污染調(diào)查中的水、土樣品采集技術(shù)

靳成軍，鄭繼天

(1.山西省地勘局217隊(duì)，山西大同 037008;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北保定 071051)

污染調(diào)查中的水、土樣品采集技術(shù)

靳成軍1，鄭繼天2

(1.山西省地勘局217隊(duì)，山西大同 037008;2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北保定 071051)

地下水污染日益嚴(yán)重。鉆探是地下水污染勘察方法中最直接、最準(zhǔn)確的技術(shù)方法，是地下水污染調(diào)查的重要手段之一。通過取心、取樣，可以獲得地下污染信息。取心、取樣質(zhì)量的好壞對(duì)取得的地下水污染調(diào)查資料真實(shí)性至關(guān)重要。在地下水污染調(diào)查中，要根據(jù)調(diào)查場(chǎng)地的條件和調(diào)查目的選擇合適的采樣方法，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行采樣，以取得真實(shí)、有代表性的樣品。

污染調(diào)查;鉆進(jìn);土壤取樣;地下水取樣

1 概述

水、土樣品的采樣在地下水污染調(diào)查中是一項(xiàng)非常重要的工作，采樣質(zhì)量的好壞對(duì)取得的地下水污染調(diào)查資料真實(shí)性至關(guān)重要。所以在地下水污染調(diào)查中，要根據(jù)調(diào)查場(chǎng)地的條件和調(diào)查目的選擇合適的采樣方法，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行采樣，以取得真實(shí)、有代表性的樣品。

發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視地下水污染調(diào)查采樣技術(shù)，對(duì)采樣技術(shù)也進(jìn)行了深入地研究，并研制了多種采樣器具。近年來，我國(guó)的地下水污染也引起了政府的高度重視，已經(jīng)對(duì)地下水污染調(diào)查的方法開始進(jìn)行研究。本文就近年來污染調(diào)查中水、土樣品采集技術(shù)研究成果作一簡(jiǎn)單介紹。

2 土壤取樣

2.1 鉆進(jìn)要求

污染調(diào)查一般都進(jìn)行鉆孔或建造監(jiān)測(cè)井。鉆孔可采用螺旋鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)、空氣回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖洗液回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等方法成孔。鉆進(jìn)設(shè)備及機(jī)具進(jìn)入場(chǎng)地前應(yīng)進(jìn)行徹底清洗，避免污染物帶進(jìn)場(chǎng)地。使用沖洗液回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔時(shí)，盡量使用清水鉆進(jìn)，禁止使用其他添加劑;孔壁不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采用臨時(shí)套管護(hù)壁。鉆進(jìn)用水應(yīng)采用飲用水，不得使用污染水，劣質(zhì)水。鉆進(jìn)過程中，進(jìn)行取樣。水文地質(zhì)工程師應(yīng)詳細(xì)記錄下列資料:土層巖性、鉆機(jī)型式及使用設(shè)備、鉆頭大小及型式、臨時(shí)套管直徑及長(zhǎng)度、地下水水位、樣品號(hào)取樣深度及取樣日期、取樣方法、取樣器種類及尺寸、目測(cè)污染等。圖1為某石油化工廠進(jìn)行地下污染調(diào)查的施工場(chǎng)景。

圖1 某石油化工廠鉆進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)

2.2 土壤取樣

通常使用的取樣器有:適用于可塑性土取樣的固定活塞薄壁取土器，適用于可塑至軟塑粘性土、粉土、粉砂的自由活塞薄壁取土器，適用于可塑至堅(jiān)硬的粘性土、粉土、粗砂、中砂、粉砂、細(xì)砂的單動(dòng)(雙動(dòng))雙重管式取土器等。不要求采取原裝樣品時(shí)，可用沖擊取土器，孔淺時(shí)也可以用人工洛陽鏟取樣。

采取土樣的方法主要有3種。

2.2.1 擊入法

適用于較硬的土層取樣，又可分為孔外及孔內(nèi)的輕錘多擊法和重錘少擊法。實(shí)踐證明，孔內(nèi)的重錘少擊法取樣效果好，效率高，土樣擾動(dòng)小。

2.2.2 壓入法

適用于較軟的土層取樣，又可分為連續(xù)壓入和斷續(xù)壓入法。連續(xù)壓入法是借助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置，將取土器一次快速均勻地壓入土中，土樣的擾動(dòng)較小，當(dāng)采用連續(xù)壓入法無法將取土器壓入土層時(shí)，則可采用斷續(xù)壓入法。

2.2.3 振動(dòng)法

當(dāng)振動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，可利用振動(dòng)器的振動(dòng)作用將取土器壓入土中。這種方法對(duì)土樣的邊緣部分?jǐn)_動(dòng)較大。易受振動(dòng)液化的土層不適用。

為了保證土樣的質(zhì)量，除了對(duì)取土器和取土方法進(jìn)行選擇外，還應(yīng)注意鉆探方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、清除孔內(nèi)殘土、操作方法和土樣封存及運(yùn)輸?shù)葐栴}。

要求取原狀樣品時(shí)，盡量采用靜壓的方式。取土器平穩(wěn)下放后，應(yīng)核對(duì)孔深與鉆具長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)殘留浮土厚度超50 mm時(shí)，應(yīng)提起取土器重新清孔。利用鉆機(jī)的給進(jìn)系統(tǒng)施壓時(shí)，應(yīng)保證連續(xù)壓入的足夠行程。

若采集有揮發(fā)性有機(jī)物土層樣品時(shí)，為防止有機(jī)物揮發(fā)散失，采樣要迅速，并置于專門處理的玻璃瓶?jī)?nèi)。

樣品密封:拆卸樣管時(shí)，須記錄土樣長(zhǎng)度與貫入深度，經(jīng)清除上端擾動(dòng)土層后，復(fù)測(cè)土樣長(zhǎng)度，頂端挖出約25 mm土樣，兩端分別以融臘密封防止膨脹及水分散失，管端中空部分以棉布等填塞防止土樣移動(dòng)，再以蓋盤封閉兩端，并用膠帶固封。

標(biāo)識(shí)與運(yùn)送:標(biāo)簽須貼牢于管外，分別注明工程名稱、鉆孔編號(hào)、取樣編號(hào)、深度、日期、管號(hào)與土壤類別等。準(zhǔn)備送出的樣品須貯置在陰涼地方，不得受陽光暴曬，運(yùn)輸前應(yīng)該進(jìn)行包裝，運(yùn)輸途中盡量避免發(fā)生碰撞或振動(dòng)等。

3 地下水采樣

3.1 采樣裝置選擇

在選擇采集和存放樣品的容器時(shí)，要考慮容器自身材料對(duì)樣品的污染和容器壁上的吸附作用。還要考慮對(duì)溫度的急劇變化、抗破裂性、密封性能、重復(fù)打開的情形、體積形狀、質(zhì)量供應(yīng)狀況、價(jià)格、清洗和重復(fù)使用的可行性。

大多數(shù)含無機(jī)物的樣品，多采用聚乙烯、氟塑料和碳酸脂制成的容器。常用的高密度聚乙烯，適合于水中二氧化硅鈉、總堿度、氯化物、比電導(dǎo)率、pH值和硬度的分析。對(duì)光敏物質(zhì)可使用棕色玻璃瓶，不銹鋼可用于高溫和高壓的樣品或用于微量有機(jī)物的樣品。一般玻璃瓶用于有機(jī)物和生物品種。塑料容器適用于放射線核素和含屬于玻璃成份的元素水樣。采樣設(shè)備經(jīng)常用氯丁橡膠墊圈和油質(zhì)潤(rùn)滑的閥門，這些材料均不適合于采集有機(jī)物和微生物樣品。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查地調(diào)中心從2006年開始進(jìn)行采樣器具的研制，到目前已研制出氣控式地下水定深取樣器、氣囊采樣泵、慣性取樣泵、地下水分層取樣裝置等(見圖2)。

圖2 部分地下水取樣器具

根據(jù)樣品分析項(xiàng)目選擇采樣裝置，采樣裝置對(duì)不同分析項(xiàng)目的適用性見表1。

3.2 地下水樣品采集要求

為了使采集的水樣的組成能夠正確反映出地下水的時(shí)空變化，保證在含水層采集樣品的代表性，應(yīng)做到以下幾點(diǎn):

表1 各種采樣裝置適用性

(1)采樣人員必須通過崗前培訓(xùn)、持證上崗，切實(shí)掌握地下水采樣技術(shù)，熟知地下水采樣器具的使用和樣品保存、運(yùn)輸條件。

(2)采樣過程中采樣人員不應(yīng)有影響采樣質(zhì)量的行為，如使用化妝品、在采樣中樣品分裝時(shí)及樣品密封現(xiàn)場(chǎng)吸煙等。汽車應(yīng)停放在監(jiān)測(cè)點(diǎn)(井)下風(fēng)向50 m以遠(yuǎn)處。

(3)采樣設(shè)備應(yīng)避免接觸任何污染源，應(yīng)于監(jiān)測(cè)井旁備一干凈的塑料布以放置采樣設(shè)備。

(4)采樣前應(yīng)徹底清洗井口和井管，清除因井口沾污或井管腐蝕而被污染的滯水。

(5)采樣過程中應(yīng)盡量避免或減輕樣品與大氣發(fā)生接觸，以防止樣品發(fā)生變化。

(6)在采樣前先測(cè)地下水位。除五日生化需氧量、有機(jī)物和細(xì)菌類監(jiān)測(cè)項(xiàng)目外，先采用樣水蕩洗采樣器和水樣容器2～3次。

(7)測(cè)定溶解氧、五日生化需氧量和揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)污染物項(xiàng)目的水樣，采樣時(shí)水樣必須注滿容器，上部不留空隙，但對(duì)準(zhǔn)備冷凍的樣品則不能注滿容器，以防冷凍后膨脹破裂。

(8)測(cè)定五日生化需氧量、硫化物、石油類、重金屬、細(xì)菌類、放射性等項(xiàng)目的水樣應(yīng)分別單獨(dú)取樣。

(9)在水樣采入或裝入容器后，立即按照要求加入保存劑。樣品采集后應(yīng)根據(jù)分析參數(shù)的特性，嚴(yán)格按分析方法要求進(jìn)行保存。

(10)每批水樣，應(yīng)選擇部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目加采現(xiàn)場(chǎng)平行樣和現(xiàn)場(chǎng)空白樣，與樣品一起送實(shí)驗(yàn)室分析。

(11)水樣采集后，立即將水樣瓶蓋緊、密封，貼好標(biāo)簽，標(biāo)簽設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況而定，一般應(yīng)包括監(jiān)測(cè)井號(hào)、采樣日期和時(shí)間、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、采樣人等，并做好以下紀(jì)錄:

①記錄計(jì)劃名稱及采樣日期;

②記錄采樣地點(diǎn);

③監(jiān)測(cè)井描述，包括井深度、井內(nèi)徑、濾水管至井口深度、水位至井口深度等;

④記錄水溫、pH值、電導(dǎo)率、渾濁度、顏色、臭和味;

⑤記錄當(dāng)天氣候狀況;

⑥記錄洗井資料，包括洗井設(shè)備、洗井水量等;⑦采樣方法及采樣深度;

⑧記錄是否保存或加入穩(wěn)定劑。

3.3 采樣前洗井

從井中采集水樣，必須在充分抽汲后進(jìn)行，抽汲水量不得少于井內(nèi)水體積的3倍，采樣深度應(yīng)在地下水水面0.5 m以下，以保證水樣能代表地下水水質(zhì)。在井水補(bǔ)注充足的狀況下應(yīng)以低流速泵來進(jìn)行洗井。

(1)首先計(jì)算井水深度:井水深度(m)=(井底至井口深度－水位面至井口深度)。并將其記錄于“井水深度”欄中。

然后記錄井水體積及預(yù)估洗井時(shí)間。

(2)計(jì)算井水體積:監(jiān)測(cè)井井水體積(L)= 785D2h(式中:D——井管內(nèi)徑，m;h——井水深度，從靜水位到井底的深度，m)。

(3)預(yù)估洗井時(shí)間:預(yù)估洗井時(shí)間(min)=3×井水體積(L)/抽水速率(L/min)。

開始洗井時(shí)，以小流量抽水，并記錄抽水開始時(shí)間。洗井的汲水速率以不致造成濁度增加、氣提作用等現(xiàn)象為原則。抽水開始時(shí)，量測(cè)并記錄抽出水的溫度、pH值、電導(dǎo)率及現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)時(shí)間。觀察抽出水有無顏色、異樣氣味及雜質(zhì)等，并作記錄。

洗井過一段時(shí)間后量測(cè)pH值、電導(dǎo)率及溫度作記錄，同時(shí)觀察抽出井水的顏色、異樣氣味，及有無雜質(zhì)存在。抽出水量應(yīng)符合3倍井柱水體積之要求，并于洗井期間現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)至少5次以上，而最后3次應(yīng)符合各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，其值如下:pH值≤±0.2、電導(dǎo)率≤±3%、溫度≤±0.2℃。若已達(dá)穩(wěn)定則可判定洗井結(jié)束，若未達(dá)穩(wěn)定則應(yīng)持續(xù)洗井，直到各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到穩(wěn)定為止。

洗井現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

圖3 監(jiān)測(cè)井洗井現(xiàn)場(chǎng)

洗井完成時(shí)，量測(cè)此時(shí)地下水位面至井口的高度，并記錄“洗井結(jié)束時(shí)的靜水位”。

所有洗井工作完成后，須以干凈的刷子和無磷清潔劑清洗洗井器具，并用蒸餾水沖洗干凈。所有清洗過器具的水須置于裝“清洗器具用水”的容器中，不可任意傾倒或丟棄。

洗井結(jié)束后應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗，其方法是將試劑水導(dǎo)入清潔之采樣器具中，再將試劑水自采樣器具移入樣品瓶中(加入保存劑)，密封之后再與樣品一起攜回實(shí)驗(yàn)室。

采樣應(yīng)在洗井后2 h內(nèi)進(jìn)行為宜。采樣位置應(yīng)將采水器伸入井篩區(qū)附近以確保取得新鮮的水樣。

3.4 樣品保管及運(yùn)送

樣品采集后按采樣計(jì)劃在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將樣品送到指定的試驗(yàn)室。運(yùn)輸前應(yīng)核對(duì)記錄表和樣品標(biāo)簽，分類裝箱。需在4℃保存的樣品瓶應(yīng)放在冷藏箱內(nèi)運(yùn)輸。在交接樣品時(shí)送樣人和收樣人共同核對(duì)樣品，確認(rèn)后雙方在送樣單簽字，雙方各保存一份。

4 結(jié)語

在污染調(diào)查中水、土樣品的采集，看似簡(jiǎn)單，其實(shí)并不容易，必須仔細(xì)認(rèn)真才能真正做好。在取樣過程中，每個(gè)工序都要認(rèn)真對(duì)待。要根據(jù)調(diào)查場(chǎng)地的條件和調(diào)查目的選擇合適的取樣方法，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行采樣，以取得真實(shí)、有代表性的樣品。

［1］SL 187－96，水質(zhì)采樣技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］JGJ 89－92，原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］GB 12998，水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)［S］.

［4］HJ/T 164－2004，地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］鄭繼天，王建增，冉德發(fā).地下水污染調(diào)查取樣技術(shù)［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2007，(S1):112－114.

Collection of Water and Soil Samples in Pollution Investigation

JIN Cheng-jun1，ZHENG Ji-tian2(1.217 Geological Team，Shanxi Province Bureau of Geology Exploration，Datong Shanxi 037008，China;2.Center for Hydrogeology and Environmental Geology，CGS，Baoding Hebei 071051，China)

Drilling is the most direct and most correct technical method and is one of the most important means in groundwater pollution survey.The information of underground pollution can be obtained by coring and sampling.The quality of coring and sampling is very important to the authenticity of survey data，so proper sampling methods should be selected according to the different conditions of investigation site and the different purposes of investigation;meanwhile，the operating rules should be strictly followed.

pollution investigation;drilling;soil sampling;groundwater sampling

P634.5;TU991.12

A

1672－7428(2011)11－0038－04

2011－04－28

靳成軍(1972－)，男(漢族)，山西大同人，山西省地勘局217隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)、工程師，水工環(huán)專業(yè)，從事生產(chǎn)技術(shù)與管理工作，山西省大同市工農(nóng)路79。