场地环境所涉及的土壤与地下水通常位于地壳表层的变温带。受太阳辐射周期变化影响,场地土壤和地下水存在一定的昼夜和季节变化,但总体而言,常规的场地环境监测鲜有需要针对超过60的土壤或地下水等环境介质进行采样的情况。

  但是,在污染场地的热修复过程中,为促使污染物从污染介质上挥发或分离,土壤或地下水等污染介质被加热到显著高于常温的目标温度。其中,土壤热修复的目标温度最高可以达到500以上,而地下水热修复的目标温度最高也接近水的沸点(<100)。<>

  为有效评估污染场地的热修复进程,有必要针对加热后的土壤或地下水等污染介质进行直接热采样,通过样品检测数据分析,获取目标污染物去除程度与修复目标是否达成等相关信息。

  由于热修复环境的特殊性,土壤与地下水的热采样主要需要关注三点:一是选取合适的设备和器具,将土壤或地下水等污染介质样品直接从热环境采出;二是采用有效的技术手段,使样品快速冷却,并控制污染物损失在可接受范围;三是做好热采样过程中的工作危害分析并落实安全保障措施

  设备与器具

  场地环境调查中常用的直推式或冲击式钻机均可用于土壤热采样的钻探,具体产品形式上可分为一体式的直推或冲击钻机,以及分体或手持式的轻型钻机。在具体实践中应结合污染场地所在地区的地层条件、热修复区域钻探作业条件和热采样监测方案,选择经济有效的土壤热采样钻探方法。同时,对于直接与热环境或样品接触的采样器具或管材,需要考虑热修复的温度范围,选用适合的金属或聚四氟乙烯等耐热材质。

  地下水热修复监测井尽量在热修复开始前完成布点设计与建设,在热修复过程中可根据监测需求进行调整或补充,建设完成的监测井应在热修复完成之前保持完好。场地环境调查中常用的地下水监测井钻探设备均可用于地下水热修复监测井的建设,包括螺旋钻机、空心螺旋钻机和冲击式钻机等。同样,对于直接与热环境或样品接触的采样器具或管材,需要选用适合的金属或聚四氟乙烯等耐热材质。

  样品快速冷却

  为避免土壤或地下水样品因为高温造成污染物大量损失,带热采出的土壤或地下水样品需要在相对密闭的取样器具或管材中快速冷却至环境温度后,再进行样品采集与装瓶。

  土壤热采样过程中,将采有土壤样品的采样管或取土器迅速放入冰浴槽中进行快速冷却,冰块融化产生的水在槽底开孔排出;地下水热采样过程中,将采样出水管与冰水浴槽相连,通过槽内盘管与冰水充分换热后实现快速冷却。

  工作危害分析与安全保障措施

  由于采样环境与采样介质的高温状态,热采样过程中的工作危害风险相比通常的场地环境调查采样更高,需要有针对性地做好安全保障措施。

  热采样作业安全规程

  ▼ 钻探点位及作业区域设置围挡与安全警示标识,围挡和安全警示标识的材质应符合防火阻燃要求。

  ▼ 钻探前停止原位热修复加热系统的运行,同时利用原位热修复的真空抽提系统控制钻探点位附近土壤维持在微负压状态。

  ▼ 设置轴流风机针对钻探点位进行强制通风。

  ▼ 利用便携仪器检测钻探环境中有机物气体浓度并及时响应,必要时停止钻探。

  ▼ 地下水热采样监测井设置钢制井盖,井头保持气体流通,防止开盖后压力骤降发生闪蒸。

  ▼ 热采样作业人员应全程佩戴耐高温个人防护用品,降低高温伤害风险,避免吸入摄入污染物或与污染土壤或地下水直接接触。此外,应根据作业时长进行采样人员轮换。

  结语

  国内污染场地修复行业方兴未艾,在国外应用成熟的热修复技术在国内具有广阔的应用前景,针对热修复过程中的热采样技术也在应用中不断发展,值得从业者密切关注。