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  • 低速采样成为标准化趋势

    地下水采样有着比较严格和明确的技术要求。2017年8月14日,生态环境部出台了《重点行业企业用地调查系列技术文件》,对开展重点行业企业用地调查的技术方法做出了明确的规定。对于渗透率高的监测井,可采用潜水泵或贝勒管从井管底部抽出3~5倍的滞水体积,但避免对井内水体产生气提、气曝等扰动;对于渗透率低的监测井,则需要采用气囊泵或低流量潜水泵洗井,**水位下降小于10cm?!兜乜橥寥篮偷叵滤谢臃⑿杂谢锊裳际醯荚颍℉J1019-2019)》提出,当需要分析地下水挥发性有机物(VOC)时,则需要使用气囊泵洗井采样。各种采样方式如表1所示??梢钥闯?,以气囊泵为主体的低速采样系统,适用于所有类型的监测井,也符合采样技术规范,代表了地下水采样工具的标准化趋势。

    表1  不同类型地下水采样的适用工具

    采样类型

    监测井类型

    贝勒管

    潜水泵

    气囊泵

    不分析水中VOC

    高渗透率

    低渗透率


    浅层水


    分析水中VOC

    高渗透率


    低渗透率



    浅层水


    备注

    管缓慢下降和上升

    低速低流量运行

    放在水面下1.0m

     

    在上述两个规范文件中,针对地下水低速采样的标准化操作,除了规定洗井速率在100~500ml/min之间、**地下水位降幅<10cm之外,还明确要求洗井过程中连续三次测定的水质稳定。洗井过程中每隔5分钟读取并记录pH、温度、电导率、溶解氧、氧化还原电位及浊度,连续三次采样达到以下要求(表2)即可结束洗井。对于VOC的采样,还要求采样全过程避免与空气接触,防止各种扰动引起水中溶解氧的变化和VOC的散逸。

    表2  规范HJ1019-2019中洗井结束的判定标准

    检测指标

    稳定标准

    pH

    ±0.1以内

    温度

    ±0.5℃以内

    电导率

    ±10%以内

    氧化还原电位

    ±10mV以内,或在±10%以内

    溶解氧

    ±0.3mg/L以内,或在±10%以内

    浊度

    ≤10NTU,或在±10%以内

    低速采样设备的市场现状

    目前,市场上具有低速采样的功能的地下水采样设备主要有3种品牌,均从国外引进:来自美国的Geotech和QED,来自加拿大的Solinst。它们均采用气囊泵原理,各有特点(如表3所示)。但对于规划中要求的水位泄降控制和水质参数稳定,则需要单独外接。这3款设备中,Geotech气囊泵的性价比表现更加突出。

    表3  低速采样设备的特征比较

    品牌

    Geotech

    QED

    Solinst

    泵体

    1. 细格栅过滤网

    2. 管式气囊,体积为150ml

    3. 泵体重量1.4kg

    4. 结构简单,拆卸很简单,气囊更换无需其他零部件

    1. 栅格过滤网较粗

    2. 手风琴式气囊,泵体积为100ml

    3. 泵体重量1.9kg

    4. 结构复杂,接口需要卡盘,更换操作费时费力

    1. 渗透性聚乙烯滤网易造成有机物吸附,产生交叉污染

    2. 泵体积100ml

    3. 管线卷轴较大

    控制器

    1. 机械型,易于使用,维护成本更低

    2. 内置空压机,无需另外单独准备空压机设备,更具便携性,重量只有4kg

    1. 控制器上使用泡罩按钮。使用上出错率较高,维护成本高

    2. 控制器重量为9.52kg,较笨重

    1. 与空压机分开,现场需要同时携带两个部分,便携性差??昭够?.5kg;控制器9kg

    2. 控制器只可以用蓄电池供电,不能灵活满足各种用电情况

    水位泄降控制

    控制器上有预留接口,可外接泄降水位尺

    控制器上有预留接口,可外接泄降水位尺

    控制器上有预留接口,可外接泄降水位尺

    水质稳定判定

    可外接水质参数仪,配有自动判定软件,自动提示水质稳定性

    可外接水质参数仪,无自动判定软件,需人工判读水质稳定性

    可外接水质参数仪,无自动判定软件,需人工判读水质稳定性

     

    然而,目前地下水的低速采样设备在我国的市场占有率并不高。主要是因为:

    (1)地下水的采样规范出台较晚。在此之前,采样人员并不考虑低扰动的要求,各种采水泵和贝勒管成为地下水的主要采样工具。

    (2)地下水低速采样的技术要求严格,采样工具复杂(需配水位泄降控制单元和水质参数仪),尚未实现自动化操作。

    (3)进口设备价格较高,对于低频次的采样单位,使用率不高。

     

    G. O. Sampler的*

    面对市场空白和技术难点,北京欧仕科技有限公司长期致力于地下水标准化采样技术*,在国内标准出台之前,参考美国ASTM标准D67771,力争研制出一套智能化地下水低速洗井采样系统。历经6年的探索,成功*出G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采样系统,实现了地下水在线自动化采样目标。它集成气囊泵、水位泄降控制单元和智能水质参数仪,可实现远程控制和自动化采样,完全符合HJ1019-2019的技术要求(如图1所示)。

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    图1  G.O.Sampler智能化地下水低速洗井采样系统

    技术特点

    G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采样系统属于创新型产品,多项技术属于较前沿水平,具有独特的技术优势。

    l 可实现在线式和便携式的地下水自动化采样。

    l 完全符合规范HJ1019-2019的标准化采样要求。

    l 水位泄降控制单元与气囊泵一体化设计,具有大气压补偿功能,水位测量更准确。

    l 水路管道均为特定材料,无化学吸附,很大程度保持样品原状。

    l 采样信息自动记录。

    l 采样频次和监测频次可调节。

    l 洗井完成后水质数据可作为现场测量的指标存储和传输。

    l 多种数据协议接口,兼容第三方数据平台。

    l 系统维护频率低。

    意义和前景

    G. O. Sampler智能化地下水低速洗井采样系统的诞生,有着很大意义和广阔的应用前景。

    (1)符合中国现行地下水采样技术规范。满足低速抽水、无扰动、洗井水质稳定监测、与空气无接触的要求。

    (2)完全实现了自动化。一次布设完成之后,全过程自动化操作,符合采样的要求的地下水水样*后流进样品瓶。

    (3)开启地下水在线自动监测采样新时代。在此之前,地下水没有在线监测和采样模式。一方面是因为地下水流动缓慢,污染物的扩散迁移速率低,水质相对稳定,监测部门对地下水采样的频率较低。另一方面,地下水采样的技术缺乏自动化和远程操作功能,成为影响地下水采样效率的重要原因,更谈不上在线自动采样。


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