CN102213684A - 土壤及地下水修复原位动态采样监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污染土壤和地下水修复过程中对修复效果进行动态评估所需的土壤原位动态采样监测方法和装置。所述方法首先采用人工开挖或设备钻孔的方式挖出监测孔，并将挖孔产生的土壤按原有顺序填入原位动态采样装置中，标出各个监测点的深度位置，然后将装置安装到监测孔内。修复过程中需要监测时，将采样装置从监测孔内抽出，使用无损检测仪器对准采样装置中各监测点位进行检测。检测后，将采样装置重新插入监测孔中。下次采样时，重复同样的操作步骤。采样装置基本构造是在一个圆柱形或矩形截面的硬塑料棒中间开一个矩形贯通槽，用来存放土壤，中间增设带孔的肋板以增加装置强度。装置模块化制作，根据监测孔的深度拼接成不同的长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种污染土壤和地下水修复过程中对修复效果进行动态监测评估所需的采样监测方法。
背景技术
当工业生产过程中产生的废水和固体废物进入土壤时，会导致土壤和地下水的污染，当该场地改为居住、农业等用地时，必须进行土壤和地下水的修复，消除其中的污染物。
土壤和地下水修复的主要方法有：(1)物理修复：物理分离修复、固化/稳定化修复、蒸汽浸提修复、电动修复等；(2)化学修复：化学淋洗修复、溶剂浸提修复、高温焚烧修复、氧化还原修复等；(3)生物修复：预备床法、土壤堆腐法、泥浆生物反应器法、土地耕作法等。按照土壤是否要挖掘，这些技术可分为原位(in situ)修复技术和异位(ex situ)修复技术。原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制技术。原位处理技术是指通过物理、化学、生物等方法在原位将污染物从土壤和地下水中去除；而原位控制技术是指通过各种方法将污染物限制在原位的一定区域内阻止其向外扩散。异位修复技术是指将污染土壤从原来的位置挖出来在场地内的某个地方或场地外某个地方进行修复或控制填埋。
当采用原位或异位修复技术将污染物从土壤和地下水中清除时，修复过程中需要定期对各监测孔内分布于不同深度的监测点位进行重复监测，揭示污染物在整个修复场地三维空间内随修复时间的变化情况，对各点的修复效率进行动态评估，以便判定哪些地方已达到修复目标值而哪些地方需要继续修复。
目前使用的土壤采样方法是为满足场地质量评估需要设计的，为一次性采样，不要求在同一监测点每隔一定时间进行重复监测，只适用于修复前的评价阶段和修复后的验收阶段，在修复过程中现有的方法由于需要反复挖孔、回填；再挖孔、再回填；如此反复，在技术上严重扰乱了监测孔内污染物在垂直方向上的浓度分布，使得前后两次的监测结果在深度方向上无法逐点对比，不能为修复过程的调控提供必要的准确信息；经济上由于反复的开挖、回填，导致费用高昂、耗时长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原位动态采样方法及装置，满足污染土壤和地下水修复过程中的对土壤中同一点位反复进行采样监测的要求，为修复过程的动态监控提供准确数据。
本发明提出的方法是在对污染场地进行修复前，先采用人工开挖或设备钻孔的方式挖出监测孔，并将挖孔产生的土壤1填入图1和图2所示的原位动态采样装置中，然后按图3所示的排布方式将本装置垂直安装到监测孔内。在修复过程中，当需要对监测点位的土壤中污染物浓度进行检测时，将原位动态采样装置从采样孔内抽出，对于重金属污染物，可采用手持式X射线荧光光谱(XRF)分析仪(外形为手枪形状)对准原位动态采样装置中各监测点位的土壤1直接进行无损现场扫描检测即可。之后，将原位动态采样装置重新插入采样孔中继续使用。下次采样时，重复同样的操作步骤即可。本方法一次挖孔成形，装置反复使用，不仅操作快捷方便，而且由于在深度方向上的监测点位未被扰动，满足了修复过程控制中必须提供三维空间内所有监测点位污染物浓度变化情况的要求。
本发明提出的实现上述方法的原位动态采样装置结构如下：
所述原位动态采样装置的基本构造(图1)为在一个直径20～200mm的圆柱形或矩形截面的硬塑料棒2中间开一个矩形的贯通槽，用来存放土壤1，塑料棒上还交错钻了一些小孔或狭缝，提高装置内土壤1与周围土壤的物质交换能力。为了提高装置的强度，防止在使用中变形或破裂，中间增设了肋板3，肋板的间距根据所用材质的强度确定，一般在20～100cm之间。
所述原位动态采样装置可做成模块结构(图3)，模块按长度可根据场地情况分为30cm、50cm、70cm、120cm等几种规格，根据采样孔的深度要求拼接成合适的长度。拼接方式与材料强度有关，可采用连接卡5、榫卯6、榫卯与连接卡组合7或螺纹8等多种连接方式。
所述原位动态采样装置的材质可采用强度较高的塑料、外包塑的金属、塑钢、陶瓷等，要求是不与土壤中的任何物质发生化学反应，有一定的强度，性能稳定。
所述原位动态采样方法和装置具有定位准确、可反复采样、操作便捷、费用低廉的特点。
附图说明
图1原位动态采样装置基本结构示意图1；
图2原位动态采样装置模块化可拼接结构示意图2；
图3原位动态采样装置在土壤中的安装示意图。
具体实施方式
(1)根据修复方案要求，在修复场地内采用人工挖掘或机械钻探方式挖掘采样孔，采样孔的孔径要稍大于图1和图2所示的原位动态采样装置的外径，采样孔的深度由修复方案确定。挖孔时挖出的土壤要按深度顺序摆放，以便第(3)使用；
(2)根据采样孔的深度，选择不同长度的原位动态采样装置，对于较深的采样孔，可采用图2所示的模块拼接形式加长采样装置长度；
(3)将第(1)步中挖出的土壤按按原有的上下顺序依次填入采样装置中间的空腔内，并压实抹平；
(4)在装置上标出该监测孔中各监测点位的深度位置；
(5)将采样装置按图3所示垂直插入采样孔内，注意土面要与修复时污染物迁移的方向垂直，以便污染物可以贯穿采样装置中的土壤。最后用剩下的土将采样装置与采样孔壁之见的缝隙填满压实；
(6)修复一段时间后，需要进行采样监测以评估修复效果时，将采样装置从土中抽出，使用无损检测仪器(如：XRF)在标出的监测位置依次进行检测；
(7)将采样装置按图3的方式重新插回到采用孔内，并对周围土壤进行适当击实，以使采样装置内的土壤与采样孔壁保持接触。第一轮采样监测结束；
(8)修复过程中以后各轮的监测重复步骤(6)-(7)即可。通过对各个监测孔内各点监测数据的分析，可以发现目标污染物在整个修复场地三维空间的变化情况，对各点的修复效率进行动态评估，确定哪些地方需要继续进行修复、哪些地方已达到要求可以提前终止修复。
Claims (2)
1.一种污染土壤和地下水修复过程中原位动态采样监测方法；
其特征在于：先采用人工开挖或设备钻孔的方式在土壤中挖出监测孔，并将挖孔产生的土壤按原有的上下顺序填入原位动态采样装置中，标出该监测孔中各监测点的深度位置，然后将原位动态采样装置垂直安装到监测孔内，最后用挖孔产生的土将采样装置与监测孔之间的缝隙填满压实；在修复过程中，当需要采样检测时，将采样装置从监测孔内抽出，使用无损监测仪器(如：使用手持式X射线荧光光谱(XRF)分析仪检测土壤中重金属的浓度)对准采样装置中各监测点位的土壤直接进行无损检测即可，检测后，将采样装置重新插入监测孔中继续使用，下次采样时，重复同样的操作步骤即可。
2.实现权利要求1所述方法的原位动态采样装置；
其特征在于：该装置的基本构造为在一个直径20～200mm的圆柱形或矩形截面的硬塑料棒中间开一个矩形的贯通槽，用来存放土壤；塑料棒上还交错钻了一些小孔或狭缝，提高装置内土壤与周围土壤的横向物质交换能力，如：水、电解质等；为了提高装置的强度，防止在使用中变形或破裂，中间增设了肋板，肋板的间距根据所用材质的强度确定，一般在200～1000mm之间，肋板中间有小孔，使上下两层土壤相连通，小孔的数量和大小与管径大小和材料强度有关，强度高、直径大的，肋板上的孔径和数量可以增大；采样装置底部也有同肋板一样的小孔，使采样器内的土壤与监测孔底部土壤相连通；该采样装置模块化制作，使用时根据监测孔的深度拼接成不同的长度，拼接方式与材料强度有关，可采用连接卡、榫卯、榫卯与连接卡组合或螺纹等多种连接方式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111012 |