水文地质勘察技术
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1.1.5 岩、土、水样采集及相关要求

1.1.5.1 水样采集、分析与要求

(1)采集的水样应均匀,具有代表性。取样时,先用待取水样将水样瓶涮洗2~3次,再将水采集于瓶中。所采集的水样不得受到任何污染。

(2)对于自喷的泉水,可在涌水处直接采样。从抽水井取样时,应先开动水泵将停滞在抽水管内的水抽出,并用新鲜水更换2~3次之后再取样。为取样专门开凿钻井时,应尽量不用水冲洗钻孔。并待停钻且井内水位稳定后再进行取样。如果钻孔用水冲洗过,必须先抽水,然后再取样。深井、定深和分层取样时,应采用专门器具。

(3)取平行水样时,必须在相同条件下同时采集,容器材料也应相同。

(4)采集的每个样品,均应在现场立即用石蜡封好瓶口,并贴上标签。标签上应注明样品编号、采样日期、水源种类、岩性、浊度、水温、气温,如加有保护剂,则应注明加入的保护剂的名称及用量和测定要求等。

1.水分析类型及其测定项目

(1)简分析其项目有pH值、游离二氧化碳、氯离子、硫酸根、重碳酸根、碳酸根、氢氧根、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、总硬度及溶解性固体总量等。采样体积为0.5~1L。

(2)全分析其项目除简分析项目外,另增加铵离子、全铁(二价铁离子和三价铁离子)、亚硝酸根、硝酸根、氟离子、磷酸根、硅酸及化学需氧量等项目。采样体积为1~2L。

(3)专项分析指根据地质工作和用水目的,需要分析全分析项目以外的其他顼目,如气体成分、微量元素、有毒有害组分、有机物、放射性元素及同位素等。

(4)现场分析水中某些极易变化的成分,如pH值、游离CO2img、Eh值和水的某些物理指标等,要在现场进行测定。

碳酸和重碳酸型泉水中的游离二氧化碳、重碳酸根、pH值、钙、镁、铁(二价和三价)等,只有在现场进行测定,才能获得准确的结果。

2.水样的保存方法和要求

由于水中化学组分极易发生变化,采样时必须根据欲测组分的性质,选择适宜的保存样品方法。应当指出,这些保存水样的方法只能延缓样品中的物理、化学及生物作用,而不能控制其完全不发生变化。

(1)原水样。有些待测组分,不需或不能采用向样品中加入化学试剂的方法来保存在目前不具备冷冻或深冻保存的条件下,只能控制从采样到测定的时间间隔。

1)测定亚硝酸根、游离二氧化碳、pH值等项目的样品,如限于条件不能在现场测定时,则要求采样后立即送实验室。实验室在收到水样的当天,开瓶立即测定,并在1天内全部测定完毕。

2)测定铵、化学需氧量(COD)的样品,采好后立即送实验室;实验室收样后,必须在3天内测定完毕。

3)测定溴、碘、氟、氯离子、重碳酸根、碳酸根、氢氧根、硫酸根、硝酸根,硼、钾、钠、钙、镁、砷、钼、硒、铬(六价)及硅酸(小于100mg/L)等项目的样品,采好样后应尽快送到实验室;实验室必须在10天内分析完毕。

(2)酸化水样。供测定微量金属元素及磷酸根、硅酸(大于100mg/L)等项目。取容积为1L的清洁硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶,先用经0.45μm滤膜过滤的待测水样涮洗2~3次,然后加入硝酸溶液(1+1)5mL。再把过滤后的水样装入取样瓶中,摇匀,应使水样pH值小于2。用蜡封好瓶口,送实验室分析。实验室收样后,必须在10天内分析完毕。

供测定As、Mo、Se的水样,应经0.45μm滤膜过滤后加盐酸酸化,使pH值不大于2,约需500mL,装入硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶中。

水样瓶盖,绝不能用橡皮塞,密封时严禁用橡皮膏缠封;进行采样时,采样人员禁止使用护肤化妆品,以防污染。

(3)碱化水样。供测定挥发性酚类和氰化物用。用1L硬质玻璃瓶取满水样,立即加入20%氢氧化钠溶液5mL(或固体氢氧化钠1g),摇匀,使水样pH值大于12,用石蜡密封,在阴凉处保存。在24h内送到实验室,并在43h内分析完毕。

(4)测定高铁和亚铁的水样。要求测定二价和三价铁时,须用聚乙烯塑料瓶或硬质玻璃瓶取水样250mL,加硫酸溶液(1+1)2.5mL,硫酸铵0.5~1.0g,用石蜡密封瓶口,送实验室检测,允许存放时间最多不得超过30天。

(5)测定侵蚀性二氧化碳的水样。测定侵蚀性二氧化碳的水样,应在采取简分析或全分析样品的同时,另取一瓶250mL的水样,加入2g经过纯制的大理石粉末(或碳酸钙粉末),瓶内应留有10~20mL容积的空间,密封。与原水样同时送检。

(6)测定硫化物的水样。在500mL的玻璃瓶中,先加入20%乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液[c(NaOH)=1mol/L]1mL,然后将瓶装满水样,盖好瓶盖,反复振摇数次,再以石蜡密封瓶口,贴好标签,注明加入乙酸锌溶液及氢氧化钠溶液的体积,送检。

(7)测定汞的水样。用硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶,取水样500mL,加浓硝酸25mL,重铬酸钾0.25g。摇匀,密封,送检。允许保存时间7天。

(8)测定有机农药残留量的水样。取水样3~5L于硬质玻璃瓶中(不能用塑料瓶),加硫酸[c(1/2H2SO4)=5mol/L]10mL酸化,使水样pH值不大于2,摇匀,密封,低温保存。

(9)测定氢氧同位素的水样。取水样100mL于硬质玻璃瓶中(尽量注满,不留空隙),密封,送实验室供测定氢、氧稳定同位素。取水样500mL于玻璃瓶中,密封,记录取样日期(年、月、日),供测定氚。

(10)测定总α、总β放射性的水样。取水样3L于硬质玻璃瓶或聚乙烯塑料瓶中,加硝酸溶液(1+1)10mL,摇匀,密封。

3.送样要求

(1)水样采取后,应存放在阴凉处,并及时送实验室。在运送过程中,应注意防震、防冻、防晒。

(2)采取的样品需要加入保护剂时,必须严格按照规定操作,包括加入试剂的剂量、浓度、加入的顺序和方法等。

(3)送样单位送样时,应详细填写送样单(表1.23);实验室接收样品时,要检查核对,编号登记,见表1.24。

表1.23 水分析送样单

表1.24 水样标签

1.1.5.2 岩、土样采集

为了解测区岩土体水理性质,一般通过采集样品进行室内试验取得。除了在地面水文地质调查测绘中取试样外,主要是在钻孔中采取。

从取样角度来说,需要考虑取样的位置、数量和技术问题。岩土体一般为非均质体,其性状指标是一定空间范围内的随机变量。因此取样的位置在一定的单元体内应力求在不同方向上均匀分布,以反映趋势性的变化。

样本的数量关系到总体特性指标的精确度和可靠度,为了保证所取试样符合试验要求,须采用合适的取样技术。

本节主要讲述钻孔取土操作。

1.钻进要求

(1)使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时,应在预计取样位置1m以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方式。

(2)在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁,应注意旋入套管时管靴对土层的扰动,且套管底部应限制在预计取样深度以上大于3倍孔径的距离。

(3)应注意保持钻孔内的水头等于或稍高于地下水位,以避免产生孔底管涌,在饱和粉、细砂土中尤应注意。

2.取样要求

(1)到达预计取样位置后,要仔细清除孔底浮土。孔底允许残留浮土厚度不能大于取土器废土段长度。清除浮土时,需注意不致扰动待取土样的土层。

(2)下放取土器必须平稳,避免侧刮孔壁。取土器入孔底时应轻放,以避免撞击孔底而扰动土层。

(3)贯入取土器力求快速连续,最好采用静压方式。如采用锤击法,应做到重锤少击,且应有导向装置,以避免锤击时摇晃。饱和粉、细砂土和软黏土,必须采用静压法取样。

(4)当土样贯满取土器后,在提升取土器前应旋转2~3圈,也可静置约10min,以使土样根部与母体顺利分离,减少逃土的可能性。提升时要平稳,切忌陡然升降或碰撞孔壁,以免失落土样。