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  • 低速采樣成為標準化趨勢

    地下水采樣有著比較嚴格和明確的技術要求。2017年8月14日,生態環境部出臺了《重點行業企業用地調查系列技術文件》,對開展重點行業企業用地調查的技術方法做出了明確的規定。對于滲透率高的監測井,可采用潛水泵或貝勒管從井管底部抽出3~5倍的滯水體積,但避免對井內水體產生氣提、氣曝等擾動;對于滲透率低的監測井,則需要采用氣囊泵或低流量潛水泵洗井,**水位下降小于10cm?!兜貕K土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則(HJ1019-2019)》提出,當需要分析地下水揮發性有機物(VOC)時,則需要使用氣囊泵洗井采樣。各種采樣方式如表1所示??梢钥闯?,以氣囊泵為主體的低速采樣系統,適用于所有類型的監測井,也符合采樣技術規范,代表了地下水采樣工具的標準化趨勢。

    表1  不同類型地下水采樣的適用工具

    采樣類型

    監測井類型

    貝勒管

    潛水泵

    氣囊泵

    不分析水中VOC

    高滲透率

    低滲透率


    淺層水


    分析水中VOC

    高滲透率


    低滲透率



    淺層水


    備注

    管緩慢下降和上升

    低速低流量運行

    放在水面下1.0m

     

    在上述兩個規范文件中,針對地下水低速采樣的標準化操作,除了規定洗井速率在100~500ml/min之間、**地下水位降幅<10cm之外,還明確要求洗井過程中連續三次測定的水質穩定。洗井過程中每隔5分鐘讀取并記錄pH、溫度、電導率、溶解氧、氧化還原電位及濁度,連續三次采樣達到以下要求(表2)即可結束洗井。對于VOC的采樣,還要求采樣全過程避免與空氣接觸,防止各種擾動引起水中溶解氧的變化和VOC的散逸。

    表2  規范HJ1019-2019中洗井結束的判定標準

    檢測指標

    穩定標準

    pH

    ±0.1以內

    溫度

    ±0.5℃以內

    電導率

    ±10%以內

    氧化還原電位

    ±10mV以內,或在±10%以內

    溶解氧

    ±0.3mg/L以內,或在±10%以內

    濁度

    ≤10NTU,或在±10%以內

    低速采樣設備的市場現狀

    目前,市場上具有低速采樣的功能的地下水采樣設備主要有3種品牌,均從國外引進:來自美國的Geotech和QED,來自加拿大的Solinst。它們均采用氣囊泵原理,各有特點(如表3所示)。但對于規劃中要求的水位泄降控制和水質參數穩定,則需要單獨外接。這3款設備中,Geotech氣囊泵的性價比表現更加突出。

    表3  低速采樣設備的特征比較

    品牌

    Geotech

    QED

    Solinst

    泵體

    1. 細格柵過濾網

    2. 管式氣囊,體積為150ml

    3. 泵體重量1.4kg

    4. 結構簡單,拆卸很簡單,氣囊更換無需其他零部件

    1. 柵格過濾網較粗

    2. 手風琴式氣囊,泵體積為100ml

    3. 泵體重量1.9kg

    4. 結構復雜,接口需要卡盤,更換操作費時費力

    1. 滲透性聚乙烯濾網易造成有機物吸附,產生交叉污染

    2. 泵體積100ml

    3. 管線卷軸較大

    控制器

    1. 機械型,易于使用,維護成本更低

    2. 內置空壓機,無需另外單獨準備空壓機設備,更具便攜性,重量只有4kg

    1. 控制器上使用泡罩按鈕。使用上出錯率較高,維護成本高

    2. 控制器重量為9.52kg,較笨重

    1. 與空壓機分開,現場需要同時攜帶兩個部分,便攜性差??諌簷C9.5kg;控制器9kg

    2. 控制器只可以用蓄電池供電,不能靈活滿足各種用電情況

    水位泄降控制

    控制器上有預留接口,可外接泄降水位尺

    控制器上有預留接口,可外接泄降水位尺

    控制器上有預留接口,可外接泄降水位尺

    水質穩定判定

    可外接水質參數儀,配有自動判定軟件,自動提示水質穩定性

    可外接水質參數儀,無自動判定軟件,需人工判讀水質穩定性

    可外接水質參數儀,無自動判定軟件,需人工判讀水質穩定性

     

    然而,目前地下水的低速采樣設備在我國的市場占有率并不高。主要是因為:

    (1)地下水的采樣規范出臺較晚。在此之前,采樣人員并不考慮低擾動的要求,各種采水泵和貝勒管成為地下水的主要采樣工具。

    (2)地下水低速采樣的技術要求嚴格,采樣工具復雜(需配水位泄降控制單元和水質參數儀),尚未實現自動化操作。

    (3)進口設備價格較高,對于低頻次的采樣單位,使用率不高。

     

    G. O. Sampler的*

    面對市場空白和技術難點,北京歐仕科技有限公司長期致力于地下水標準化采樣技術*,在國內標準出臺之前,參考美國ASTM標準D67771,力爭研制出一套智能化地下水低速洗井采樣系統。歷經6年的探索,成功*出G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采樣系統,實現了地下水在線自動化采樣目標。它集成氣囊泵、水位泄降控制單元和智能水質參數儀,可實現遠程控制和自動化采樣,完全符合HJ1019-2019的技術要求(如圖1所示)。

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    圖1  G.O.Sampler智能化地下水低速洗井采樣系統

    技術特點

    G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采樣系統屬于創新型產品,多項技術屬于較前沿水平,具有獨特的技術優勢。

    l 可實現在線式和便攜式的地下水自動化采樣。

    l 完全符合規范HJ1019-2019的標準化采樣要求。

    l 水位泄降控制單元與氣囊泵一體化設計,具有大氣壓補償功能,水位測量更準確。

    l 水路管道均為特定材料,無化學吸附,很大程度保持樣品原狀。

    l 采樣信息自動記錄。

    l 采樣頻次和監測頻次可調節。

    l 洗井完成后水質數據可作為現場測量的指標存儲和傳輸。

    l 多種數據協議接口,兼容第三方數據平臺。

    l 系統維護頻率低。

    意義和前景

    G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采樣系統的誕生,有著很大意義和廣闊的應用前景。

    (1)符合中國現行地下水采樣技術規范。滿足低速抽水、無擾動、洗井水質穩定監測、與空氣無接觸的要求。

    (2)完全實現了自動化。一次布設完成之后,全過程自動化操作,符合采樣的要求的地下水水樣*后流進樣品瓶。

    (3)開啟地下水在線自動監測采樣新時代。在此之前,地下水沒有在線監測和采樣模式。一方面是因為地下水流動緩慢,污染物的擴散遷移速率低,水質相對穩定,監測部門對地下水采樣的頻率較低。另一方面,地下水采樣的技術缺乏自動化和遠程操作功能,成為影響地下水采樣效率的重要原因,更談不上在線自動采樣。


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