本次项目是区域地下水环境监测,需要在多个监测井里面采集地下水样品,用于实验室污染物指标检测。很多地下水监测井水位不高、井管内径偏小,不适合大流量采样设备,项目方案选用了低流量地下水气囊泵来完成样品采集。项目结束之后,整理现场遇到的问题,做一次复盘,梳理可以优化的操作细节。
项目前期,先收集所有监测井的档案资料,包含井深、滤水管位置、井管内径、静水位埋深。根据井的内径、水位深度,挑选适配尺寸的泵体,气囊泵的外径不能和井管内壁贴死,要预留水流通道,保证水体可以正常流向泵的进水口。同时配套气管、排水管、流量调节阀、流量读数装置、出水容器,提前在地面做清水试泵,检查气囊充气、排气动作是否顺畅,管路有没有漏气。气管漏气,会造成气囊动作不稳定,流量忽大忽小,很难维持低流量状态。
进入现场之后,第一步是下入泵体。下入之前,核对泵体标识,确认进水口的位置在滤水管段之内。下入的时候匀速下放,不要快速投放,防止泵体撞击井底,搅动井底沉积物。沉积物被扰动悬浮起来,会混入水样,让水样里面悬浮物浓度升高,检测结果不能代表原位地下水的真实状态。泵体就位之后,连接气管和排水管,开启供气控制单元,开始预抽水。预抽阶段的目的,排出井管里面滞留的死水,也就是长期停留在井管内、和原位地下水没有交换的水体。
低流量采样的核心,就是控制出水流量。流量不能太大,流量偏大,会形成较强的水力扰动,带动井壁周边的泥沙进入井内;流量太小,出水断断续续,采样周期会拉长,增加现场时长。我们依靠调节阀,缓慢调整进气、排气节奏,让出水保持连续、平稳的状态。低流量地下水气囊泵依靠气囊充放气实现间歇出水,它本身的出水模式就是脉冲式,操作人员需要适应这种出水特点,不要为了出水更快,盲目调高供气压力。 等到出水的各项现场参数稳定之后,开始收集样品。现场同步记录水温、pH、电导率、溶解氧,连续多次读数波动在很小范围,代表水体已经稳定,可以按照规范分装不同指标的样品瓶,添加对应的保存剂,避光冷藏。分装的时候,水流顺着瓶壁缓慢流入,减少曝气,部分对氧化敏感的指标,曝气会改变组分浓度,带来检测偏差。
本次项目里遇到两处典型问题:一处井里面滤水管段有细砂,刚开始出水的时候,持续带出细颗粒,我们放慢流量,延长预抽时间,直到出水变清澈之后再采样;另一处是气管接头轻微漏气,流量持续波动,重新缠绕密封接头之后,工况恢复稳定。
采样完成之后,上提泵体,同样匀速操作,取出之后,用纯水冲洗泵体和管路,清除附着的泥沙。不同监测井采样之间,对泵和管路做清洗,避免井与井之间交叉污染。全部采样结束,晾干收纳,检查气囊有没有磨损、开裂,气囊破损之后,无法建立压力,设备就不能正常工作。
地下水原位采样,追求的是尽量不扰动含水层,拿到和地下原位状态一致的水样。低流量的设计思路,就是降低扰动。控制下放、上提速度,稳定供气压力,耐心等待参数稳定,不急于采集水样,这些都是这个类型采样设备使用时需要守住的原则。