地下水微擾動代表性樣品采集影響因子研究

廣東省韶關生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站 謝鵬程，黃潔

從相關文獻可以發(fā)現(xiàn)，當下普遍使用的地下水采樣設備，在使用的過程中，或多或少都會帶來一定程度上的擾動問題。根據(jù)《地下水監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ164-2020）及《地塊土壤和地下水中揮發(fā)性有機物采樣技術導則》（HJ1019-2019）中的要求，采集揮發(fā)性有機物流量控制在0.5L/m3以下。

目前，很多低流量低擾動設備都需要進口，同比價格較高。采用不同的設備，就會產(chǎn)生不同的擾動因子，為減少水體擾動，宜采用低流量、低擾動采樣系統(tǒng)，以減少采樣帶來的誤差。

一、擾動因子確定

（一）地下水環(huán)境

地下水環(huán)境主要就是地下水以及其賦存空間環(huán)境在內(nèi)外動力地質(zhì)作用和人為活動作用影響下所形成的狀態(tài)及其變化的總稱，也是整個地質(zhì)環(huán)境的重要組成部分。伴隨著地下水長期運行，使得存在于低溫陰暗潮濕的環(huán)境當中，對外界環(huán)境十分敏感。對于大多數(shù)地下水監(jiān)測而言，使用的采樣器具，都需要由人工的方式，將其放置在井中。但是，由于一些設備的設計并沒有采用表面流線型的設計，同時在下放速度以及提升速度存在不合理的情況時，就會導致對采集的水樣造成一定程度的干擾，特別是水中有一定揮發(fā)性物質(zhì)的時候，就會造成不同程度的揮發(fā)反應，以此導致出現(xiàn)化學反應物質(zhì)的檢測不具體。地下水常年處于穩(wěn)定的狀態(tài)當中，因此就會導致對外界的溫度也有著敏感的影響，需要對大部分的原位進行準確測量分析。

（二）地下水擾動因子的確定

在現(xiàn)階段的發(fā)展中，經(jīng)過3-4個月的長期地下水現(xiàn)場測試，以及在過去開展的野外實驗當中，可以從不同的采樣器角度出發(fā)，對其樣品進行詳細比較分析，其中，很多出現(xiàn)的擾動問題，基本上都是在采樣器下放與抽取的過程中出現(xiàn)問題。

二、擾動因子分析

在進行地下水采樣的過程中，本質(zhì)上由于涉及諸多的內(nèi)容，形成了一種系統(tǒng)性工程。在對其場地地下水樣品的采集過程中，往往會涉及對監(jiān)測井的建設設備、采樣設備的針對性選擇。其次，還會涉及對之后地下水樣品的采集工作。當下建設監(jiān)測井的過程中，主要就是為了對地下室樣品采集的通道，以及對地下水樣品的采集，是否有代表性的分析與判斷。在這樣的采集過程中，往往存在著大量干擾因素，使得對其樣品的性質(zhì)造成不同程度的干擾。對于已經(jīng)完成建設的地下室環(huán)境監(jiān)測井，基本上在操作的過程中，分為設備選擇、設備采水、樣品存儲、樣品分析這幾個步驟。因此，其中多個環(huán)節(jié)都可能會受到不同程度的影響，以此導致樣品的代表性不足。

當下在確定采樣設備的過程中，往往是整個地下水樣品取樣的重要設備，在進行取樣的過程中，首先基于設備的采樣量、環(huán)境監(jiān)測井參數(shù)以及動力來源等多方面，進行全面的監(jiān)測分析。另外，在采水的過程中，其不同的方式往往會導致造成不同的影響效果。例如，會在采樣點、設備注水方式、設備止水方式方面，存在著不同程度的影響。在整個采水過程中，不同的環(huán)節(jié)會造成不同程度的影響，因此使得整個過程都會對其井內(nèi)設備以及樣品造成一定的擾動。

三、采樣點位置確定

在進行采樣點位置的確定過程中，地下水基本上可以分為上層滯水、潛水以及承壓式這三種類型。其中，上層滯水與地表水的水質(zhì)基本上相同。但是，在潛水含水層位置，主要是利用包氣帶，將水圈與大氣圈相連通。這樣的連通方式，就會使得潛水含水層會受到季節(jié)變化的影響。一般情況下，不同的地質(zhì)條件會導致上層壓水與潛水的性質(zhì)不同。其次，承壓水受到水文、氣象的影響程度不足，使得其含水層不太會受到季節(jié)方面的影響。

為了實現(xiàn)良好的采樣分析，首先需要保障地下水水平流動比較緩慢，這樣就會使得水質(zhì)參數(shù)的變化率較小。在地面下的溫度，也需要選在一些溫度變化小的區(qū)域，這是由于一旦取出了樣品，就會導致溫度發(fā)生一定變化，以此對水體的化學反應速率造成影響。特別是讓土壤當中的陰陽離子的交換方向發(fā)生改變，進而導致微生物生長速度的變化。

在吸收二氧化碳以及伴隨著堿性的變化，也會導致pH值的變化，使得一些化合物出現(xiàn)一定的氧化作用。在水體當中的一些氣體，例如硫化氫，就會受到采集材料的影響，使得出現(xiàn)不同程度的揮發(fā)作用。

同時，土壤以及地下水也會受到嚴重的污染，使得對采樣工作人員造成直接的影響。因此，對于地下水的采集工作而言，與地表水的采集工作有著較為明顯的差別，每一個監(jiān)測井當中的水樣，僅僅可以代表這個含水層當下的局部情況。

在進行區(qū)域點位、飲用水源點位及污染源風險點位監(jiān)測工作中，就需要確定出一些合理的監(jiān)測井、泉、河流的支流，以此滿足當下的監(jiān)測標準和需求。但是在時間較為緊迫的情況，一旦污染濃度較低，就要構建專門的監(jiān)測井。其中，所增設的井的數(shù)量，往往直接決定于監(jiān)測的特征污染物，并保障污染物在含水層當中有著良好的遷移情況。

而在監(jiān)測的過程中，一旦一些潛在的污染源在地下水位以上，就需要對其包氣帶進行采樣分析，以此更加直觀地了解到當下地下水的實際污染情況。除了氯化物、硝酸鹽以及硫酸鹽等，對于大多數(shù)的污染物，都會吸附到包氣帶物質(zhì)上，并進行接下來的遷移。因此，很可能采集到一些已經(jīng)被污染很多年的地下水樣，但是無法采集到的新污染物，以此造成了較為嚴重的錯覺感受。另一方面，還需要全面了解當下水文方面的地質(zhì)數(shù)據(jù)，以及對于地質(zhì)狀況和地下水的實際本底情況進行詳細分析，進而保障對其地下水的實際承載物質(zhì)進行分析。需要在采樣前，就進行適當取水。

四、篩管部位取樣代表性

在當下的采樣分析過程中，基本上所設置的監(jiān)測井、觀測井、抽水井、民井，都是由井管以及井篩這兩個部分組成。其中，井管就是直接連接井篩以及地面通道的。其次，在目標含水層的地下室通過井篩之后，以此使得地下水也能夠在井管當中達到指定的高度，進而對周邊水層的壓力進行判斷。由于地下水是一種流動的狀態(tài)，以此使井篩當中的水與目標含水層當中的水進行緩慢的交換更新，因此就使得井篩部位的水始終都是流動的活水。但是，對于景觀當中的水體而言，始終保持著停滯的狀態(tài)。在自然條件下，使得地下水的流動速度較為緩慢，同時水中的一些揮發(fā)性有機物的濃度，也會伴隨著靜水的深度而出現(xiàn)一定的增大，因此監(jiān)測的頻率并不需要過高，僅僅進行數(shù)月即可完成監(jiān)測。

在水體當中的一些揮發(fā)性的物質(zhì)，也會因水體深度而提升自身的含量。表層水存在著與空氣發(fā)生化學反應的可能性，以此就會對其水質(zhì)當中的某些組成造成一定的干擾。因此，在進行監(jiān)測井采樣的過程中，需要進行洗井操作，以此得到較為全面的目標含水層水質(zhì)。其次，在微擾動采樣技術的發(fā)展背景下，已經(jīng)出現(xiàn)了大量微擾動的例子。

例如，在當下低流速氣囊式的采樣設備使用中，其開展的地下室抽取工作，始終保持在0.5L/min的流速上下，這樣就會保障對其開展無擾動的采樣管工作。只有有效控制好流速，才可以全面減少水流的實際擾動。特別是在水位不連續(xù)降低的情況下，才可以達到最小的影響。

五、采樣器材質(zhì)影響

當下使用的材料是評價水質(zhì)，因此就需要對水樣當中的化學成分進行分析。主要針對水樣的濃度痕量一下，微量到大量進行全面分析。另一方面，還需要充分地考慮到生物活性，以此在容器清洗的過程中，避免器具材料造成的不必要影響，或者出現(xiàn)污染物的附著問題。

對于采集以及存放的樣品而言，在進行處理的過程中，還需要對溫度的變化進行分析，特別是對于抗破裂性、密封性能以及質(zhì)量供應進行全面分析。在樣品中僅僅監(jiān)測無機物，要使用聚乙烯、氟塑料等材料進行存儲。常見的一些高密度的聚氧乙烯材料，可以很好地當做二氧化硅鈉的存放容器。其次，在對含有光敏物質(zhì)的情況，要使用棕色玻璃瓶進行保存處理。而不銹鋼容器可以將其運用到高溫、高壓的地下室樣品存放工作中。

一般情況下，使用的玻璃瓶往往是作為有機物以及生物品種樣品的使用。塑料容器主要承擔其對放射性核素的樣品采集。而使用的玻璃成分的材料，主要應用在一些地下水樣品的存儲工作中。所采用的各種采樣設備，基本上都需要使用氯丁橡膠墊圈，同時也需要使用潤滑閥門。對于這些材料而言，往往采用的是有機物的微生物樣品。

在制造容器的材料方面，還需要有效控制其污染程度。例如，在玻璃溶出無機組分，以及從塑料以及合成橡膠融出的有機化合物來看，需要進行進一步的分析。定期對容器上的附著物進行清理，避免對容器的存儲造成一定的負面影響。例如，需要對出現(xiàn)的一些重金屬、防水性核素以及容器表面，進行污染的排出。最后，還需要保障在收集容器的容器壁上，使用各種惰性材料，進而有效控制對材料所產(chǎn)生的不良影響。同時，加強對材料的整體性控制。只有保證這樣的材料選擇，才可以滿足現(xiàn)階段對于材料的實際使用需求，最大限度滿足當下檢測的合理性。

六、總結

綜上所述，在未來的地下水監(jiān)測過程中，為了能夠更加全面具體地對實際水體成分進行監(jiān)測，就需要保障實際的采樣過程中，可以很好地滿足當下各種材料的實際使用需求。同時，也相應地采用科學合理的監(jiān)測方式，對其開展針對性監(jiān)測分析。