地下水修复地下水环境监测与场调之快速高清晰场地调查

查看全部 · 发表于 2021-3-28 20:49:06

执行Triad Approach进行污染场地调查的关键环节是灵活调查策略（Dynamic Work Strategy）的执行和应用。该策略需要一系列灵活的数据采集工作通过实时测量技术来完成，并根据对数据的处理结果来判断调查工作的不确定性，并作出相应决断。实时测量技术包括了在有利于灵活调查策略执的时间帧内，通过该技术可靠地在环境媒介内进行测量、收集与分析。这些测量通常都会产生极为密集的信息量，相较于常规的取样和分析方法获得的那些信息，这些信息能在更短的时间帧内被用于指导现场活动。

环保之家.JPG

实时测量技术的价值通过协同取样工作来体现。在一个协同数据集中，高密度、实时法获得的筛查数据可以通过对某个关键取样点子集进行确认取样，其结果通过固定实验室分析对所有筛查数据做依据支撑。这种方法减少了实验室分析成本，并使现场团队可以将实时测量法获得的大量筛查数据为强有力依据，及时在现场做决策。调查工作计划会记录高清晰度场地调查取样、收集后续确认样本，并进行由该“灵活调查策略”指引的其它取样等一系列工作的决策逻辑。

01

电导率膜界面探测器（Membrane Interface Probe / Electrical Conductivity）

图：膜界面探头组件

一种用于绘制土壤和地下水污染（特别是氯化物溶剂和石油碳氢化合物等挥发性有机化合物VOC）以及测量土层电导率（EC）的多用途工具。为迅速绘制溶解相石油污染物和氯化溶剂污染分布图，电导率膜界面探测器（MIP/EC）被用来进行现场筛查。 MIP/EC将迅速描绘水平和垂直范围的溶解相污染并识别高浓度区域。MIP/EC可被用于饱和或非饱和区域。MIP平均每天可记录约50米。

MIP是一种挥发性有机化合物（VOC）连续取样系统，当它以直推形式推入至地表以下时，它就会加热周围土壤、水和蒸汽基质。通过可渗透膜提取的VOC被小直径惰性管中的吹扫用惰性气体传送至地表。在地表，为了确认污染物数据与该探测器采样所在位置深度之间的相关性，吹扫上来的VOC样品会进入化学探测器分析浓度。

标准的MIP探测系统的污染物定量工作由三种实验室级别的探测器来完成：光离子化探测器（PID）、火焰离子化探测器（FID）和电子捕获探测器（ECD）。如同实验室中的设备，每个探测器对各种不同化合物的灵敏度和线性探测范围都不相同。一般来讲，PID和FID对石油化工产品（如汽油和柴油燃料）中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）等挥发性有机化合物具有非常不错的检测性能。ECD探测器对氯化或卤代化合物的灵敏度极高，并且对四氯乙烯 / 三氯乙烯（PCE / TCE）等化合物的灵敏度要比XSD（专门针对卤代烃的检测器）高很多。不过，ECD的线性探测范围仍比较有限且可能在较低浓度下产生饱和（对PCE / TCE而言）。XSD检测器可以探测较大范围的卤代化合物，并且在检测降解产品方面的性能要优于ECD。PID也可检测许多常见的氯化物，这取决于该化合物的电离势能。

使用多种检测器对于区分不同污染区域十分重要，例如要认识到石油污染（加油站）与氯化物污染（干洗店）污染物的区别。不同检测器性能范围的互补使得该系统可在从低污染水平到接近NAPL水平的范围内正常运行。

MIP检测器能够与可对一般大小土壤粒径进行识别的集成电导率（EC）组件，这有助于识别砂土层、粉土层和黏土层。识别土壤粒径能够帮助判断污染物是否有纵向或横向转移的可能。

02

激光感生（Laser Induced Fluorescence）

图：激光感生荧光系统

激光感生荧光紫外线筛查工具系统(LIF-UVOST®)被用来描绘自由相及残余相石油碳氢化合物污染的深度及横向范围。LIF平均每天可采集50-60米深的数据。

LIF-UVOST®使用的是准分子激光器，并非固态激光器；将激光和探测系统集成为了一个结构紧凑且用户友好的工具包。对操作者来说，并将准分子激光器与检测器集成为一整套系统，达到更高的可靠性、更好的重复性以及更低的出错率。该种光纤荧光系统是使用直推钻探技术（DPT）或圆锥触探（CPT）设备进行推进式部署的。所有LIF系统都是通过激光将单色光脉冲沿一根光纤发送至地表下的探头，发射出去的单色光使土层中多环芳烃（PAH）感光、使其发出具有某种特征波形的荧光。使用UV感光，能够探测并识别出汽油、柴油和飞机燃料以及煤油、机油和钻液、压裂液和原油等多类型污染物。

PAH的荧光信号通过一根独立的光纤返回到地表，通过一个探测器系统检测该表面的荧光波形。峰值波长与强度提供了与石油类型或检测过程中干扰相关信息。通过LIF，场调团队可以通过分别荧光波型特征，获得不同类型轻质非水相液体（LNAPL）的筛查信息数据。

环保之家3.JPG

图：LIF工作示意图

为了帮助项目决策者理解判断LNAPL流动性及导致其运移的土壤渗透性详细信息，可在通过透水性调查工具（Hydraulic Profiling Tool）探测器来配合使用LIF-UVOST®。在同一组工作中同时部署LIF-UVOST®和HPT可一次性获取更确切的污染物的分布以及土层渗透性信息。HPT获得数据和LIF-UVOST®获得数据的结合使项目决策者能够在开展现场工作的同时选择采样点，从而减少因采用传统调查工具和方法所产生的延迟。

03

透水性（Hydraulic Profiling Tool）

为了确定污染物运移路径、修复药剂注入范围及判断地下水监测井的选点，透水性调查工具（HPT）可以通过获取直接的压力反馈来测量周边土层的渗透性。HPT平均每天可记录50米。测量土壤对水注入的压力响应从而获得渗透性。连续的实时数据可以从粗粒和细粒分布的非饱和和饱和土层中获取。

该系统由两个传感器组成：

一个记录动态孔隙压力、灵敏度很高的井下传感器
一个提供岩性信息的电导率传感器
尽管大多数的土壤剖析分析方法是通过颗粒度或土力等属性来推断土层的渗透性，但HPT系统可通过将水注入土层基质的方式来直接测量与流体渗透性有关的连续数据。另外，HPT还能进行不同深度的静态水压消散实验。这类数据被用于确定静态水深（或承压含水层的水头压力）及导水率。

可在有LIF或MIP检测器的现场使用HPT检测器，此举可帮助项目决策者理解导致污染物流动性及运移的土壤渗透性详细信息。在同一项调查中同时部署HPT以及LIF或MIP一次性提供更确切的证据。HPT信息配合LIF或MIP信息的结合使项目决策者能够尽早以更具成本效益的方式选择取样点，从而减少因采用传统调查工具和方法所产生的延迟。渗透性信息对于选择修复方案及在合适的地点建造药剂注入井和多相回收井同样非常关键。HPT检测器可以搭配土壤用于识别颗粒大小的集成式EC组件，该组件可帮助确定砂层、粉土层及黏土层区域，用于验证并判断污染物的运移路径。

环保之家4.JPG