地下水微擾動代表性樣品采集影響因子研究

廣東省韶關生態環境監測中心站 謝鵬程，黃潔

從相關文獻可以發現，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《地下水監測技術規范》（HJ164-2020）及《地塊土壤和地下水中揮發性有機物采樣技術導則》（HJ1019-2019）中的要求，采集揮發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，以減少采樣帶來的誤差。

一、擾動因子確定

（一）地下水環境

地下水環境主要就是地下水以及其賦存空間環境在內外動力地質作用和人為活動作用影響下所形成的狀態及其變化的總稱，也是整個地質環境的重要組成部分。伴隨著地下水長期運行，使得存在于低溫陰暗潮濕的環境當中，對外界環境十分敏感。對于大多數地下水監測而言，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性物質的時候，就會造成不同程度的揮發反應，以此導致出現化學反應物質的檢測不具體。地下水常年處于穩定的狀態當中，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

在現階段的發展中，經過3-4個月的長期地下水現場測試，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，對其樣品進行詳細比較分析，其中，很多出現的擾動問題，基本上都是在采樣器下放與抽取的過程中出現問題。

二、擾動因子分析

在進行地下水采樣的過程中，本質上由于涉及諸多的內容，形成了一種系統性工程。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造成不同程度的干擾。對于已經完成建設的地下室環境監測井，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，其中多個環節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、環境監測井參數以及動力來源等多方面，進行全面的監測分析。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，不同的環節會造成不同程度的影響，因此使得整個過程都會對其井內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變化的影響。一般情況下，不同的地質條件會導致上層壓水與潛水的性質不同。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方面的影響。

為了實現良好的采樣分析，首先需要保障地下水水平流動比較緩慢，這樣就會使得水質參數的變化率較小。在地面下的溫度，也需要選在一些溫度變化小的區域，這是由于一旦取出了樣品，就會導致溫度發生一定變化，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，使得出現不同程度的揮發作用。

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。

在進行區域點位、飲用水源點位及污染源風險點位監測工作中，就需要確定出一些合理的監測井、泉、河流的支流，以此滿足當下的監測標準和需求。但是在時間較為緊迫的情況，一旦污染濃度較低，就要構建專門的監測井。其中，所增設的井的數量，往往直接決定于監測的特征污染物，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，對于大多數的污染物，都會吸附到包氣帶物質上，并進行接下來的遷移。因此，很可能采集到一些已經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數據，以及對于地質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，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。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性有機物的濃度，也會伴隨著靜水的深度而出現一定的增大，因此監測的頻率并不需要過高，僅僅進行數月即可完成監測。

在水體當中的一些揮發性的物質，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生化學反應的可能性，以此就會對其水質當中的某些組成造成一定的干擾。因此，在進行監測井采樣的過程中，需要進行洗井操作，以此得到較為全面的目標含水層水質。其次，在微擾動采樣技術的發展背景下，已經出現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降低的情況下，才可以達到最小的影響。

五、采樣器材質影響

當下使用的材料是評價水質，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、密封性能以及質量供應進行全面分析。在樣品中僅僅監測無機物，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測方式，對其開展針對性監測分析。