土壤气监测技术-环境监测来源：武汉中地大环境地质研究院 发布日期：2021-07-13 浏览量：
土壤气采样点的布置应该和土壤与地下水采样点布设方案同时考虑，可在土壤与地下水采样过程中完成土壤气监测井的建井。
土壤气采样点应重点布设于土壤及地下水挥发性有机物潜在污染区域。
评估挥发性有机物污染对场地内正在使用或未来计划重复使用的建筑内受体的健康风险，应在建筑物室内地板下布设土壤气采样点。其中应至少有1个点布置于室内空间的中央位置，其余采样点可布置在墙体附近，但与墙体的距离应不大于1.5 m。无法进入的建筑物，可在墙体四周布设土壤气采样点，采样点与墙体应尽量靠近，但距离应不小于1.0 m。
土壤气采样点的布设数量应足以表征场地的污染现状，其中，土壤气确认采样阶段每个污染地块应布设不少于3个土壤气采样点。详细采样阶段可采用网格布点，最少采样点数量可按照HJ25.2中详细采样阶段土壤采样点数量的最低要求执行，并应在重污染区适当加密采样。
评估挥发性有机物污染对场地内正在使用或未来计划重复使用的建筑内受体的健康风险，建筑物室内地板下土壤气采样点数量应至少满足以下要求：
a) 建筑物室内面积小于100 m2，地板下土壤气采样点的数量应不少于2个，其中1个采样点布设于室内空间的中央，另1个采样点布设于邻近重污染区一侧的墙体附近，与墙体的距离不应大于1.5 m；
b) 建筑物室内面积大于100 m2而小于1000 m2，应确保每100 m2范围内的地板下土壤气采样点的数量不少于1个，并且至少有1个采样点布设于室内空间的中央，至少有1个采样点布设于邻近重污染区一侧的墙体附近，且与墙体距离不大于1.5 m；
c) 建筑物室内面积大于1000 m2，应确保每200 m2范围内的地板下土壤气采样点的数量不少于1个，并且至少有1个样布设于室内空间的中央，至少有一个点布设于邻近重污染区一侧的墙体附近，且与墙体距离不大于1.5 m；
d) 建筑内部分隔成相对独立且相互隔绝的单间，室内地板下土壤气最少采样点数量的确定应按各独立单间的面积确定；
e) 无法进入室内采集地板下土壤气，可沿建筑物四周外墙布设土壤气采样点。每堵墙附近土壤气采样点的数量不少于1个。墙体长度大于15 m，土壤气采样点间距不应大于15 m。建筑物仅有部分处在潜在污染区，可仅在临近污染区的墙体外侧布设土壤气采样点。
可利用土壤采样过程形成的钻孔进行土壤气采样，土壤气探头的埋设深度应结合污染物埋深及土壤岩性确定，且应将土壤气探头埋设在现场挥发性有机物便携检测设备读数及土壤和地下水样品检测结果较高的位置。
需根据土壤气中挥发性有机物浓度预测该区域室外呼吸途径或未来建筑物室内呼吸途径的健康风险，整个纵剖面应至少布设2个土壤气采样点，其中1个采样点的深度应布设在地面以下1.5 m处，另1个采样点的布设深度应考虑场地污染源特征，具体要求如下：
a) 区域内污染源仅为非饱和带土壤，该采样点可布置在污染源土层的正上方；
b) 区域内污染源仅为地下水，紧邻污染源的采样点应布设在地下水最高水位以上，且高于毛细带不应小于1 m；
c) 以上两种污染源特征情形下，如果污染源埋深大于4.5 m，应在纵剖面上至少增加1个土壤气采样点，确保相邻采样点间距不大于3 m；
d) 整个纵剖面的土壤及地下水均污染，该采样点应布设在污染最重的区域。污染土层大于4.5 m， 应在纵剖面上至少增加1个采样点，确保相邻两个土壤气采样点的间距不应大于3 m；
e) 相邻两个土壤气监测点浓度相差2~3个数量级，应在这两个监测点距离的中间位置增设一个土壤气监测点；
f) 已知未来建筑物底板的确切埋深，应在该深度以下0.3 m范围内增加一个采样点。
采集潜在污染范围内建筑物室内底板以下土壤气并以此计算现有建筑室内呼吸途径的健康风险，土壤气采样深度应紧贴底板的下表面，距离底板下表面的应不大于0.5 m。室内地板为自然土壤，土壤气采样点的深度应不小于1.0 m。
未能进入建筑室内而只能通过建筑外墙周围土壤气的结果预测室内呼吸暴露途径的健康风险，土壤气的采样深度应与待评估建筑室内底板下表面埋深一致，埋深小于1.5 m，采样深度应调整至1.5 m。
土壤气检测数据用于评估当前用地现状情形下挥发性有机物室外呼吸暴露途径的健康风险，土壤气采样深度应设置在地表以下1.0 m~1.5 m处。
井结构设计
土壤气监测井结构应至少满足以下技术要求：
a) 典型土壤气监测井结构可参见附录F，可根据具体场地的水文地质条件进行调整；
b) 土壤气探头可用割缝管或开孔管制作，探头长度不应大于20 cm，直径可根据钻孔直径确定，建议不大于5 cm，应由惰性材质组成；
c) 探头周围应埋设一定厚度的石英砂滤料，滤料的直径应根据探头割缝宽度或开孔直径确定，滤料装填高度应高出探头上沿不小于10 cm；
d) 滤料之上应填厚度不小于30 cm的干膨润土，干膨润土之上填膨润土泥浆；
e) 一个土壤钻孔中仅埋设一个土壤气探头，膨润土泥浆应填至距离地面50 cm处，待其干固后继续填水泥砂浆至高出地面不小于10 cm，高出地面部分应做成锥形坡向四周，锥形地面直径不小于60 cm。同时，应在水泥砂浆中埋设一节PVC套管，套管露出地面不小于30 cm，导气管地上部分应置于套管内部，顶部用管堵盖住，采样时将管堵拧开后将采样泵与导气管连接并开始采样；
f) 导气管接口处应连接阀门，非采样时间应将阀门关闭。土壤气导气管应由惰性材料制成，不应采用低密度聚氯乙烯管、硅胶管、聚乙烯管作为导气管，管内径建议不大于4 mm；
g) 在同一个钻孔不同深度埋设多个土壤气探头，在埋设相对较浅的探头时，应在膨润土泥浆顶部先填一层厚度不小于10 cm的干膨润土，之后再埋设探头，装填石英砂滤料，不同导气管连接的土壤气探头应用不易消退的记号笔做好相应深度标记；
h) 土壤气探头、导气管、阀门的连接以及导气管采样口与采样泵的连接均应采用无油快速密闭接头，不应采用含胶的粘合剂连接。
3.2、钻探建井
土壤气监测井钻探建井应至少满足以下技术要求：
a) 按6.2节的技术要求，选择适合的钻探设备及方法；
b) 钻探过程中不应加入水或泥浆，如需采集土样，所选钻探技术还需满足挥发性有机物土壤采样对钻探技术的要求；
c) 埋设土壤气探头及各种填料的过程中，应及时测量深度，确保探头和相关填料埋设深度及厚度符合设计要求；
d) 所有监测井的建井结构均应整理成册并作为调查报告的技术附件。
3.3、成井
土壤气监测井成井过程需至少满足以下技术要求：
a) 采用空气旋转冲击钻探或超声旋转冲击钻探等对土壤扰动相对较大的方式钻孔，监测井成井后应进行成井洗井，排除钻探过程中引入的空气，使各探头周围土壤气恢复自然平衡状态；
b) 采用其它钻探方式建设的土壤气监测井，成井后可不抽气洗井，但成井至正式采样前，需有足够的平衡时间，使探头周围的土壤气恢复自然平衡状态。其中，采用直插式钻探方式建设的监测井，稳定时间应不少于2h，手动及钢索冲击钻探方式建设的监测井平衡时间应不低于48h；
c) 成井洗井过程中，应在抽气泵的排气口连接便携式气体检测仪（如便携式挥发性气体检测仪、O2/CO2/CH4便携式分析仪等），待连续三天的读数稳定后成井洗井结束。
室内土壤气监测井需至少满足以下技术要求：
a) 室内地板下土壤气监测井建设建议采用成套设备及配套材料，根据所选厂家设备的建井技术要求进行土壤气监测井的建设；
b) 室内是自然土壤地面，土壤气监测井的建井技术要求可参见室外土壤气的建井技术要求，但土壤气探头的埋深一般在1 m~1.5 m；
c) 室内土壤气监测井建井完成后，应让其平衡稳定，平衡时间应不低于48 h。
土壤气监测井建设完宜进行气密性测试。
土壤气监测井气密性测试可按如下步骤开展：
a) 按图2连接好测试系统后，开启示踪气源调节阀，使示踪气体进入密闭罩。开启气压调节阀确保密闭罩与大气联通，每隔一段时间在气压调节阀处采集密闭罩内气样，分析惰性示踪气的浓度。选用氦气作为示踪气，密闭罩内氦气体积百分数应不低于50%。采用其它示踪气，其浓度应高于对应气体现场便携式检测仪检出限至少2个数量级；
b) 待密闭罩内示踪气体浓度达到要求值后，开启真空泵进行采样并分析采集土壤气样品中示踪气体浓度，如低于10%，认为该土壤气监测井气密性符合技术要求，否则该井废弃，并在该井直径1.5m范围外新建符合气密性技术要求的土壤气监测井；
c) 所有浅层土壤气监测井（即土壤气探头埋深不大于1.5m）均应进行气密性测试，深层监测井可选择部分进行测试，测试比例不应低于10%。土壤气监测井的气密性符合技术要求，其后每次采样前不需重新进行气密性测试。气密性测试过程中相关参数应记录成册并作为调查报告的技术附件。
a）采样系统气密性测试
土壤气采样前应对采样系统气密性测试，如图1所示连接好采样系统，其中负压表和流量计通过T型接头与采样管路相连，所有连接件均采用无油连接件，不应用胶或其他粘合剂连接。
在每次采样前，均应进行采样系统气密性测试，气密性测试过程中相关参数应记录成册并作为调查报告的技术附件。
b）采样前洗井
正式采样前，需对土壤气监测井进行洗井。
1.成井洗井过程中，应在抽气泵的排气口连接便携式气体检测仪（如便携式挥发性气体检测仪、O2/CO2/CH4便携式分析仪等），并每隔2min记录读数。
2.洗井体积一般为3-5倍探头和导管的体积。
3.洗井体积未达到3-5倍探头和导管的体积而便携式气体分析仪读数稳定，可结束洗井并记录该采样点的洗井体积。
4.洗井体积达到3-5倍探头和导管的体积而便携式气体分析仪读数依然变化较大，也可结束洗井并记录洗井体积。
5.采样点周围土层岩性以粉砂、砂、卵石等高渗透性土壤为主，洗井流速可适当增大至500ml/min或1L/min，但应控制系统负压不高于2.5KPa。
6.采样点周围土层岩性以粉土、粉质粘土、粘土等低渗透性土壤为主，洗井流速应降低至100 ml/min。系统负压超过2.5KPa，记录洗井体积并立即停止洗井并关闭系统阀门，待系统压力恢复后再继续洗井，如此循环直至洗井结束。如采用这种方式依然无法完成洗井，则应废弃该采样井并在其周围1.5 m范围外重新建井，并适当增加钻孔直径以及土壤气探头周围石英砂滤料的高度。
c）现场采样
洗井结束后应立即开始采样，采样流速应不高于200ml/min，系统采样负压应不大于2.5KPa，样品采集量应根据要求的检出限及分析方法确定，但不应大于1L。采用Tedlar气袋对样品进行保存，需借助负压采样箱。Tedlar气袋应连接在负压采样箱内，通过采样泵将采样箱抽成真空进行采样，避免直接将Tedlar气袋连接至负压采样泵的排气口进行采样。
采用苏玛罐对样品进行保存，应在采样前对苏玛罐的真空度和采样流速进行调节，确保利用苏玛罐负压进行采样时流速不高于200ml/min，系统负压不大于2.5KPa。采用吸附管对样品进行保存，也应借助负压真空泵进行采样，吸附管应连接在采样泵的上游。为防止采样过程中吸附管内填料穿透，应连续串联两根吸附管。采样流速应满足所选吸附管对采样流速的技术要求，同时也不应高于200ml/min，采样系统负压不应大于2.5KPa，采样管内装填的吸附材料对目标挥发性有机物应有较好的吸附效果。
除采用注射器进行采样外，其余采样方式均应在采样系统中连接负压表及流量计，以监测采样过程中的采样流量及系统负压。
采样点附近土壤渗透性较好时，可适当增加采样速率，但不宜超过1 L/min，系统负压不应高于2.5KPa。
采样点附近土壤渗透性较差时，可降低采样速率至100ml/min，系统负压不能高于2.5KPa。如高于该值，应立即停止采样并关闭采样阀，待系统压力恢复后继续采样，如此重复直至采集的样品体积满足分析要求。
室外土壤气采样前24h内降雨强度不大于12mm，采样过程中，如发现采样管路中有明显的水蒸汽冷凝，应停止采样。
采样系统所有的连接管应由惰性材质构成，阀门、接头、三通等连接件应由金属或硬聚氯乙烯材质构成且应具备良好的气密性，不应用胶等粘合剂密封连接。
采样过程中，应记录每个采样点的空气温度、湿度、大气压、风速等气象参数以及采样体积和采样深度，同时记录每个采样点气体便携设备的读数。
d）土壤气样品采集的质控要求。
土壤气现场采样的质量控制除应严格遵照本导则对气密性检测、洗井及采样的技术要求外，还应在同一个土壤气监测点采集平行样，数量不应低于样品总量的10%。每次采样过程中还应分别设置不少于1个现场空白样、设备空白以及运输空白样。每次采集土壤气还应同时采集不少于1个大气样。如采样区域相隔较远，应在每个相对集中的区域分别采集大气不少于1个大气样品。现场利用柴油发电机给相关采样设备供电，现场大气样品的采集应远离柴油发电机并处于其上风向位置。
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