地下水微扰动代表性样品采集影响因子研究

2022-01-01广东省韶关生态环境监测中心站谢鹏程黄洁

区域治理 2021年18期

广东省韶关生态环境监测中心站谢鹏程，黄洁

从相关文献可以发现，当下普遍使用的地下水采样设备，在使用的过程中，或多或少都会带来一定程度上的扰动问题。根据《地下水监测技术规范》（HJ164-2020）及《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》（HJ1019-2019）中的要求，采集挥发性有机物流量控制在0.5L/m3以下。

目前，很多低流量低扰动设备都需要进口，同比价格较高。采用不同的设备，就会产生不同的扰动因子，为减少水体扰动，宜采用低流量、低扰动采样系统，以减少采样带来的误差。

一、扰动因子确定

（一）地下水环境

地下水环境主要就是地下水以及其赋存空间环境在内外动力地质作用和人为活动作用影响下所形成的状态及其变化的总称，也是整个地质环境的重要组成部分。伴随着地下水长期运行，使得存在于低温阴暗潮湿的环境当中，对外界环境十分敏感。对于大多数地下水监测而言，使用的采样器具，都需要由人工的方式，将其放置在井中。但是，由于一些设备的设计并没有采用表面流线型的设计，同时在下放速度以及提升速度存在不合理的情况时，就会导致对采集的水样造成一定程度的干扰，特别是水中有一定挥发性物质的时候，就会造成不同程度的挥发反应，以此导致出现化学反应物质的检测不具体。地下水常年处于稳定的状态当中，因此就会导致对外界的温度也有着敏感的影响，需要对大部分的原位进行准确测量分析。

（二）地下水扰动因子的确定

在现阶段的发展中，经过3-4个月的长期地下水现场测试，以及在过去开展的野外实验当中，可以从不同的采样器角度出发，对其样品进行详细比较分析，其中，很多出现的扰动问题，基本上都是在采样器下放与抽取的过程中出现问题。

二、扰动因子分析

在进行地下水采样的过程中，本质上由于涉及诸多的内容，形成了一种系统性工程。在对其场地地下水样品的采集过程中，往往会涉及对监测井的建设设备、采样设备的针对性选择。其次，还会涉及对之后地下水样品的采集工作。当下建设监测井的过程中，主要就是为了对地下室样品采集的通道，以及对地下水样品的采集，是否有代表性的分析与判断。在这样的采集过程中，往往存在着大量干扰因素，使得对其样品的性质造成不同程度的干扰。对于已经完成建设的地下室环境监测井，基本上在操作的过程中，分为设备选择、设备采水、样品存储、样品分析这几个步骤。因此，其中多个环节都可能会受到不同程度的影响，以此导致样品的代表性不足。

当下在确定采样设备的过程中，往往是整个地下水样品取样的重要设备，在进行取样的过程中，首先基于设备的采样量、环境监测井参数以及动力来源等多方面，进行全面的监测分析。另外，在采水的过程中，其不同的方式往往会导致造成不同的影响效果。例如，会在采样点、设备注水方式、设备止水方式方面，存在着不同程度的影响。在整个采水过程中，不同的环节会造成不同程度的影响，因此使得整个过程都会对其井内设备以及样品造成一定的扰动。

三、采样点位置确定

在进行采样点位置的确定过程中，地下水基本上可以分为上层滞水、潜水以及承压式这三种类型。其中，上层滞水与地表水的水质基本上相同。但是，在潜水含水层位置，主要是利用包气带，将水圈与大气圈相连通。这样的连通方式，就会使得潜水含水层会受到季节变化的影响。一般情况下，不同的地质条件会导致上层压水与潜水的性质不同。其次，承压水受到水文、气象的影响程度不足，使得其含水层不太会受到季节方面的影响。

为了实现良好的采样分析，首先需要保障地下水水平流动比较缓慢，这样就会使得水质参数的变化率较小。在地面下的温度，也需要选在一些温度变化小的区域，这是由于一旦取出了样品，就会导致温度发生一定变化，以此对水体的化学反应速率造成影响。特别是让土壤当中的阴阳离子的交换方向发生改变，进而导致微生物生长速度的变化。

在吸收二氧化碳以及伴随着碱性的变化，也会导致pH值的变化，使得一些化合物出现一定的氧化作用。在水体当中的一些气体，例如硫化氢，就会受到采集材料的影响，使得出现不同程度的挥发作用。

同时，土壤以及地下水也会受到严重的污染，使得对采样工作人员造成直接的影响。因此，对于地下水的采集工作而言，与地表水的采集工作有着较为明显的差别，每一个监测井当中的水样，仅仅可以代表这个含水层当下的局部情况。

在进行区域点位、饮用水源点位及污染源风险点位监测工作中，就需要确定出一些合理的监测井、泉、河流的支流，以此满足当下的监测标准和需求。但是在时间较为紧迫的情况，一旦污染浓度较低，就要构建专门的监测井。其中，所增设的井的数量，往往直接决定于监测的特征污染物，并保障污染物在含水层当中有着良好的迁移情况。

而在监测的过程中，一旦一些潜在的污染源在地下水位以上，就需要对其包气带进行采样分析，以此更加直观地了解到当下地下水的实际污染情况。除了氯化物、硝酸盐以及硫酸盐等，对于大多数的污染物，都会吸附到包气带物质上，并进行接下来的迁移。因此，很可能采集到一些已经被污染很多年的地下水样，但是无法采集到的新污染物，以此造成了较为严重的错觉感受。另一方面，还需要全面了解当下水文方面的地质数据，以及对于地质状况和地下水的实际本底情况进行详细分析，进而保障对其地下水的实际承载物质进行分析。需要在采样前，就进行适当取水。

四、筛管部位取样代表性

在当下的采样分析过程中，基本上所设置的监测井、观测井、抽水井、民井，都是由井管以及井筛这两个部分组成。其中，井管就是直接连接井筛以及地面通道的。其次，在目标含水层的地下室通过井筛之后，以此使得地下水也能够在井管当中达到指定的高度，进而对周边水层的压力进行判断。由于地下水是一种流动的状态，以此使井筛当中的水与目标含水层当中的水进行缓慢的交换更新，因此就使得井筛部位的水始终都是流动的活水。但是，对于景观当中的水体而言，始终保持着停滞的状态。在自然条件下，使得地下水的流动速度较为缓慢，同时水中的一些挥发性有机物的浓度，也会伴随着静水的深度而出现一定的增大，因此监测的频率并不需要过高，仅仅进行数月即可完成监测。

在水体当中的一些挥发性的物质，也会因水体深度而提升自身的含量。表层水存在着与空气发生化学反应的可能性，以此就会对其水质当中的某些组成造成一定的干扰。因此，在进行监测井采样的过程中，需要进行洗井操作，以此得到较为全面的目标含水层水质。其次，在微扰动采样技术的发展背景下，已经出现了大量微扰动的例子。

例如，在当下低流速气囊式的采样设备使用中，其开展的地下室抽取工作，始终保持在0.5L/min的流速上下，这样就会保障对其开展无扰动的采样管工作。只有有效控制好流速，才可以全面减少水流的实际扰动。特别是在水位不连续降低的情况下，才可以达到最小的影响。

五、采样器材质影响

当下使用的材料是评价水质，因此就需要对水样当中的化学成分进行分析。主要针对水样的浓度痕量一下，微量到大量进行全面分析。另一方面，还需要充分地考虑到生物活性，以此在容器清洗的过程中，避免器具材料造成的不必要影响，或者出现污染物的附着问题。

对于采集以及存放的样品而言，在进行处理的过程中，还需要对温度的变化进行分析，特别是对于抗破裂性、密封性能以及质量供应进行全面分析。在样品中仅仅监测无机物，要使用聚乙烯、氟塑料等材料进行存储。常见的一些高密度的聚氧乙烯材料，可以很好地当做二氧化硅钠的存放容器。其次，在对含有光敏物质的情况，要使用棕色玻璃瓶进行保存处理。而不锈钢容器可以将其运用到高温、高压的地下室样品存放工作中。

一般情况下，使用的玻璃瓶往往是作为有机物以及生物品种样品的使用。塑料容器主要承担其对放射性核素的样品采集。而使用的玻璃成分的材料，主要应用在一些地下水样品的存储工作中。所采用的各种采样设备，基本上都需要使用氯丁橡胶垫圈，同时也需要使用润滑阀门。对于这些材料而言，往往采用的是有机物的微生物样品。

在制造容器的材料方面，还需要有效控制其污染程度。例如，在玻璃溶出无机组分，以及从塑料以及合成橡胶融出的有机化合物来看，需要进行进一步的分析。定期对容器上的附着物进行清理，避免对容器的存储造成一定的负面影响。例如，需要对出现的一些重金属、防水性核素以及容器表面，进行污染的排出。最后，还需要保障在收集容器的容器壁上，使用各种惰性材料，进而有效控制对材料所产生的不良影响。同时，加强对材料的整体性控制。只有保证这样的材料选择，才可以满足现阶段对于材料的实际使用需求，最大限度满足当下检测的合理性。