的理化性質(zhì)及其保存要求,按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行采樣。根據(jù)《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ 164-2020)及相關(guān)文獻(xiàn)[12],通常地下水各類監(jiān)測(cè)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)按照揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物、穩(wěn)定有機(jī)物、微生物、重金屬、普通無(wú)機(jī)物和放射性的順序采集,各類指標(biāo)具體分類及采樣順序詳見表1所示。

3.3 樣品保存

樣品采集后,應(yīng)根據(jù)各類監(jiān)測(cè)指標(biāo)的保存條件,添加符合規(guī)范要求或檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室要求的保存劑,各類指標(biāo)的保存劑添加情況具體如表1所示。為避免樣品檢測(cè)誤差,保存劑應(yīng)確保為不含其他雜質(zhì)的超純化學(xué)試劑。同時(shí)需要冷藏的監(jiān)測(cè)指標(biāo)在采樣現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)專門儲(chǔ)存在保溫箱內(nèi),且需內(nèi)置冰凍藍(lán)冰或具有其他保溫條件,確保恒溫保存。根據(jù)保存期限的不同,各類指標(biāo)一般可分為時(shí)效性樣品和非時(shí)效性樣品,時(shí)效性樣品主要包括總大腸菌群、菌落總數(shù)、揮發(fā)性酚類、氰化物,其中總大腸菌群、菌落總數(shù)要求在4 h內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),揮發(fā)性酚類、氰化物要求在24 h內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)。

3.4 采樣記錄

地下水采樣應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)記錄采樣井位置、地理坐標(biāo)、成井深度、井徑、井的結(jié)構(gòu)、水位埋深、井的用途、保護(hù)現(xiàn)狀等基礎(chǔ)信息,同時(shí)應(yīng)對(duì)采樣時(shí)間、監(jiān)測(cè)指標(biāo)、采樣方法、保存方法等做好記錄[14]。

3.5 樣品標(biāo)簽

地下水采樣過程中,為便于采樣人員清點(diǎn)樣品和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)人員快速識(shí)別樣品,應(yīng)在采樣瓶中粘貼采樣標(biāo)簽。采樣標(biāo)簽內(nèi)容一般應(yīng)包括采樣編號(hào)、采樣日期、采樣人員姓名、采樣單位、監(jiān)測(cè)指標(biāo)、樣品保存方法等內(nèi)容。

3.6 采樣注意事項(xiàng)

樣品采集是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié),若采樣方法選擇不當(dāng),很容易造成人為操作誤差,且采樣誤差有可能遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試誤差,因此采樣過程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求操作。應(yīng)重點(diǎn)注意幾方面關(guān)鍵事項(xiàng):(1)采樣人員應(yīng)全程佩戴手套、口罩等防護(hù)用品;(2)地下水采樣原則要采集清澈的瞬時(shí)水樣,若水樣渾濁應(yīng)進(jìn)一步洗井,確保采樣井出水保持水清砂凈;(3)為能夠獲取反映含水層水質(zhì)現(xiàn)狀的真實(shí)水樣,需做好洗井工作,確保采集來(lái)自井管四周含水層的新鮮水樣;(4)樣品采集各關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)留存照片、視頻、文本等記錄資料,以備質(zhì)量審核和抽查;(5)揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物的采樣應(yīng)優(yōu)先使用氣囊泵或低流量潛水泵,將水流速度控制在0.1～0.5 L/min,且采集水樣必須注滿采樣容器,上部不留空隙或氣泡[5,9-10],若采用貝勒管采集樣品時(shí),應(yīng)在貝勒管下端出水口安裝流量控制閥調(diào)節(jié)流速;(6)采樣完成后,應(yīng)立即將采樣瓶或采樣袋蓋緊、密封,貼好標(biāo)簽,同時(shí)做好樣品清點(diǎn)工作,若有錯(cuò)誤或漏采,應(yīng)立即重新采樣或補(bǔ)充采樣。

4 樣品采集質(zhì)量控制

采樣工作需嚴(yán)格按照樣品采集質(zhì)控工作要求執(zhí)行。質(zhì)控人員應(yīng)對(duì)樣品采集過程及采樣質(zhì)量按照一定比例開展全過程質(zhì)量檢查,若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,應(yīng)及時(shí)反饋給采樣單位予以整改落實(shí)。采樣質(zhì)量檢查主要包括資料檢查和現(xiàn)場(chǎng)檢查[15],其中省級(jí)、國(guó)家級(jí)資料檢查抽查比例分別不應(yīng)低于30%、10%;省級(jí)、國(guó)家級(jí)現(xiàn)場(chǎng)檢查抽查比例分別不應(yīng)低于10%、5%。在正式開始采樣前,質(zhì)控單位應(yīng)督促采樣單位對(duì)采樣器具按照3%的比例進(jìn)行質(zhì)量抽查,抽查合格后方可使用;同時(shí)要對(duì)保存劑的純度和等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn),保證其質(zhì)量不會(huì)影響樣品本身測(cè)試精度。為加強(qiáng)采樣質(zhì)量控制,項(xiàng)目?jī)?nèi)部質(zhì)控和外部質(zhì)控在樣品采集現(xiàn)場(chǎng)需采集平行樣、運(yùn)輸空白、全程序空白樣等質(zhì)控樣品,每批次質(zhì)控樣品采集比例應(yīng)不少于10%,若每批次樣品數(shù)量較少,應(yīng)至少采集1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)平行樣和全程序空白樣。此外,還可以在每批次樣品中加入密碼樣或盲樣,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提高分析檢測(cè)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)地下水采樣設(shè)備主要包括貝勒管、潛水泵、低流速氣囊泵等類型,應(yīng)根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)要求和現(xiàn)場(chǎng)采樣條件,選擇適用的采樣設(shè)備,避免采樣設(shè)備選擇不當(dāng)造成采樣誤差。

(2)地下水樣品采集工作開展之前,應(yīng)做好充分準(zhǔn)備工作。為確保采樣工作有序進(jìn)行,應(yīng)制定具體的采樣方案,準(zhǔn)備好采樣器具,在篩選適宜采樣點(diǎn)位的前提條件下,測(cè)量采樣井水位、井深,并按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求做好洗井工作。

(3)地下水采樣關(guān)鍵技術(shù)要求方面,要注重采樣容器的選擇,根據(jù)各類指標(biāo)的采樣順序、保存方法進(jìn)行樣品采集和保存,同時(shí)要做好采樣記錄,按照要求粘貼采樣標(biāo)簽。此外,為確保樣品采集質(zhì)量,應(yīng)做好樣品采集質(zhì)量控制措施。