監測井地下水採樣方法

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監測井地下水採樣方法

 

一、方法概要

 

  本方法係以抽水泵或貝勒管(Bailers)為採樣設備,在品保品管的規範下,進行地下水採樣,以確保採得具有代表性之地下水水樣。

二、適用範圍

 

  本方法適用於依「地下水水質監測井設置規範」設置之監測井採樣。

三、干擾

 

(一)以貝勒管洗井(Purge water)時,宜緩緩於井管中上昇或下降,否則因活塞現象,將造成濁度增加之干擾。

(二)以抽水泵洗井時,汲水速度過大,亦會造成濁度增加及氣提作用等干擾。

(三)採樣設備若無適當之清洗,將造成干擾,甚至造成井與井之間的交互污染。

(四)當有不互溶的有機液體存在於水中時,可能於採樣同時被採集,因而造成干擾。採樣時若發現有不互溶有機相存在,應記錄於採樣紀錄表。(註 1

(五)採樣之規劃通常與檢測項目及濃度有關,尤其對低濃度之揮發性有機物應更為謹慎,避免受到干擾而影響其測值。

四、設備及材料

 

(一)攜帶式 pH 計:在 25 ℃ 下,其解析度需可達 0.01 單位,附有溫度補償裝置。

(二)攜帶式導電度計:附有溫度補償裝置。

(三)攜帶式溶氧計:執行揮發性有機物採樣時需備用,附有溫度及鹽度補償功能。

(四)攜帶式氧化還原電位計:執行揮發性有機物採樣時需備用。

(五)樣品容器:依據水質檢測方法總則 - 保存篇 NIEA W102 之規定,使用適當之容器。

(六)水位計:應採用電子偵測式水位計,材質應具化學鈍性且不易對分析物造成吸附或脫附者為宜,其刻度需可讀到 0.1 cm,或採用其他功能相當之水位計。

(七)洗井設備:以貝勒管洗井或選用可調整汲水速率之抽水泵,其材質應具化學鈍性,汲水時不致產生氣提、氣曝作用及濁度增加等現象者為宜,建議可選用氣囊式泵或離心泵,其表現較佳。

(八)採樣設備:使用可調整速率之抽水泵或貝勒管(參考圖一所示)。貝勒管材質以鐵弗龍為佳,但亦可採用化學相容性材質。依需要選用單止逆閥式(Single check valve bailers)或點源式貝勒管(Point - source bailers)(參考圖二所示);若採揮發性有機物水樣時,應使用附流速調節底面流出配件(Controlled - flow, bottom emptying assembly) 之貝勒管。

(九)過濾裝置:包括塑膠或鐵氟龍固定座及濾紙。

(十)水流元(Flow cell 或 Flow through chamber):於量測水質時,為避免水樣因接觸空氣或擾動造成水質不穩定之問題,用以測得穩定之水質參數。水流元之設計汲出水應從其底部進流,由頂部流出。其係作為承裝水質量測儀器之密封容器,建議特別是在量測溶氧及氧化還原電位時使用。其材質應具化學鈍性且不易對分析物造成吸附或脫附者為宜。水流元使用時須將水流元及水質量測儀器電極上滯留之空氣或氣泡排除,以避免因空氣或氣泡存在造成水質量測干擾。使用時,並須注意水進流速率勿過大或附有擋板之裝置,以避免水流直接衝擊儀器電極。

五、試劑

 

(一)試劑水:去離子蒸餾水。

(二)保存劑:請參照環保署公告方法 NIEA W102 (註 2)及各待測物之標準方法。

(三)pH 計標準緩衝溶液:校正用,配製法如註 3,保存期限為四星期。或使用市售之商品溶液,保存期限依商品規定。

(四)導電度計標準溶液:校正用,標準氯化鉀溶液,0.01 N:溶解 0.7456 g 標準級氯化鉀(105 ℃ 烘乾 2 小時)於去離子蒸餾水中,並於 25 ℃ 時,稀釋至 1000 mL。或使用市售之商品溶液,保存期限依商品規定。

(五)氧化還原電位計標準溶液:校正用,可使用市售之商品溶液,保存期限依商品規定。

六、步驟(地下水採樣作業流程,如後附之流程圖所示

 

(一)製作採樣計畫書:內容應包括:採樣地點、採樣日期及頻率、採樣人員、聯絡人電話、背景資料、採樣目的、採樣方法、採樣器材、樣品保存、品管樣品選擇與決定、安全衛生與污染防治等。

(二)安全裝備及注意事項

1.採樣人員必須對所欲採取樣品之環境背景資料有所了解,以決定所需的安全裝備,必要時應穿著防護衣及安全帽。

2.採樣設備應避免接觸任何污染源,因此,應於監測井旁備一乾淨的塑膠布以放置採樣設備。

3.建議在井水補注充足的狀況下,應避免使用貝勒管洗井,而以低流速抽水泵洗井。

(三)現場採樣前準備動作:

1.去污:以乾淨的刷子和無磷清潔劑清洗所有的器具,並用試劑水沖洗乾淨,其清洗程序,如註 4 所示。

2.填寫「地下水監測井背景調查表」及「監測井地下水採樣紀錄表」,可參考後附之表一表二格式製作。

(1)填寫計畫名稱及採樣日期。

(2)填寫採樣地點,並將井篩頂部至井口的深度填寫於「井篩深度」欄中。

(3)記錄當天之天候狀況。

(4)記錄現場環境描述。(現場環境的描述包括:井之鎖扣是否完整,有無遭受破壞之現象,若有遭破壞跡象,詳細記錄其情況。注意是否有外物入侵之可能。另外,記錄監測井附近是否有異於平常的環境情況,如積水等現象。)

(5)記錄洗井資料,包括下列項目

A.量測井管內徑(直徑)的大小,並記錄於「井管內徑」欄中。

B.用水位計量測地下水位面至井口的深度(註 5),應讀至 0.1 cm,並記錄在「水位面至井口深度」欄中。

C.再將水位計之探針沉至井底,量測井底至井口的高度,並將此記錄於「井底至井口深度」欄中。

D.拉起水位計時,觀察是否有泥沙附著在水位計之探針上,若有此現象,記錄在「地下水採樣紀錄表」的附註中。

(6)計算井水深度:

井水深度(m)= 井底至井口深度 - 水位面至井口深度。

並將其記錄於「井水深度」欄中。

(7)記錄井水體積

計算井水體積: 直徑 2 吋監測井 井水體積(L)= 2.0 × 井水深度(m)。

直徑 4 吋監測井 井水體積(L)= 8.1 × 井水深度(m)。

(8)記錄抽水泵的型式、型號及抽水速率。

(9)記錄抽水泵的抽水方法(定量或變量抽水)。將抽水泵放置於井篩之位置,並記錄抽水泵進水口放置位置,記錄於「泵進水口深度」欄中。

(10)若採微洗井方式,應記錄井篩長度(m)及水位洩降(m)。

(11)若使用水流元應記錄水流元容積(L)及現場儀器量測頻率(分鐘 / 次)。

3.現場量測儀器校正:

校正 pH 計及導電度計。若需採揮發性有機物水樣時,校正攜帶式溶氧計及攜帶式氧化還原電位計。將校正資料記錄於地下水採樣紀錄表中。

(四)洗井

1.洗井原則:洗井主要目的乃於採樣前以適當流率汲取地下水,抽換監測井中之滯留水,以取得代表性地下水樣品。對補注速率較佳之監測井,其汲水速率應小於補水速率,即避免洗井時,水位有明顯洩降。但對於揮發性有機物之採樣,其汲水速率以不造成濁度增加、氣提作用、及氣曝作用等現象之小流量汲水,即表示汲水速率應小於補水速率。

2.井柱水體積置換法(Well volume approach):洗井時可採用抽水泵或貝勒管進行,建議使用可調整汲水速率之泵較能節省時間,洗井汲水速率宜小於 2.5 L / min,以適當流速抽除 3 至 5 倍的井柱水體積,大致可將井柱之水抽換,以取得代表性水樣。

3.若以抽水泵洗井與採樣時,汲水位置為井篩中間部位(當水位高於井篩頂部時)、井內水位之中點(當水位低於井篩頂部時)、或改採用貝勒管(當井內水位較低,為避免汲入井底之泥沙時),原則上於洗井過程中儘量避免大幅降低井內水位。

4.若以貝勒管洗井時,汲水位置為井管底部(註 6)。

5.微洗井(Micro purge):

(1)本法需使用可調整汲水速率之抽水泵,並能將汲水速率穩定控制於 0.1 ~ 0.5 L / min ,適用之抽水泵型式包括:氣囊式泵或離心泵等。惟離心泵不適合作為揮發性有機物樣品之採樣設備。

(2)設置抽水泵時,應緩緩將抽水泵下降放置定位,並儘量避免擾動井管水,以免造成汲出水之濁度增加,因而增加洗井時間。

(3)設定汲水速率應從最小流量開始,慢慢調整汲水流量控制於 0.1 L / min(汲水速率通常視監測井附近之地質、水文條件而定),每隔 1 至 2 分鐘量測水位一次,直到水位達到平衡為止。

(4)洗井期間須量測井中水位,並確認水位洩降未超過 1 / 8 倍井篩長,須於採樣紀錄表中記錄汲水速率及水位深度。

(5)以微洗井方式汲水,井中水位洩降未超過 1 / 8 倍井篩長,且量測之水質參數達到穩定後,即可進行採樣工作。

6.開始洗井時,以小流量抽水,記錄抽水開始時間,同時量測並記錄汲出水的 pH 值、導電度及現場量測時間。採集揮發性有機物樣品增加執行溶氧、氧化還原電位之量測。同時觀察汲出水有無顏色、異樣氣味及雜質等,並作記錄。
洗井過程中需繼續量測汲出水的水質參數,同時觀察汲出井水之顏色、異樣氣味,及有無雜質存在,並於洗井期間現場量測至少五次以上,直到最後連續三次符合各項參數之穩定標準,其量測值之偏差範圍如下:

水質參數

穩定標準

pH

± 0.2

導電度

± 3 %

溶氧

符合 ± 10 % 或 ± 0.2 mg/L 其中之一

氧化還原電位

± 20 mV


 

若已達穩定,則可結束洗井。洗井時,汲出水確認有污染可能時(特別是污染場址之汲出水),則不可任意棄置或與其他液體混合,須將汲出的水置於容器內,並俟水樣檢測結果後,決定處理方式。

7.現場儀器量測頻率:

(1)井柱水體積置換之洗井方式:汲出水約 1 至 1.5 倍井柱水體積之水時,量測第一次水質參數,然後每汲出 0.5 倍井柱水體積之水時再量測乙次。

(2)微洗井方式:

A.若在水流元中量測水質參數,則可依水流元容積與汲水速率決定量測頻率,以確保每次測量水流元內之水樣已充分更新。例如:水流元之容積為 500 mL ,汲水速率為 0.25 L / min,則量測之時間間隔至少為 2 分鐘。

B.若非於水流元中量測水質參數,量測之時間間隔至少 5 分鐘。

8.洗井時若使用水流元量測水質參數,當水質達到穩定後,進行採樣時須將水流元拆離或繞流(Bypass)。

9.洗井時,若以 0.1 ~ 0.5 L / min 速率汲水,水位洩降超過1 / 8 倍井篩長,則應由設井時之岩心取樣(Core sampling)紀錄判斷該含水層是否屬低滲透性地層。若屬低滲透性含水層,則將汲水泵置於井管底部附近以較大之汲水速率將井內積水抽除,待水位回升後採集新鮮水樣。若非屬低滲透性含水層,則可能井篩產生阻塞,須進行完井作業後再重新採樣。

10.以貝勒管洗井時,因溶氧與氧化還原電位不易達到穩定標準,需抽除至少三倍井柱水體積之水量,才可以停止洗井。

11.洗井完成時,量測此時地下水位面至井口的高度,並記錄於「洗井結束時水位面至井口深度」欄中。

12.所有洗井工作完成後,須以乾淨的刷子和無磷清潔劑清洗洗井器具,並用去離子水沖洗乾淨。所有清洗過器具的水須置於裝「清洗器具用水」的容器中,不可任意傾倒或丟棄。

(五)採樣

1.採樣應在洗井後兩小時內進行為宜,若監測井位於低滲透性地層,洗井後,待新鮮水回補,應儘快於井底採樣,較具代表性。

2.如以貝勒管採樣,宜將貝勒管放置於井篩中間附近取得水樣,且貝勒管在井中的移動應力求緩緩上升或下降,以避免造成井水之擾動,造成氣提或曝氣作用。

3.檢測項目中有揮發性有機物者,以抽水泵採樣其速率應控制在 0.1 L / min 以下,並確認管線中無氣泡存在以避免揮發性有機物逸散,或改以貝勒管採樣,惟需注意抽水泵或貝勒管於井管中移動所造成之擾動問題。其採樣設備材質應以鐵弗龍為佳,且貝勒管應採用控制流速底面流出配件,使水樣由貝勒管下的底面流出配件之噴嘴流出,採樣步驟請依照揮發性有機物檢驗方法之規定辦理。

4.如以原來洗井之抽水泵採樣,則俟洗井完成或水質參數穩定後,在不對井內作任何擾動或改變位置的情形下,維持原來洗井之低流速,直接以樣品瓶接取水樣。(註:不適合揮發性有機物之樣品)

5.開始採樣時,記錄採樣開始時間。並以清洗過之抽水泵或貝勒管及其採樣管線,取足量體積的水樣,裝於樣品瓶內。並填好樣品標籤,貼在樣品瓶上。

6.裝瓶順序,建議應依待測物之揮發性敏感度之順序安排,如下所示。

(1)揮發性有機物,總有機鹵素。

(2)溶解性氣體及總有機碳。

(3)半揮發性有機物。

(4)金屬及氰化物。

(5)主要水質項目之陽離子及陰離子。

(6)放射性核種。

7.汲水器操作方法,依其使用說明書或標準操作程序操作。

(六)樣品保存

1.地下水樣品若有懸浮固體,應於現場進行過濾(請參照 NIEA W210)。以避免延長過濾時間,地下水樣品可能因化學作用(如氧化沉澱)而增加水中膠體或細微顆粒後,此時再予過濾之水樣將不具代表性。

2.進行現場過濾時,採樣設備如為抽水泵,建議於線上直接過濾;採樣設備如為貝勒管,則可於貝勒管底部裝上一過濾裝置直接加壓過濾。

3.水樣保存方法,請參照環保署公告方法 NIEA W102 之規定(註 2)。

七、品質管制

 

(一)採樣時為確保樣品之品質,尤其是揮發性有機物或低濃度之檢測,應配合採取如下之採樣空白樣品,並視需要或依採樣計畫書之要求,選擇執行檢驗或儲存備查使用:

1.現場空白:將不含待測物且類似樣品基質的樣品(如試劑水)於檢驗室配製,裝入樣品瓶密封後,攜至採樣地點,曝露於相同採樣狀況下(如打開瓶蓋、加入保存劑等),再與採樣之樣品一同攜回檢測,此可用於判知採樣、運送過程之污染。每一場址須採一個現場空白。

2.設備空白:採樣前,應對採樣設備(抽水泵或貝勒管) 做一設備空白,其方法是將試劑水導入清潔之採樣設備及其採樣管線中,再將試劑水移入樣品瓶中,依規定加入保存劑後,密封之,再與樣品一起攜回實驗室分析,可用於判知採樣設備是否污染情形,如為可棄式採樣設備,並經確認未受污染時,則可不作設備空白。每一口井須採一個設備空白。

3.運送空白:不含待測物之試劑水,於檢驗室配置裝入樣品瓶密封後,攜至現場再與其它採集之樣品送回檢驗室檢測,過程中均不打開,可用於判知運送過程之污染情形。每一行程須採一個運送空白。

(二)採樣過程應確實逐欄填寫「地下水採樣紀錄表」。

(三)所有樣品之運送應使用堅固容器盛裝,避免破損,並提供適當冷藏,以保持水樣的新鮮度。

八、參考資料

 

(一)USEPA, RCRA Ground - Water Monitoring:Draft Technical Guidance, pp7 - 1 ~ 7 - 32, November 1992.

(二)USEPA, Evaluation of Sampling and Field - Filtration Method for the Analysis of Trace Metals in Ground - Water, EPA / 600 / R - 94 / 119, October 1994.

(三)USEPA, Low - Flow(Minimal Drawdown)Ground - Water Sampling Procedures, EPA / 540 / S - 95 / 504, 1996.

(四)USEPA, Ground - Water Sampling Guidelines for Superfund and RCRA Project Managers, EPA / 542 / S &ndash 02 / 001, 2002.

(五)ASTM, D4448 - 85a, Standard Guide for Sampling Groundwater Monitoring Wells, 1992.

(六)ASTM, D6771, Standard Practice for Low - Flow and Sampling for Wells and Devices Used for Ground - water Quality Investigation, 2002.

(七)Example of Field Protocol for Sampling a Monitoring Well, Principles of Contaminant Hydrogeology, 1996.

(八)行政院環境保護署, 飲用水採樣檢測方法建立與驗證 - 地下水標準採樣方法之建立, EPA &ndash 86 &ndash 1302 &ndash 09 &ndash 02 - 01, 1996。

(九)行政院環境保護署, 深層大口徑監測井地下水採樣方法訂定, EPA &ndash 92 &ndash 1601 &ndash 02 - 08, 2004。

 

註 1:貝勒管內採集之不互溶有機相厚度,並不等同於不互溶有機相在地下含水層中之厚度。

註 2:本文引用之公告函及方法之內容及編碼,以環保署最新公告者為準。

註 3:pH 標準緩衝溶液配製表

 

 

標準緩衝溶液

在 25 ℃ 的 pH 值

在 25 ℃ 每 1000 mL 水溶液所需要之化學物重量

主要標準緩衝溶液:

飽和酒石酸氫鉀緩衝溶液(Potassium hydrogen tartrate )

3.557

>7 g 無水酒石酸氫鉀 (KHC4H4O6) *

檸檬酸二氫鉀緩衝溶液(Potassium dihydrogen citrate )

3.776

11.41 g 無水檸檬酸二氫鉀( KH2C6H5O7)

苯二甲酸鹽緩衝溶液(Potassium hydrogen phthalate )

4.004

10.12 g 無水苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4

磷酸鹽緩衝溶液
(Potassium dihydrogen phosphate + disodium hydrogen phosphate)

6.863

3.387 g 無水磷酸二氫鉀(KH2PO4-)+3.533 g 無水磷酸 氫二鈉(Na2HPO4-)**

磷酸鹽緩衝溶液
(Potassium dihydrogen phosphate + disodium hydrogen phosphate)

7.415

1.179 g 無水磷酸二氫鉀(KH2PO4-)+4.303 g 無水磷酸氫二鈉(Na2HPO4-)**

四硼酸鈉(硼砂)緩衝溶液
(Sodium borate decahydrate)(Borax)

9.183

3.80 g 10分子結晶水四硼酸鈉(Na2B4O7.10 H2O)

碳酸鹽緩衝溶液
(Sodium bicarbonnate + Sodium carbonate)

10.014

2.092 g 無水碳酸氫鈉(NaHCO3-)+ 2.640 g 無水碳 酸鈉(Na2CO3

次要標準緩衝溶液:

季草酸鉀緩衝溶液
(Potassium tetroxalate dihydrate)

1.679

12.61 g 2分子結晶水季草酸鉀(KH3C4O8.2H2O)

飽和氫氧化鈣緩衝溶液
(Calcium hydroxide)

12.454

> 2 g 氫氧化鈣(Ca(OH)2) *

* 剛超過溶解度之量

** 使用剛煮沸(Freshly Boiled)並經冷卻後之蒸餾水配製即為(不含二氧化碳)之配製水

註 4:採樣前先進行下述之清洗步驟:

1.用無磷清潔劑擦洗採樣設備。

2.用試劑水沖乾淨。

3.用甲醇清洗。

4.陰乾或吹乾。

需清洗之設備,應包括:水位計、貝勒管、手套、繩子、抽水泵、汲水管線。

註 5:如果所測量之地下水位面深度之數據,將被用作日後判定此區域地下水流向之用時,則建議先量測區域內之所有監測井或水位觀測井的地下水位面深度,然後再逐口進行地下水採樣,以免地下水位面受潮汐或其他因素影響而造成誤差。

註 6:洗井時應避免產生過大洩降。過大洩降迫使遠處含水層地下水流向井中,造成水質空間混合,此時井柱中之水不代表監測井位置之水樣。

 

表一:地下水監測井背景調查表

 

一、井址:

二、井號:

三、附近可能之污染源描述:

  1.                    距離:         ?

  2.                    距離:         ?

  3.                    距離:         ?

四、地下水監測井位置簡述:(標明道路及明顯標的物並繪圖描述)

 

表二:監測井地下水採樣紀錄表

計畫名稱:           採樣日期:   年  月   日

採樣地點:           井篩深度:            ?

天候狀況:           井號:              ?

環境描述:(1)監測井鎖扣是否完整:

      是□ 否□ (情況描述: )

     (2)監測井附近環境描述:

洗井資料

井管內徑:       水位面至井口深度:   井底至井口深度:

井水深度:       井水體積:       預估洗井時間:

型式:         型號:         抽水速率:

抽水方法:       泵進水口深度:     井篩長度:

水位洩降:水流元容積:現場儀器量測頻率:

洗井開始時間:       洗井結束時間:       ?

現場量測

 (1)pH 計校正後,Buffer - 7 之讀值:【          】

 (2)0.01 N 之氯化鉀溶液於 25 ℃ 下之導電度的測值為:【        】mho / cm;
   0.01 N之標準氯化鉀溶液於 25 ℃ 下之導電度測試合格參考值為:【1343 ~ 1483】mho / cm。

 (3)溶氧計之校正,空氣校正之讀值:【          】mg/L,校正時溫度【          】℃。

 (4)氧化還原電位校正,ORP 標準液校正之讀值:【          】mV,標準液之氧化還原電位值【          】mV。

 

時間

汲水速(L / min)

水位深度
(m)

汲出水
體積(升)

pH值

導電度
(&mumho/cm)

溶氧(mg/L)

氧化還原電位
(mV)

洗井水觀察 (水色、色味、雜質&hellip)

(洗井前)

 

 

 

 

 

 

 

 

(洗井中)

 

 

 

 

 

 

 

 

(洗井中)

 

 

 

 

 

 

 

 

(洗井中)

 

 

 

 

 

 

 

 

(洗井中)

 

 

 

 

 

 

 

 

(洗井後)

 

 

 

 

 

 

 

 

(採樣時)

 

 

 

 

 

 

 

 

汲出水總體積:         洗井結束時水位面至井口深度:    ?

採樣資料:

採樣器材:    採樣方法:    採樣器放置深度:    ?

開始時間:             結束時間:         ?

附註:

                           採樣人員:       ?

 

 

圖一 貝勒管及其配件

圖一 貝勒管及其配件

 

 

圖二 貝勒管構造示意圖

圖二 貝勒管構造示意圖

 


 

監測井地下水採樣作業流程圖

監測井地下水採樣作業流程圖

本文取自行政院環保署檢測方法公告事項
中華民國94年12月14日環署檢字第0940101385號公告
自中華民國95年3月15日起實施
NIEA W103.53B

 

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