低流量地下水采樣設備對比傳統設備的優勢

徐松華，汪水吉

（廈門市吉龍德環境工程有限公司，福建 廈門 361008）

低流量地下水采樣設備對比傳統設備的優勢

徐松華，汪水吉

（廈門市吉龍德環境工程有限公司，福建 廈門 361008）

概述了地下水采樣規范及目前國內地下水采樣設備狀況，分析了目前典型傳統采樣設備在采樣過程中以及傳統洗井中出現的問題；闡述了低流量采樣設備采樣的原理和方式。

地下水采樣設備；低流量采樣設備；對比

1 地下水采樣概述

由于地下水資源近些年來污染非常嚴重，國家正在大力建設全國地下水文監測網，更直觀、快速地管理地下水資源，對于地下水污染的分析，也越來越受到重視，而地下水采樣技術是能否正確評估地下水污染狀況的一個前提條件。所采集的地下水的代表性對于某一監測井的水質研究是非常重要的。地下水采樣的主要目的是采集井篩附近具有代表性的地下水樣品。國內目前地下水采樣依據《地下水環境技術監測規范》（HJ/T164-2004），對于采樣設備并沒有明確提出要求。針對采樣方式僅提出自動式（電動泵）和人工式采樣（活塞式或者隔膜式），目前國內采用相對比較多的是貝勒管汲水采樣，在一些傳統的簡單的民用井采樣時，還會用到離心泵等大流量抽水采樣方式。地下水采樣操作實際要求很高，包括采樣設備的選擇，水樣容器的選擇和清洗。采樣過程會對最終所采集水樣品質分析產生很大的影響。因此對地下水采樣設備進行研究具有很重大的意義。

2 典型傳統采樣設備

典型傳統采樣設備在采樣過程中常遇到以下問題：

（1）汲取式采樣器（貝勒管等）。1）在井中的滯留水混入井篩從而影響樣品化學性質并需延長抽水時間；2）在放入貝勒管道凈重所造成的攪動可導致樣品中的VOC丟失及影響金屬濃度；3）上下拉動增高樣品濁度會影響有機化合物的濃度。

（2）吸提式采樣泵（蠕動泵、地表離心泵、隔膜及真空泵）。1）采樣精度不高，對某些井中含有揮發性物質的采樣常常造成成分分析不準確；2）采樣深度受限制（9m），通常只能用在5～7m；3）地表離心式設計需要注水；4）有可能會污染樣品，蠕動泵的硅膠管會對有機化合物的吸附/脫附產生影響進而影響樣品的化學性質；5）不能夠現場維修。

（3）空氣置換式采樣泵。1）采樣精度不高，尤其是針對揮發性氣體（VOC、CO2等）；2）流量及效率因深度增加而減小，針對較深井的應用需要增加空氣壓力（兩段式空壓機、氣瓶）。

（4）活塞泵。1）采樣準確度和精確度與活塞速度有關；2）流量對于深井或大量洗井，體積可能太?。?）金屬結構可能會影響樣品的化學性質；4）活塞密封片及閥容易因水樣中的淤泥/細砂而發生故障；5）頂部密封常常泄漏。

3 傳統地下水采樣過程及洗井設備易出現的問題

3.1 傳統地下水采樣過程易出現的問題

（1）不完善洗井因吸附、揮發、生物分解及氣體分

離而造成的水質測定偏差；

（2）高洗井體積可造成因稀釋而低估或因污染物移動、污染物漂移增加水樣的濁度；

（3）抽干低出水井導致揮發性有機物的丟失，影響DO和CO2濃度，同時影響水樣的濁度；

（4）過度泄降可因井中或不飽和層的揮發性氣體或由地層中土壤附著物的漂移造成測量值增高

3.2 傳統洗井設備常遇到的問題

（1）貝勒管及慣性提升泵洗井（見圖1）。1）上下動作增加濁度；2）影響有機化合物濃度；3）重現性差，洗井速率及采樣位置導致很明顯的數據不精確和不準確。

圖1 貝勒管及慣性提升泵洗井

（2）電動沉水泵高速洗井（見圖2）。1）過度的泄降使靜滯水被向下拉到采樣區域并使污染物流動而高于目標采樣區域；2）不同化學區域的水從開篩區域的上方或下方被拉入井孔中；3）因揮發、濁度增高、混合及稀釋而導致樣品的精確度較差。

4 低流量采樣設備的洗井和采樣

低抽水速率使泄降、混合及地表張力降到最小，并且能夠隔離井上方的滯留水，這樣采出的樣具有更好的代表性。低張力，降低采集水樣的濁度，將提升采樣精確度，降低洗井體積。這種方式采出的樣代表自然的流動的污染物，并非滯留水或可漂移污染物，洗井體積依洗井過程中所測量水質指標參數穩定而穩定。低流量采樣可以避免低滲透系數井由于洗井被抽干的情形發生。

圖2 電動沉水泵高速洗井

4.1 低流量采樣的特點

（1）低流量具有一致性，依效率考量作為洗井標準，且有大量的科研結果支持；（2）每口井完整洗井記錄文件可取代洗井體積計量；（3）提升樣品品質，降低濁度，能獲得更準確的濁度及更好地預測真正移動污染物負荷；（4）可節省井水處理、應用及棄置費用，降低洗井時間。

4.2 低流量采樣設備（典型制造廠美國QED）

氣囊式采樣泵是低流量采樣的一種，典型制造廠商是美國QED低流量地下水采樣設備，其原理如圖3所示；QED氣囊式采樣泵實物圖見圖4；低流量地下水采樣控制器見圖5。

圖3 氣囊式采樣泵原理圖

圖4 QED氣囊式采樣泵

圖5 低流量地下水采樣控制器

壓縮空氣的定時開/關循環交替擠壓可撓性氣囊將水擠壓出泵，當氣囊松開時，可允許水體進入氣囊內重新注滿，不會產生對水樣成分的任何干擾。

4.3 低流量采樣設備對比優勢

汲水采樣和低流量采樣濁度對比見圖6；低流量采樣的精確度與準確度對比情況見圖7。

圖6 濁度對比

圖7 精確度與準確度對比

5 結語

低流量洗井采樣克服了許多手動汲水及高速抽水泵井體積洗井的問題，提高了采樣的準確度和精確度，并避免了高濁度水樣帶來的偏差。地下水采樣在過去的十年取得了顯著的進步，汲水、洗井和高速抽水這些傳統方法對含水層的干擾都較大，低流量采樣降低了對含水層的干擾性。地下水采樣設備對于地下水水樣的分析有很大的影響，因此，選擇合適的地下水采樣設備非常重要。

Present Contrast between Sampling Equipment of Low Runoff Groundwater and Traditional Equipment

XU Song-hua, WANG Shui-ji
(Xiamen Jilongde Environmental Engineering Co., Ltd, Fujian Xiamen 361008, China)

The paper summarizes the groundwater sampling criterion and groundwater sampling equipment status in our country; analyzes the problems existed in the sampling course and traditional washing well in accordance with the typical traditional sampling equipment at the present time; expatiates the sampling principle and mode of low-runoff sampling equipment.

groundwater sampling equipment; low-runoff sampling equipment; contrast

X832

A

1006-5377（2015）08-0048-03