我國(guó)地下水污染調(diào)查建立全流程現(xiàn)代化調(diào)查取樣分析技術(shù)體系

孫繼朝,劉景濤*,齊繼祥,張玉璽,張禮中,劉丹丹,楊明楠,王蘇明,劉 菲,康衛(wèi)東,李廣賀,張永濤,劉俊建,荊繼紅

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,河北石家莊 050061; 2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,北京 100037; 3)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083; 4)西北大學(xué),陜西西安 710069; 5)清華大學(xué),北京 100084

我國(guó)地下水污染調(diào)查建立全流程現(xiàn)代化調(diào)查取樣分析技術(shù)體系

孫繼朝1),劉景濤1)*,齊繼祥1),張玉璽1),張禮中1),劉丹丹1),楊明楠1),王蘇明2),劉 菲3),康衛(wèi)東4),李廣賀5),張永濤1),劉俊建1),荊繼紅1)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所,河北石家莊 050061; 2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心,北京 100037; 3)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083; 4)西北大學(xué),陜西西安 710069; 5)清華大學(xué),北京 100084

在實(shí)施全國(guó)首輪地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)過(guò)程中,通過(guò)綜合攻關(guān)和集成創(chuàng)新,建立了調(diào)查、取樣、測(cè)試與質(zhì)量控制技術(shù)體系。研發(fā)了系列取樣技術(shù),攻克敏感性痕量組分采集技術(shù)難題,解決了送樣周期問(wèn)題; 借助遙感技術(shù)與衛(wèi)圖解讀土地利用與污染源分布信息,解析歷史污染源分布; 集成水土污染快速調(diào)查系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速查明污染現(xiàn)狀、識(shí)別污染源; 建立了數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)與質(zhì)量保障技術(shù)體系; 構(gòu)建了有機(jī)分析測(cè)試與質(zhì)量控制技術(shù)平臺(tái)。提升了我國(guó)地下水污染調(diào)查技術(shù)水平,先后組織了千余人的技術(shù)培訓(xùn),培養(yǎng)了一大批創(chuàng)新型地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)專業(yè)人才。

地質(zhì)科技; 地下水污染; 調(diào)查技術(shù); 有機(jī)測(cè)試; 質(zhì)量控制

Key words: geological science and technology; groundwater pollution; survey technology; organic testing; quality management

地下水是重要的戰(zhàn)略水資源,在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在過(guò)去的幾十年里,受城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加快影響,特別是城市及工礦企業(yè)“三廢”無(wú)序排放影響,我國(guó)地下水環(huán)境質(zhì)量正在發(fā)生重大變化。調(diào)查發(fā)現(xiàn)地下水正在區(qū)域上發(fā)生著硬化、鹽化、硝化(三氮污染)、酸化等問(wèn)題,局部重(類)金屬污染嚴(yán)重,個(gè)別地方有機(jī)污染已有顯現(xiàn),且某些有機(jī)組分檢出率較高(Zhang et al.,2015; 張玉璽等,2011a,b; 朱亮等,2014,2015; 高存榮和王俊桃,2011)。

為查明我國(guó)地下水污染狀況,保障飲用水安全,中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2005年在珠江三角洲地區(qū)開(kāi)展了全國(guó)地下水污染調(diào)查示范項(xiàng)目(地球?qū)W報(bào)編輯部,2010),并陸續(xù)推進(jìn)了全國(guó)地下水污染調(diào)查項(xiàng)目(文冬光等,2012)。在推進(jìn)該項(xiàng)工作過(guò)程中,不斷克服技術(shù)瓶頸,創(chuàng)新調(diào)查、取樣和測(cè)試技術(shù),由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所牽頭,中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)、西北大學(xué)、清華大學(xué)等參與,開(kāi)展了系列技術(shù)方法開(kāi)發(fā)集成工作,初步構(gòu)建了我國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)方法體系,提升了我國(guó)地下水污染調(diào)查技術(shù)水平(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院,2015)。

1 原始性創(chuàng)新研發(fā)系列取樣技術(shù)及配套裝置,保障了樣品采集質(zhì)量

取樣技術(shù)在地下水污染調(diào)查工作中占有非常重要的地位。可靠的數(shù)據(jù)是進(jìn)行地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),樣品的采集是獲得可靠測(cè)試數(shù)據(jù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)(鄭繼天和王建增,2005)。取樣過(guò)程需要把樣品從地下水系統(tǒng)取入取樣容器,其間會(huì)受到多種因素干擾(毛志新等,2006),包括取樣設(shè)備材質(zhì)、取樣擾動(dòng)、曝氣、負(fù)壓、頂空、光照、與其它含水層或外界大氣接觸等對(duì)測(cè)試組分產(chǎn)生影響,甚至還有樣品原有系統(tǒng)的特征等一些不確定因素的影響,有些甚至可直接導(dǎo)致樣品失真,得出錯(cuò)誤數(shù)據(jù),使評(píng)價(jià)失去客觀性。國(guó)內(nèi)外取樣技術(shù)缺陷集中表現(xiàn)在易揮發(fā)組分的損失和交叉污染上(Liu et al.,2013)。

根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)地下水埋藏特點(diǎn)、水井結(jié)構(gòu)和取水設(shè)備類型,結(jié)合測(cè)試組分要求,開(kāi)發(fā)了如下取樣技術(shù),保障了地下水污染調(diào)查取樣質(zhì)量。

1.1 無(wú)井軟土層地區(qū)快速采集地下水樣品裝置

針對(duì)無(wú)井地區(qū)采集地下水樣品效率低下問(wèn)題,研發(fā)了無(wú)井軟土層地區(qū)快速采集地下水樣品裝置(圖1)和快速成孔裝置。可在無(wú)地下水露頭狀況下快速采集軟土層地區(qū)淺層地下水樣品,減少一般成井過(guò)程對(duì)地下水樣品各種組分含量造成的影響,成孔后鉆具可充當(dāng)井壁,可直接采集樣品(劉景濤等,2010)。

圖1 無(wú)井軟土層地區(qū)快速采集地下水樣品裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Structure of fast groundwater sampler in soft soil area without well

1.2 適用于敞口井的原位取樣設(shè)備

1.2.1 電控定深原位取樣器

由取樣器主體(1)、內(nèi)控卡(8)、自控電路(11)三部分組成(圖2),主要材質(zhì)為不銹鋼,以防止制作材料對(duì)樣品測(cè)試組分的干擾。當(dāng)取樣器下到預(yù)定深度時(shí),傳感器(10)浮子上浮,給出自控開(kāi)關(guān)一個(gè)信號(hào),使微型電源和傳感器組成的電路閉合,電磁閥(14)打開(kāi); 當(dāng)取樣完成時(shí),上提取樣器,傳感器浮子下沉,信號(hào)消失,電磁閥關(guān)閉(圖3)。該取樣器可以定深原位采集地下水和地表水樣品,減少與不同層位水體和外界系統(tǒng)接觸時(shí)間,降低揮發(fā)性組分損失(劉景濤等,2008)。

圖2 取樣器結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 2 Sampler structure

1.2.2 原瓶定深采樣器

原瓶定深采樣器(圖3)可避免水樣的二次轉(zhuǎn)移,適于無(wú)肉眼可見(jiàn)物的地表水和大口井采樣,尤其適于采集揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物分析樣品。所研發(fā)的兩種原瓶定深采樣器適于50 m以內(nèi)深度水體的定深采樣。通過(guò)電磁閥打開(kāi)或關(guān)閉進(jìn)水口。水樣自瓶底注入,不產(chǎn)生曝氣; 注入流速可控,不產(chǎn)生紊流。瓶中氣體通過(guò)導(dǎo)管排放至水面之上,不對(duì)水體產(chǎn)生擾動(dòng)。

圖3 原瓶定深采樣器結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 3 Structure of original bottle sampler that can set depth

1.3 野外萃取取樣技術(shù)研發(fā)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和綜合研究,分別采用離線(圖4)和在線兩種形式,實(shí)現(xiàn)了萃取小柱在保存半揮發(fā)性有機(jī)物組分的功能突破,可以分別在–20℃、4℃和常溫20℃條件下能穩(wěn)定保存30 d以上。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)離線萃取技術(shù),有效解決了我所在西北、西南等偏遠(yuǎn)地區(qū)開(kāi)展地下水污染調(diào)查樣品運(yùn)輸、存貯條件苛刻的問(wèn)題。另外根據(jù)不同類型地下水采樣富集凈化條件,開(kāi)發(fā)了三明治盤式現(xiàn)場(chǎng)富集裝置和多通道固相萃取現(xiàn)場(chǎng)富集裝置(圖5),保障了樣品采集質(zhì)量。

圖4 野外萃取裝置Fig. 4 Field extraction device

圖5 三明治盤式與多通道固相萃取裝置Fig. 5 Sandwich plate and multi-channel solid phase extraction device

1.4 極性有機(jī)污染物被動(dòng)式綜合采樣技術(shù)

通過(guò)填料優(yōu)選、洗脫優(yōu)化和富集動(dòng)力學(xué)研究,開(kāi)發(fā)了極性有機(jī)污染物被動(dòng)式綜合采樣技術(shù)(圖6),避免單次采樣代表性不好的問(wèn)題,對(duì)于極低濃度的地下水環(huán)境,可提供短時(shí)采樣無(wú)法得到的濃度數(shù)據(jù),從較長(zhǎng)的時(shí)間尺度來(lái)掌握水質(zhì)的情況。

圖6 極性有機(jī)污染物被動(dòng)式綜合采樣裝置Fig. 6 Polar organic chemical integrative samplers

2 創(chuàng)新集成調(diào)查技術(shù)體系,提升野外預(yù)判能力

地下水污染調(diào)查是一項(xiàng)專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查工作,為保障我國(guó)首輪地下水污染調(diào)查質(zhì)量,提高野外預(yù)判能力,加快成果轉(zhuǎn)化周期,通過(guò)自主研發(fā)、探索應(yīng)用和創(chuàng)新集成相結(jié)合,形成了先進(jìn)的調(diào)查技術(shù)體系,集成了軟件支撐系統(tǒng),搭建了野外操作平臺(tái),顯著提升了我國(guó)地下水污染調(diào)查技術(shù)水平。

2.1 探索性應(yīng)用遙感技術(shù)解譯地表水體污染狀況

圖7 不同污染程度水體的反射波譜差異Fig. 7 Reflection spectra of varying degrees of pollution water

地表水體及其污染物的光譜特性是利用遙感信息進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的依據(jù)。不同種類和濃度的污染物使水體在顏色、密度、透明度、溫度等方面產(chǎn)生差異,導(dǎo)致水體反射波普能量發(fā)生變化(圖7),探索了遙感圖像在色調(diào)、灰階、紋理等特征上反映的影像信息的差別,從而識(shí)別污染源、污染范圍、面積、濃度等,快速地獲取到地表水系結(jié)構(gòu)及其歷史水質(zhì)變化狀況,結(jié)合地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)一步綜合研究地下水環(huán)境響應(yīng)關(guān)系,分析水環(huán)境質(zhì)量變化與城市化、工業(yè)化發(fā)展,土地利用、地表覆蓋變化等人類活動(dòng)的耦合機(jī)制。根據(jù)不同地表水體輻射光譜的變化特征完成華北平原14.6萬(wàn)km2范圍內(nèi)地表水體污染程度分布的遙感解譯工作。

2.2 創(chuàng)新集成水土污染快速調(diào)查技術(shù)系統(tǒng)

通過(guò)自主研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)改造、對(duì)比試驗(yàn)與探索性聯(lián)用,構(gòu)建了水土污染快速調(diào)查硬件系統(tǒng),搭建了野外操作平臺(tái),開(kāi)發(fā)“水土污染快速調(diào)查系統(tǒng)”(圖8)和“水土污染快速調(diào)查案例數(shù)據(jù)庫(kù)”軟件(圖9),編制了《水土污染場(chǎng)地快速調(diào)查規(guī)程》,集成水土污染快速調(diào)查技術(shù)系統(tǒng)(圖10)。可現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)地下水水源,查明地下水流速流向、地表水水深和預(yù)定深度水溫; 快速成孔,采集不同深度土壤、地表水樣品,不同埋藏條件的地下水樣品; 現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定巖土中24種金屬元素含量; 原位測(cè)試土壤氣體8項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo); 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水樣44項(xiàng)物理和無(wú)機(jī)指標(biāo)以及水樣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)組分。通過(guò)技術(shù)聯(lián)用實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速刻畫污染暈識(shí)別污染源。在甘肅、青海、陜西、河北等典型地段,完成了有機(jī)污染、重金屬等污染物污染場(chǎng)地的調(diào)查,為2015年中央辦公廳騰格里沙漠污染督查提供了技術(shù)支撐。

圖9 水土污染快速調(diào)查案例數(shù)據(jù)庫(kù)登錄界面Fig. 9 The login interface of soil and groundwater pollution emergency investigation case database

3 開(kāi)發(fā)系列信息采集與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)軟件,建立質(zhì)量保障技術(shù)體系,為地下水污染調(diào)查提供了便捷數(shù)據(jù)查詢、匯總和分析技術(shù)

數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)成果質(zhì)量是進(jìn)行全國(guó)地下水污染現(xiàn)狀分析、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和地下水污染評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為了能夠保障地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)質(zhì)量,建立了完善的地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)質(zhì)量保障技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了對(duì)建庫(kù)準(zhǔn)備階段、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)階段、建庫(kù)成果編制三級(jí)建庫(kù)質(zhì)量保障和監(jiān)控(圖11)。

(1)編制了《地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)工作指南》,統(tǒng)一了數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)要求,明確了地下水污染野外調(diào)查、測(cè)試、評(píng)價(jià)、綜合研究成果等方面的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)內(nèi)容,數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)要求、空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)要求及建庫(kù)方法。

圖10 水土污染快速調(diào)查技術(shù)系統(tǒng)Fig. 10 Quick survey system of soil and groundwater pollution

圖11 地下水污染調(diào)查數(shù)據(jù)建設(shè)與質(zhì)量保障技術(shù)體系Fig. 11 Groundwater pollution investigation database and quality assurance system

(2)研發(fā)了地下水污染調(diào)查野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)支撐系列軟件,實(shí)現(xiàn)了地下水污染野外調(diào)查、數(shù)據(jù)整理與匯總、數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)成果編制等全流程的信息化管理,為地下水污染調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、空間成果數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)提供了信息技術(shù)支撐。

(3)全面實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中期質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)庫(kù)成果質(zhì)量預(yù)檢查、數(shù)據(jù)庫(kù)成果質(zhì)量驗(yàn)收和數(shù)據(jù)庫(kù)成果質(zhì)量復(fù)核的四級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)質(zhì)量保障體系。基于建庫(kù)工作日志、自檢、互檢、抽檢制度實(shí)施的四級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量保障體系,對(duì)原始資料數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、綜合成果、技術(shù)文檔和元數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了全面的質(zhì)量檢查和監(jiān)控,保障了地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)成果的質(zhì)量。

4 構(gòu)建有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)全國(guó)33個(gè)分析實(shí)驗(yàn)室分析流程的遠(yuǎn)程監(jiān)控,保證了分析數(shù)據(jù)質(zhì)量

4.1 加強(qiáng)測(cè)試能力建設(shè),構(gòu)建有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

通過(guò)多次組織地下水有機(jī)分析技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交流、編制地下水樣品有機(jī)分析方法作業(yè)指導(dǎo)書、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室依據(jù)自身儀器設(shè)備配置能力優(yōu)化方法參數(shù)、建立適宜的有機(jī)分析方法、開(kāi)展有機(jī)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證、組織實(shí)驗(yàn)室間能力驗(yàn)證和比對(duì)考核、組織專家多次現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、實(shí)施有機(jī)分析技術(shù)能力評(píng)價(jià)確認(rèn)和監(jiān)督檢查以及指導(dǎo)儀器設(shè)備購(gòu)置、環(huán)境條件改善等多種形式,有效提升了實(shí)驗(yàn)室地下水樣品有機(jī)分析測(cè)試技術(shù)能力和質(zhì)量水平,針對(duì)DD2008-01規(guī)定的地下水88項(xiàng)有機(jī)污染物測(cè)試指標(biāo)建立了配套分析方案,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室從零開(kāi)始,高起點(diǎn)、高效率跨越式發(fā)展,有效形成了有機(jī)分析技術(shù)能力,有力推動(dòng)了現(xiàn)代有機(jī)分析技術(shù)在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的廣泛應(yīng)用。

建立了承擔(dān)全國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)樣品實(shí)驗(yàn)室的準(zhǔn)入機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)行業(yè)實(shí)驗(yàn)室地下水樣品有機(jī)分析技術(shù)能力建設(shè)零的突破,構(gòu)建了地質(zhì)行業(yè)21個(gè)有機(jī)和36個(gè)無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)室,滿足了全國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)工作的要求,同時(shí)涌現(xiàn)出一批查評(píng)價(jià)樣品分析納入實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理體系,在2006—2014年四年間累計(jì)承擔(dān)完成了4萬(wàn)余組樣不同層次地下水有機(jī)分析專業(yè)人才,形成了地下水有機(jī)分析測(cè)試團(tuán)隊(duì)、研究團(tuán)隊(duì)和專家團(tuán)隊(duì),有力推動(dòng)了中國(guó)地質(zhì)系統(tǒng)有機(jī)測(cè)試的發(fā)展。

4.2 率先在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了地下水樣品有機(jī)分析質(zhì)量的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì),運(yùn)用現(xiàn)代質(zhì)量管理和數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論,依據(jù)相關(guān)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合地下水分析測(cè)試的技術(shù)特點(diǎn),研究建立了地下水分析測(cè)試全流程、全方位和全要素的質(zhì)量控制技術(shù)體系(圖12)。

自主研發(fā)的“地下水樣品測(cè)試質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)”,率先在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了地下水樣品有機(jī)分析質(zhì)量的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控,應(yīng)用于對(duì)實(shí)驗(yàn)室日常測(cè)試過(guò)程的質(zhì)量監(jiān)控和趨勢(shì)監(jiān)控分析。已對(duì)承擔(dān)地下水有機(jī)分析任務(wù)實(shí)驗(yàn)室提交的1200余個(gè)質(zhì)量監(jiān)控樣品的萬(wàn)余個(gè)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)價(jià),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)分析和多項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)的綜合評(píng)價(jià),統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)優(yōu)秀率達(dá)88.7％,總體合格率達(dá)99％,質(zhì)量監(jiān)控工作成效顯著。建立了標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室外部質(zhì)量監(jiān)控管理機(jī)制,實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)水平呈逐年上升趨勢(shì),有機(jī)分析測(cè)試技術(shù)水平顯著提高,為全國(guó)地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)工作提供了有效的技術(shù)支撐。

圖12 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試質(zhì)量控制技術(shù)體系Fig. 12 Laboratory testing quality management system

5 結(jié)論

通過(guò)綜合攻關(guān)和集成創(chuàng)新,建立了調(diào)查、取樣、測(cè)試與質(zhì)量控制技術(shù)體系。顯著提升了我國(guó)地下水污染調(diào)查技術(shù)水平,先后組織了千余人的技術(shù)培訓(xùn),培養(yǎng)了一大批創(chuàng)新型人才。

(1)原始性創(chuàng)新研發(fā)了系列取樣技術(shù)與配套現(xiàn)場(chǎng)萃取裝置,攻克敏感性痕量組分采集技術(shù)難題,有效降低了樣品采集過(guò)程中易揮發(fā)組分的損失,減少了交叉污染可能性,解決了送樣周期問(wèn)題,保證了全國(guó)地下水污染調(diào)查樣品采集質(zhì)量。

(2)借助遙感與衛(wèi)星圖解讀土地利用與污染源分布和變遷信息,探索了遙感圖像在色調(diào)、灰階、紋理等特征上反映的影像信息的差別,從而識(shí)別不同時(shí)期污染源、污染范圍、面積、濃度等,為研究水環(huán)境質(zhì)量變化與人類活動(dòng)耦合關(guān)系提供了科學(xué)依據(jù)。

(3)通過(guò)自主研發(fā)、引進(jìn)吸收、對(duì)比試驗(yàn)、技術(shù)聯(lián)用、平臺(tái)搭建、綜合集成,構(gòu)建了水土污染快速調(diào)查系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速查明污染現(xiàn)狀、刻畫污染暈、解析污染趨勢(shì)、識(shí)別污染源。可現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)地下水水源和排污管線分布; 查明地下水流速流向、地表水水深和預(yù)定深度水溫; 快速成孔,采集不同深度土壤、地表水樣品,不同埋藏條件的地下水樣品;現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)定巖土中24種金屬元素含量; 原位測(cè)試土壤氣體8項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo); 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試水樣44項(xiàng)物理和無(wú)機(jī)指標(biāo)以及水樣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)組分。在近百個(gè)水土污染場(chǎng)地展開(kāi)調(diào)查,取得良好調(diào)查效果,為有關(guān)部門地下水污染督查提供技術(shù)支撐。

(4)開(kāi)發(fā)系列信息采集與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)軟件,建立質(zhì)量保障技術(shù)體系,為地下水污染調(diào)查提供了便捷數(shù)據(jù)查詢、匯總和分析技術(shù)支撐。

(5)強(qiáng)化測(cè)試能力建設(shè),實(shí)現(xiàn)地質(zhì)行業(yè)有機(jī)測(cè)試能力零突破,構(gòu)建了由21個(gè)有機(jī)分析實(shí)驗(yàn)室組成的分析平臺(tái),建立了質(zhì)量控制技術(shù)體系,率先在國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了地下水樣品有機(jī)分析質(zhì)量的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos. 1212011121170,1212011220982 and 12120115048001).

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Modern Investigation,Sampling and Analysis Technological System in the Investigation of Groundwater Pollution in China

SUN Ji-chao1),LIU Jing-tao1)*,QI Ji-xiang1),ZHANG Yu-xi1),ZHANG Li-zhong1),LIU Dan-dan1),YANG Ming-nan1),WANG Su-ming2),LIU Fei3),KANG Wei-dong4),LI Guang-he5),ZHANG Yong-tao1),LIU Jun-jian1),JING Ji-hong1)

1) The Institute of Hydrogeology and Environmental Geology,Chinese Academy of Geological Sciences,Shijiazhuang,Hebei 050061; 2) National Center for Geoanalysis,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037; 3) China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083; 4) Northwest University,Xi’an,Shaanxi 710069; 5) Tsinghua University,Beijing 100084

Through comprehensive research and integrated innovation,the investigation,sampling,testing and quality control system was established during the implementation of the first cycle of groundwater pollution investigation and evaluation program. A series of samplers was developed,so the sample delivery time problem was resolved and the delivery cost was reduced. And the trace components sampling problems was overcome. High resolution remote sensing data were interpreted to identify the land use type and pollution sources. Through the integrated water and soil pollution investigation system,the rapid characterization of the pollution plume and the identification of pollution sources were realized. Groundwater pollution investigation database and quality assurance system were set up. Organic analysis platform and laboratory quality management system were established. Groundwater pollution survey technology of China has been greatly improved. More than a thousand people have been trained. In addition,a large number of innovative professional talents for the groundwater pollution investigation and evaluation work were cultivated.

X523; O656

A

10.3975/cagsb.2015.06.02

本文由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào): 1212011121170; 1212011220982; 12120115048001)資助。獲中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院2014年度地質(zhì)科技十大進(jìn)展第五名。

2015-09-23; 改回日期: 2015-10-20。責(zé)任編輯: 張改俠。

孫繼朝,男,1956年生。研究員。主要從事水文地質(zhì)研究。E-mail: gwwsun@263.net.cn。

*通訊作者: 劉景濤,男,1981年生。副研究員。長(zhǎng)期從事地下水環(huán)境調(diào)查與相關(guān)技術(shù)方法開(kāi)發(fā)工作。E-mail: sicongzhen@126.com。