Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6000:1995 (ISO 5667-11: 1992) về chất lượng nước - lấy mẫu – hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
CHẤT LƯỢNG NƯỚC - LẤY MẪU – HƯỚNG DẪN LẤY
MẪU NƯỚC NGẦM
Water quality - Sampling - Guidance on sampling of ground water
ISO 5667-11: 1992
Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dấn lập các chương trình lấy mẫu, kĩ thuật lấy mẫu và xử lí mẫu nước ngầm để đánh giá vật lí, hóa học và sinh vật học. Nó không bao gồm việc lấy mẫu để kiểm tra thường xuyên việc khai thác nước ngầm làm nước uống hoặc những mục đích khác, nhưng nó liên quan tới sự điều tra chung chất lượng nước ngầm. Do sự phức tạp của các hệ nước ngầm, nhiều áp dụng lấy mẫu riêng cần đến lời khuyên của các chuyên gia địa thủy văn mà không thể trình bày chi tiết trong tiêu chuẩn này.
Xác định mục đích lấy mẫu nước ngầm là cần thiết trước khi chọn nguyên tác áp dụng cho một chương trình lấy mẫu cụ thể. Mục đích chính của các chương trình lấy mẫu nước ngầm là điều tra chất lượng cấp nước từ nước ngầm, phát hiện và đánh giá sự ô nhiễm nước ngầm, và tham gia quản lí tài nguyên nước ngầm. Những nguyên tắc trình bày trong tiêu chuẩn này cũng được áp dụng cho những mục tiêu cụ thể hơn sau đây:
a) Xác định tính thích hợp của nước ngầm để làm nguồn nước uống hoặc nước công/nông nghiệp, và giám sát chất lượng của nó khi cung cấp.
b) Để phát hiện sớm sự ô nhiễm của tầng ngậm nước gây ra bởi những hoạt động độc hại tiềm ẩn ở trên hoặc dưới mặt đất (thí dụ các điểm đổ phế thải, phát triển nghiệp, khai khoáng, hoạt động nông nghiệp, thay đổi canh tác);
c) Để hiểu và giám sát sự di chuyển của các chất ô nhiễm nhằm đánh giá tác động của chúng đến chất lượng nước ngầm và để chuẩn hóa và hiệu lực hóa những mô hình chất lượng nước ngầm thích hợp;
d) Để phát triển sự hiểu biết về những biến động của chất lượng nước ngầm, kể cả những biến động gây ra do cố ý (thí dụ thay đổi chể độ bơm nước ngầm, hiệu ứng thấm từ các dòng thải xuống nước ngầm, các hoạt động làm sạch các điểm thải), để đạt được sự quản lí tối ưu tài nguyên;
e) Để thu thập dữ liệu cho việc tăng cầng thi hành luật kiểm soát ô nhiễm.
Những tiêu chuẩn sau đây được áp dụng cùng với tiêu chuẩn này:
ISO 5667- 1: 1980, Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1: Hướng dẫn lập các chương trình lấy mẫu.
TCVN 5992: 1995 (ISO 5667- 2: 1991), Chất lượng nước – Lấy mẫu – Hướng dẫn kĩ thuật lấy mẫu.
TCVN 5993: 1995 (ISO 5667- 3: 1985), Chất lượng nước - Lấy mẫu -Hướng dẫn bảo quản và xử lí mẫu.
TCVN 5981: 1995 (ISO 6107- 2: 1989), Chất lượng nước - Thuật ngữ - Phần 2
Trong tiêu chuẩn này áp dụng những định nghĩa sau:
3.1. Tần ngậm nước: Sự kiến tạo của tầng đá, cát hoặc sỏi thấm nước (nền hoặc địa tầng) và có thể thu được lượng nước lớn.
3.2. Tầng cách nước vững chắc: Một tầng ngậm nước gồm vật chất rắn chắc do sự xi măng hóa hoặc do sự nén.
3.3. Nước ngầm: Nước được giữ trong một địa tầng ở dưới mặt đất và thường có thể khai thác được
3.4. Giếng, giếng khoan: Một lỗ sâu dưới đất dùng để lấy nước hoặc để thăm dò. Giếng thường có trường kính rộng hơn giếng khoan và thường được đào hơn là khoan. Một giếng khoan thường chỉ dùng cho mục đích giám sát và có thể được nối với ống vách và ống lọc thích hợp ở độ sâu nhất định.
3.5. Nước mạch lộ: Nước ngầm chảy lên mặt đất một cách tự nhiên.
3.6. Nước hốc: Nước ở các lỗ hổng, ở trong hốc đá, sỏi.
3.7. ống vách: Một ống bằng chất rắn dùng để bao tạm thời hay vĩnh viễn một giếng hoặc giếng khoan và để tránh các chất rắn của tầng ngậm nước lọt vào giếng khoan và để bảo đảm nước ngầm chỉ vào giếng khoan ở một độ sâu nhất định qua ống lọc.
3.8. ống lọc: Một loại ống được thiết kể có nhiều lỗ dùng để cho nước chảy vào giếng và ngăn chất rắn của tầng ngậm nước hoặc những chất làm tắc lọc.
4.1. Vật liệu
Thông tin chung về chọn vật liệu cho thiết bị lấy mẫu và bình được nêu ở TCVN
5992 (ISO 5667- 2). Polyetylen, polypropylen, polycacbonat và thủy tinh là các vật liệu nên dùng trong hầu hết các tình huống lấy mẫu.
Nếu chất lượng sinh học của nước ngầm gây ra những thay đổi về thành phần lí hóa học của nước thì cần dùng các bình cản ánh sáng càng nhiều càng tốt.
Khi lấy mẫu nước ngầm để phân tích các chất hữu cơ, cần hạn chế tối đa sự ô nhiễm mẫu do các chất hữu cơ dùng làm vật liệu chế tạo thiết bị lấy mẫu hoặc để xây dựng giếng khoan. Điều đó đặc biệt quan trọng khi nghiên cứu vết các hợp chất hữu cơ.
Trong trường hợp này nên dùng thiết bị đặc biệt bằng thủy tinh, thép không rỉ hoặc các vật liệu khác không tiết ra các chất hữu cơ.
4.1.1. Vật liệu để xây dựng giếng khoan
Vật liệu để xây dựng giếng khoan (ống vách, ống lọc) phải bảo đảm tránh gây thay đổi thành phần hóa học nước ngầm. Những chỗ nối ở ống vách phải đảm bảo keo hoặc xi măng dùng để nối sẽ không làm ô nhiềm mẫu. Có rất nhiều vật liệu để xây dựng giếng khoan. Về mặt giá thành hạ, dễ kiểm và dễ xử lí thì nên dung polypropylen, polyetylen dày cho hầu hết mục đích lấy mẫu nước ngầm. Tuy nhiên, loại nước ngầm đã bị ô nhiễm nặng bởi các dung môi hữu cơ tổng hợp sẽ phá huỷ các ống vách và ống lọc bằng PVC. Trong trường hợp như vậy thì nên dùng thép không gỉ hoặc polytetrafloetylen làm vật liệu xây dựng giếng khoan vì chúng bền và trơ.
4.2. Các loại thiết bị
4.2.1. Bơm
Có nhiều loại bơm, trong đó có nhiều loại xách tay, đều có thể dùng cho nước ngầm. Chúng khác nhau nhiều về thiết kế và dung lượng bơm và thích hợp cho những điều kiện khác nhau của cấu trúc giếng khoan và độ sâu lấy mẫu. Bơm hết đặt trên mặt đất không thể đưa nước lên quá 8m, do đó nên dùng bơm điện nhúng cho hầu hết trường hợp lấy mẫu nước ngầm mặc dầu bơm kiểu bong bóng có thể hữu dụng một số trường hợp, nhất là khi cần lấy mẫu từ giếng khoan có trường kính nhỏ (< 32mm) mà bơm nhúng không thể dùng được. Bơm hết không dung được khi lẫy mẫu để xác định các khí hòa tan trong nước ngầm.
4.2.2. Thiết bị lấy mẫu theo chiều sâu
Thiết bị lấy mẫu theo chiều sâu là các dụng cụ có thể được thả xuống giếng khoan và lấy mẫu ở một độ sâu đã định. Chúng khác nhau chủ yếu là cơ chể đóng nắp. Dụng cụ lấy mẫu ống mở cho phép nước đi qua và được đậy kín lại ở một độ sâu đã định bằng cơ học hoặc điện. Trong một số trường hợp, như lấy mẫu tầng chứa nước ngầm bị ô nhiễm bởi một số chất hữu cơ không trộn lẫn với nước, cần dùng thiết bị lấy mẫu được đóng kín theo chiều sâu. Thiết bị này phải có cấu tạo thế nào để bình chứa mẫu không tiếp xúc với nước cho đến khi nó được kích hoạt ở độ sâu yêu cầu. Khi các phương pháp lấy mẫu thông thường không thể dùng được, như lấy mẫu nước ngầm ở rất sâu (nghĩa là ở độ sâu lớn hơn l00m), thì phải dùng thế nào lấy mẫu theo chiều sâu.
Cũng có thể lấy mẫu nước ngầm bằng gầu trong khi khoan để cung cấp những số liệu sơ bộ về sự thay đổi chất lượng nước ngầm theo chiều sâu. Trong những trường hợp khác, khi không thể bơm từ giếng khoan thì có thể dùng gầu: một bình được buộc một vật nặng hoặc một bình chứa mở nắp, thả xuống giếng để lấy mẫu chỉ nên dùng gầu để lấy mẫu lớp nước trên bề mặt của tầng ngậm nước, và không nên dùng nếu có phương pháp khác.
4.2.3. Thiết bị lấy mẫu tại chỗ
Thiết bị loại này gồm những thứ như chèn xốp đục lỗ đầu áp kể đặt thường xuyên ở một độ sâu nhất định trong tầng ngậm nước, từ đó có thể lấy các mẫu riêng lẻ. Những thiết bị lấy mẫu này thường được đặt ở các độ sâu khác nhau trong giếng khoan. Những chén sành xốp có thể dùng được ở những vùng bão hòa hoặc không bão hòa, một nguồn chân không được nối vào chén qua một ống, và lấy phần nước đi qua lỗ vào chén. Một số thiết bị khác cho nước đi qua một lưới vào một bình chứa và được lấy lên bằng áp lực của không khí nén. áp kế (một ống nhỏ được bọc dưới ở đáy, miệng hở) có thể lấy mẫu nước ngầm từ một bơm đường kính nhỏ, hoặc bằng cách hết nếu mức nước ở sát đáy. Nhiều áp kế có thể được đóng kín ở những độ sâu khác nhau trong một giếng khoan (xem thêm 5.3.l.3).
4.2.4. Thiết bị lấy mẫu gói
Loại thiết bị này cung cấp một biện pháp lấy nước ở những khoảng độ sâu xác định trong một giếng khoan. Thiết bị có thể gồm một hoặc nhiều dụng cụ có khả năng dãn rộng bằng thủy lực hoặc khí nén khi đã ở trong vị trí dưới giếng khoan, và nhờ vậy được đóng kín lại. Mẫu nước được lấy từ phần đóng lún bằng bơm hoặc khí choán chỗ. Thiết bị loại này có nhiều kiểu, một số dùng để đặt tại chỗ thường xuyên, số khác có thể xách tay. Thiết bị loại này không thích hợp ở những giếng khoan có vỉa sỏi (xem thêm 5.3. l.l).
4.2.5. Thiết bị lấy mẫu nước hốc
Để thu được thông tin về chất lượng nước ngầm ở các độ sâu khác nhau của vùng bão hòa hoặc không bão hòa của một tầng ngậm nước, có thể lấy những mẫu nước hốc trong khi khoan giếng. Nước hốc được lấy bằng ly tâm hoặc ép với áp lực cao.
Kĩ thuật lấy mẫu này đắt và không nên dùng trong giám sát thông thường vì cần khoan nhiều lỗ.
5.1. Chọn điểm lấy mẫu
5.1.1. Quy định chung
Khi lấy mẫu ở các giếng khoan đã có sẵn, cần phải nghiên cứu chi tiết cấu trúc để xác định mẫu cần lấy từ tầng đất nào. Khi xây dựng những giếng khoan mới dành riêng để lấy mẫu, thiết kế lỗ khoan (đường kính và chiều sâu) và phương pháp xây dựng cần phải không những đáp ứng được yêu cầu lấy mẫu mà còn phải hạn chế tối đa sự ô nhiễm hoặc gây xáo trộn tầng ngậm nước. Việc sử dụng các chất tẩy nhờn chất bôi trơn, bùn, dầu và bentonit trong khi khoan cần phải tránh, nhất là khi cần lấy mẫu để xác định các chất hữu cơ. Cũng cần phải lưu ý rằng đối với những
lỗ khoan kết thúc ở một lớp sỏi, và dùng ống bao, lưới chắn ở một độ sâu nào đó phải làm sao không để xảy ra sự trộn lẫn nước ở các độ sâu khác nhau thông qua lớp sỏi. Điều đó có thể thực hiện được bằng cách bịt kín lớp sỏi ở vị trí gần kề ống lọc. Ngoài ra cần chú ý đặt các thiết bị khoan trên mặt đất như thế nào để giếng khoan không bị ô nhiễm bởi nước mặt.
5.1.2. Giám sát chất lượng nước ngầm dùng để cấp nước uống
Khi giám sát chất lượng nước ngám dùng để cấp nước uống hoặc bất kì mục đích khác, cần phải lấy mẫu ở mọi giếng khoan, giếng, giếng phun để nhằm bảo vệ việc sử dụng nước. Khi sử dụng nước ngầm để cấp nước uống, cần phải nghiên cứu yêu cầu lấy mẫu nước thô của Nhà nước đề biết thêm chi tiết. Khi chọn các điểm lấy mẫu cho giám sát cấp nước, cần chọn một số giếng khoan ở xa điểm hết nước để kiểm tra tác động của sự hết nước tới những đặc tính động học của tầng ngậm nước (thí dụ dùng nước ngầm tự nhiên, sự thay đổi chiều dày của tầng bão hòa).
5.1.3. Giám sát chất lượng nước ngầm cho các mục đích khác
Với những mục đích lấy mẫu khác, việc chọn được các điểm lấy mẫu tối ưu là khó và phụ thuộc vào mục đích cụ thể cung nh vào những đặc tính của tầng ngậm nước (thí dụ mạch nước trong lớp sỏi hay kẽ nứt, gladien thủy lực, chiều của mạch). Trong những trường hợp này nên tham khảo ý kiến của các nhà địa thủy văn để chọn được những điểm lấy mẫu thích hợp nhất. Không nên chọn những giếng hoặc giếng khoan có sẵn trừ khi chúng tỏ ra thích hợp với mục đích lấy mẫu (trong nhiều trường hợp, các giếng và giếng khoan có sẵn xuyên sâu đến hết tầng ngậm nước, để ngỏ hoặc có ống lọc suốt chiều sâu, điều đó gây khó khăn cho kiểm tra chất lượng nước theo chiều sâu).
Tuy nhiên có thể có một số hướng dẫn chung khi mục đích lấy mẫu là kiểm soát ô nhiễm nước ngầm từ những nguồn khuyếch tán hoặc nguồn điểm.
5.1.3.1. Sự ô nhiễm khuyếch tán của nước ngầm
Khi thiết kế mạng lưới kiểm soát để phát hiện sự ô nhiễm khuyếch tán rộng của tầng ngậm nước thì nên chọn những điểm lấy mẫu có sẵn dưới dạng những giếng khoan khai thác nước có công suất lớn vì chúng có thể cho những mẫu tổ hợp từ một thể tích lớn nước của tầng ngậm nước. Tuy nhiên, nếu ô nhiễm chỉ ở mức thấp với quy mô cục bộ thì việc sử dụng loại giếng khoan này có thể gây ra sự pha loãng nồng độ đến dưới giới hạn phát hiện của phân tích: khi đó, nên dùng những giếng khoan được bơm công suất nhỏ. Bộ phận dễ bị ô nhiễm nhất của tầng ngậm nước là ranh giới giữa các vùng bão hòa và không bão hòa. Do đó, ít
nhất cần một lỗ khoan có ống lọc ở kề bề mặt của vùng bão hòa. Những lỗ được khoan với mục đích khác sẽ phải được chắn ống lọc ở những độ sâu khác nhau của tầng ngậm nước. Các lỗ khoan cần được bố trí khắp diện tích nghiên cứu. Cần chú ý chọn vị trí đại diện ở những nơi có những điều kiện địa thủy văn và sử dụng đất khác nhau và nhạy với ô nhiễm khuyếch tán.
5.1.3.2. Sự ô nhiễm nguồn điểm của nước ngầm
Khi lấy mẫu để kiểm soát ô nhiễm gây ra do nguồn điểm, thí dụ từ một điểm thải cho phép, cần chú ý đến tương quan vị trí của nguồn điểm và hướng của mạch nước ngầm. Nếu có thể, nên đặt một lỗ khoan lấy mẫu ở gần kề nguồn điểm. Ngoài ra, ít nhất phải có một lỗ khoan có ống lọc ở độ sâu ngang mức nước nhằm lấy mẫu phát hiện những chất nhẹ hơn nước. Tiếp đó, các điểm lấy mẫu được bố trí theo độ sâu tăng dần kể từ nguồn ô nhiễm. Nên có một hoặc hai lỗ khoan ở trên gradien thủy lực kể từ nguồn ô nhiễm để phát hiện những vệt loang, đồng thời cung cấp thông tin về sự lan toả của các chất ô nhiễm mạnh, đặc biệt là vết các kim loại.
5.2. Thời gian và tần số lấy mẫu
Kết quả phân tích cần ở trong khoảng sai số cho phép được quy định bởi chương trình lấy mẫu. Nếu không quy định sai số cho phép thì không thể có một chương trình lấy mẫu dựa trên kĩ thuật thống kê. Chi tiết về áp dụng các kĩ thuật thống kê trong quy định tần số lấy mẫu nêu ở ISO 5667- l.
Đối với giám sát chất lượng của nguồn cấp nước uống (hoặc những hoạt động giám sát liên quan đến sử dụng nước khác), sự thay đổi chất lượng nước theo thời gian ở một điểm đơn lẻ là yếu tố quan trọng bậc nhất. Với hầu hết các chất cần xác định, tần số lấy mẫu hàng tháng hoặc thậm chí thừa hơn thường là đủ để đánh giá tính
thích hợp của nước làm nguồn cấp nước uống. Tham khảo ISO 5667- 1 và quy định của Nhà nước về hướng dẫn tần số lấy mẫu. Tần số lấy mẫu cao hơn để hạn chế tối đa các nguy cơ cho sức khỏe cộng đồng có thể cần khi nước ngầm được dùng làm nước uống không qua khử trùng.
Khi giám sát những mục tiêu không phải là diều tra nguồn cấp nước uống, tần số lấy mẫu cần chọn phù hợp với sự thay đổi chất lượng nước ngầm về không gian và thời gian. Sự thay đổi chất lượng nước ngầm về không gian và thời gian thường nhỏ hơn nhiều so với nước mặt. ở một vài tầng ngậm nước có hiện tượng chất lượng nước thay đổi theo mùa. Trong một số trường hợp khác, đặc biệt là khi nguồn nước ngầm bị ô nhiễm, chất lượng nước thay đổi nhanh trong vài giờ hoặc vài ngày và thể hiện ở sự thay đổi thành phần mẫu lấy trong một chu kỳ bơm. Những thay đổi này cần được ghi nhận trước khi xác định một chương trình dài hạn.
Kiểm tra liên tục pH, nhiệt độ, độ dẫn điện có thể rất có ích trong việc quyết định tăng hay giảm tần số lấy mẫu. Nếu kiểm tra liên tục chỉ ra rằng tốc độ thay đổi chất lượng tăng thì tần số lấy mẫu cũng phải tăng. Ngược lại, nếu tốc độ thay đổi giảm hoặc ngừng thì tần số lấy mẫu cần giảm.
Nếu có sự thay đổi lớn về một chất được kiểm soát thì nên kiểm tra mọi thành phần thường phân tích để đề phòng.
Giám sát liên tục cũng là biện pháp hữu ích để xác định thời gian lấy mẫu thích hợp ở các lỗ khoan bơm thăm dò và cho những mẫu đại diện của tầng ngậm nước muốn nghiên cứu. Nếu thấy có sự thay đổi lớn về nồng độ ( l0% ) thì điều đó có thể chỉ ra sự thay đổi cục bộ trong bản thân lỗ khoan khi mới bắt đầu bơm, và mẫu sẽ không được lấy cho đến khi sự giám sát cho thấy cân bằng đã được thiết lập. Nếu không có sự thay đổi lớn nào về chất lượng thì có thể lấy mẫu sau khi bắt đấu bơm, khi lỗ khoan đã được làm sạch..
5.3. Chọn phương pháp lấy mẫu
5.3.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến lấy mẫu đại diện
Để lấy được mẫu đại diện cho một tầng ngậm nước, cần chọn phương pháp lấy mẫu sao cho nước hết lên có thành phần phản ánh đúng thành phần của nước ngầm cần nghiên cứu cả về không gian lẫn thời gian. Các điểm lấy mẫu nước ngầm đều là giếng hoặc giếng khoan, và chúng có thể làm xáo trộn hệ thống nước ngầm tự nhiên, nhất là khi dùng hóa chất hoặc tạo ra những gradien thủy lực.
Trong một số tình huống lấy mẫu, các khoáng chất có thể tích tụ ở đáy lỗ khoan trong khi lấy mẫu, và do đó mẫu không còn đại diện cho nước của tầng ngậm nước cần nghiên cứu. Cần làm sạch lỗ khoan trước khi lấy mẫu bằng cách bơm xả đi một thể tích nước ít nhất bằng 4 đến 6 lần thể tích của lỗ. Trong một số trường hợp cần áp dụng bơm hai giai đoạn: bơm tốc độ cao trong thời gian ngắn để rửa sạch lỗ khoan, tiếp theo là bơm với tốc độ thấp để đạt đến ổn định chất lượng trước khi lấy mẫu.
Sự phân tầng theo chiều thẳng đứng trong nước ngâm có thể xảy ra do tự nhiên hoặc là hậu quả ô nhiễm. Thí dụ ô nhiễm khuyếch tán tạo ra một lớp ô nhiễm hơn ở trên đính vùng bão hòa, trong khi các chất ô nhiễm có tỉ trọng nặng hơn nước thì tích tụ ở đáy của tầng ngậm nước. Do đó, các phương pháp lấy mẫu phải có khả năng phát hiện những thay đổi về chất lượng nước ngầm cả theo diện tích và chiều sâu.
Phương pháp lấy mẫu cũng cần phản ánh được tính phức tạp của các mạch nước ngầm, trong đó phải tính đến cơ chế mạch nước (giữa lớp sỏi hay do kẽ nứt), hướng của mạch và gladien thủy lực trong tầng ngậm nước, gladien này có thể tạo ra những dòng chảy tự nhiên mạnh, lên hoặc xuống trong cột nước ở trong lỗ khoan. Nói chung có hai phương pháp lấy mẫu nước ngầm: lấy mẫu bằng bơm và lấy mẫu theo chiều sâu. Cả hai phương pháp đều có ưu điểm và những hạn chế và phải cân nhắc khi dùng.
5.3.1.1. Lấy mẫu bơm
Mẫu bơm lấy từ các giếng khoan dùng để cung cấp nước uống hoặc cho các mục đích khác là hỗn hợp nước đi qua ống lọc của lỗ khoan từ nhiều độ sâu khác nhau. Do đó, cách lấy mẫu này chỉ nên dùng khi nước ngầm có thành phần đồng đều theo chiều thẳng đứng, hoặc để lấy mẫu tổ hợp theo chiều sâu. Trong những trường hợp này mẫu nước cần được lấy ở chỗ càng gần lối ra từ giếng càng tốt để tránh vấn đề không bền của mẫu (xem 5.4).
Khi lấy mẫu giếng khoan, cần bơm một thời gian đủ để đẩy hết nước cũ trong lỗ ra ngoài và để bảo đảm nước mới vào là được rút trực tiếp từ tầng ngậm nước. Thời gian bơm phụ thuộc kích thước lỗ khoan, tốc độ bơm, vào độ dẫn thuỷ lực và có thể xác định chính xác bằng cách theo dõi sự thay đổi của oxi hòa tan, pH, nhiệt độ hoặc độ dẫn điện của nước bơm lên. Chỉ bắt đầu lấy mẫu khi sự theo dõi cho thấy không có những thay đổi lớn [< l0% chất lượng (khối lượng/ thể tích) hoặc < 0,20C nhiệt độ]. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng ngoài việc đo các thông số đại diện như nhiệt độ, độ dẫn, còn thường phải đo các chất cần xác định được quan tâm trực tiếp, thí dụ các chất hữu cơ trong trường hợp nước ngầm ô nhiễm.
Những phương pháp hiệu quả nhất để lấy mẫu nước ngầm có chất lượng thay đổi theo độ sâu là sử dụng những lỗ khoan thăm dò hoặc lấy mẫu từ một phần được đóng kín của các giếng khoan. Trong phương pháp đầu, dùng bơm xách tay bơm mẫu từ một loạt các lỗ khoan thăm dò ở tương đối gần nhau và đều có nguồn để đảm bảo mẫu được lấy từ các độ sâu khác nhau của tầng ngậm nước. Không phương pháp sau, mẫu được lấy từ một đoạn được ngăn kín của một giếng khoan bằng thiết bị bơm gói, và như vậy được một mẫu riêng lẻ ở một khoảng độ sâu nhất định của tầng ngậm nước (xem 4.2.4). Phương pháp sau chỉ dùng được ở những tầng ngậm nước vững chắc và không dùng được ở lỗ khoan có lưới chắn và sỏi bao bọc.
5.3.1.2. Lấy mẫu theo chiều sâu
Lấy mẫu theo chiều sâu là nhúng thiết bị lấy mẫu (xem 4.2.2) vào giếng đào hoặc giếng khoan, để cho nước ở độ sâu đã định nạp đầy thiết bị rồi kéo lên và chuyển vào bình chứa. Cách lấy mẫu này thường chí thích hợp với các lỗ khoan thăm dò không bơm, mặc dầu có thể dùng bơm nếu có ống nối định vị chiều sâu. Không bao giờ lấy mẫu trong ống vách của giếng khoan vì nước đó không phải có nguồn gốc từ độ sâu cần lấy và chất lượng có thể bị thay đổi do các hoạt động hóa học và vi sinh học.
Ngay trong những giếng khoan để hở hoặc có ống lọc, lấy mẫu theo chiều sâu có giá trị rất hạn chế do các dòng chảy ở trong lỗ khoan làm cho nguồn gốc của mẫu trở nên không chắc chắn. Lấy mẫu theo chiều sâu chỉ thích hợp khi nguồn gốc của mẫu (nghĩa là chiều sâu của nước chảy vào lỗ khoan) đã biết rõ. Điều đó có thể thực hiện được bằng cách xác định độ sâu của dòng nước chảy vào lỗ khoan và những dòng chảy trong cột nước ở lô khoan nhờ đo nhiệt độ, độ dẫn và dòng chảy dưới những điều kiện tính và động (bơm).
Khi cần làm sạch lỗ khoan để lấy mẫu theo chiều sâu, nên bơm nhẹ nhàng trước khi lấy mẫu không nên dùng thiết bị bơm thổi không khí để làm sạch lỗ khoan vì có thể gây ra những thay đổi trong cân bằng hóa học của nước ngầm do đưa thêm oxi vào
5.3.1.3. Những phương pháp lấy mẫu khác
Khi các phương pháp lấy mẫu đã nêu trên không thể áp dụng được hoặc áp dụng không hoàn hảo thì nên lấy mẫu ở các điểm riêng lẻ bằng một trong các thiết bị lấy mẫu tại chỗ (in-situ). Các thiết bị này là chén có lỗ hoặc đầu áp kế, chiết lấy nước nhờ chân không hoặc khí choán chỗ. Nhiều thiết bị có thể đặt trong lỗ khoan riêng lẻ và một số khác thích hợp để lấy mẫu ở vùng không bão hòa. Các mẫu ở những chiều sâu nhất định có thể thu được bằng cách lấy mẫu hốc. Lấy mẫu hốc là chiết lấy nước (thường dùng li tâm) từ các mẫu sỏi, đá dưới dạng thỏi khoan. Nó cung cấp phương pháp hữu hiệu nhất để đánh giá những thay đổi chất lượng theo chiều sâu, và để lấy mẫu ở những vùng không bão hòa. Tuy nhiên, để kiểm soát theo chu kì thì phương pháp này có nhược điểm là đòi hỏi khoan nhiều hoặc lặp lại nhiều lần và do đó rất đắt. Phương pháp này chỉ nên dùng khi có lời khuyên của các chuyên gia địa thủy văn.
5.4. Vận chuyển, ổn định và lưu giữ mẫu
Các mẫu nước ngầm thường được lấy ở những nơi xa phòng thí nghiệm. Do đó, biện pháp lưu giữ và xử lí mẫu trước khi phân tích là vô cùng quan trọng nếu như muốn các kết quả phân tích đại diện cho điều kiện khi lấy mẫu. Tham khảo TCVN 5992 (ISO 5667- 2) và TCVN 5993 (ISO 5667- 3) về hướng dẫn cụ thể này, ở đây nhấn mạnh thêm một số điểm.
Vấn đề quan trọng nhất khi lấy mẫu nước ngầm là phải bảo đảm thu được những kết quả đúng đắn về chất lượng nước ở dưới mặt đất. Các vấn đề này sinh là do những thay đổi lí hóa học khi mẫu được lấy ra khỏi tầng ngậm nước. Vì mẫu được đưa lên môi trường có nhiệt độ và áp suất khác với khi ở dưới tầng ngậm nước nền có thể xảy ra những thay đổi về pH, độ dẫn điện, thể điện hóa, hàm lượng sunfua và các khí hòa tan (đặc biệt là oxi và CO2) Những thay đổi này đến lượt chúng lại có thể gây ra sự thay đổi của một số thành phần. Sự tiếp xúc với không khí cũng gây ra những thay đổi tương tự và sinh ra sự oxi hóa, tăng hoạt động vi sinh, kết tủa, bay hơi và những thay đổi bề ngoài (thí dụ mầu, độ dục). Khi lấy mẫu nước ngầm, điều quan trọng là phải đo tại chỗ những chỉ tiêu có thể đo được và phân tích càng sớm càng tốt sau khi lấy mẫu. Điều đó đặc biệt quan trọng về mặt nhiệt độ, pH, thế điện hóa, độ dẫn điện, độ kiềm và các khí hòa tan (đặc biệt là oxi). Kĩ thuật đo liên tục dùng hệ thống dòng cbảy qua bình đo là thích hợp nhất vì nó tránh được sự tiếp xúc của mẫu với khí quyển.
Cần lọc mẫu tại chỗ để ổn định mẫu, nhất là trong những nghiên cứu đặc biệt. Có rất nhiều loại màng lọc, gồm màng xenlulozơ, màng sợi thủy tinh và polycabonat. Không loại màng lọc nào là vạn năng, mặc dầu màng bằng sợi thủy tinh có một số ưu điểm so với các màng khác cùng cỡ lỗ (thí dụ màng lọc xenlulozơ) vì nó không bị bít cỡ lỗ của màng lọc nước ngầm nói chung là từ 0,4m đến 0,5m, mặc dầu có khi cần dùng cỡ lỗ khác tùy theo mục đích lấy mẫu và các chất cần xác định. Dù là dùng màng lọc nào cũng cần báo cáo rõ trong kết quả phân tích là chất "lọc được" (ghi rõ cỡ lỗ) thay vì các chất "hòa tan". Điều quan trọng là khi lọc nước ngầm kỵ khí thì phải tiến hành trong những điều kiện kị khí.
Trong mọi trường hợp cần phải đảm bảo rằng các bình chứa mẫu gửi đến phòng thí nghiệm phải được đậy kín, bảo vệ khỏi tác động của ánh sáng và sức nóng. Nếu không chất lượng mẫu có thể thay đổi nhanh chóng do trao đổi không khí, các phản ứng hóa học và sự đồng hóa của vi sinh vật. Nếu mẫu không thể được phân tích ngay trong phòng thì cần phải được ổn định hoặc bảo quản. Khi lưu giữ mẫu ngắn hạn có thể làm lạnh đến 40C; khi lưu giữ mẫu dài hạn hơn cần phải làm đông lạnh đến -
200C. Nếu đông lạnh, cần phải bảo đảm rằng mẫu tan hoàn toàn trước khi phân tích bởi vì quá trình đông lạnh có thể làm tăng nồng độ của một số chất ở phần giữa của mẫu, nơi đông lạnh sau cùng.
Có thể bảo quản mẫu bằng cách thêm hóa chất, nhưng phải bảo đảm rằng phương pháp bảo quản đã chọn không gây cản trở cho phân tích tiếp theo ở phòng thí nghiệm (xem TCVN 5993 (ISO 5667- 3)).
Hướng dẫn chung về an toàn được nêu trong I'SO 5667- l, nhưng cần chú ý những mặt sau đây khi lấy mẫu nước ngầm.
Luôn chú ý đến mặt đất xung quanh giếng hoặc giếng khoan, nhất là những giếng cũ, vì có thể có nguy cơ bị sụt. Thang và dàn giáo trong hầm giếng có thể không chắc nên
phải mặc áo quần bảo hộ tốt khi xuống giếng. ít nhất phải có hai người có mặt khi lấy mẫu: một người luôn luôn ở trên mặt đất và ở vị trí sẵn sàng trợ giúp nếu có sự cố hoặc rủi ro có thể xảy ra cho người đang lấy mẫu ở dưới giếng.
Khi lấy mẫu ở trong một không gian chật hẹp (thí dụ dưới giếng đào, giếng khoan,
v.v…) cần thử trước không khí ở đó về sự thiếu hụt oxi, có mặt các khí dề cháy, H2S hoặc các hơi, khí độc khác. Điều đó cũng cần ngay khi lấy mẫu ở không gian không chật hẹp quá nhưng bị ô nhiễm nặng bởi những vùng xung quanh nơi có nước ngầm đang được nghiên cứu. Phải luôn mặc quần áo bảo hộ thích hợp khi lấy mẫu, và nhất định không được tiến hành công việc nếu kiểm tra an toàn cho thấy những dấu hiệu không an toàn có thể xuất hiện. Nếu nhất thiết phải lấy mẫu trong những tình huống như vậy thì phải áp dụng những biện pháp đặc biệt với sự đồng ý của những cơ quan chịu trách nhiệm về những vấn đề an toàn và sức khỏe của quốc gia hay địa phương.
Khi làm việc với những cơ sở nước ngầm bị ô nhiễm nặng, điều quan trọng là phải kiểm tra cẩn thận những thông tin về nguồn ô nhiễm để quyết định những kiểm tra an toàn cần thiết. Khi các nghiên cứu cần tiến hành ở gần nguồn ô nhiễm mạnh, các thao tác phải được làm ở phía trên gió nếu có thể, và cấm ngặt, ăn, uống, hút thuốc ở khu vực nghiên cứu. Để thận trọng, cần kiểm tra y tế những người nghiên cứu ngay sau công việc và sau đó kiểm tra định kì ở những khoảng thời gian thích hợp.
Các bình chứa mẫu cần được đánh dấu bền và rõ ràng. Mọi chi tiết cần cho phân tích mẫu phải được ghi rõ trên nhãn kèm với bình chứa cùng với mọi thông tin liên quan cần có trong bản báo cáo lấy mẫu. Khi cần dùng nhiều bình chứa cho một mẫu, thường chi dùng một số để nhận dạng tất cả các bình và ghi mọi chi tiết lấy mẫu vào báo cáo lấy mẫu. Nhãn và mọi ghi chép phải hoàn thành vào thời gian lấy mẫu.
Những chi tiết ghi trên nhãn và báo cáo phụ thuộc vào mục tiêu lấy mẫu, nhưng trường hợp nào cũng cần ghi đủ mọi thông tin cần thiết để có thể lấy lại mẫu trong mọi điều kiện đồng nhất. Những thông tin cần ghi là:
a) Tên và địa điểm lấy mẫu;
b) Ngày tháng và thời gian lấy mẫu;
c) Bản chất của tầng ngậm nước và địa tầng sinh nước;
d) Loại điểm lấy mẫu (giếng đào, giếng khoan, giếng phun);
e) Những thông tin mô tả liên quan (thí dụ mô tả kích thước giếng);
f) Che độ bơm và độ sâu hút và/hoặc xả;
g) Mức nước trong giếng; h) Phương pháp lấy mẫu; i) Độ sâu lấy mẫu;
j) Bề ngoài của mẫu khi mới lấy (thí dụ mầu, đục, mùi);
k) Các kết quả phân tích tại chỗ (thí dụ pH, oxi hòa tan);
l) Chi tiết về phương pháp bảo quản mẫu đã sử dụng;
m) Chi tiết về lọc tại chỗ (thí dụ cỡ lỗ màng lọc);
n) Chi tiết về phương pháp lưu giữ mẫu đã dùng/và yêu cầu dùng;
o) Tên người lấy mẫu
Phụ lục A cho một thí dụ về báo cáo lấy mẫu có thể được sử dụng trong tình huống khi tất cả các thông tin lấy mẫu đã được thu thập.
Lí do lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vị trí của điểm lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tính chất của điểm lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bản chất của tầng ngậm nước: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ngày . . . . . . .tháng . . . . . . . năm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Đo mức nước: . . . . . . . . ... . . . . . . . . . Thể tích: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Thời gian bắt đầu . . . . . . . . .Kết thúc . . . . . . . Lấy mẫu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Phương pháp lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chế độ bơm. độ sâu của trạm bơm: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mức nước trong tầng ngậm nước: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Độ sâu lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bê ngoài của mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chi tiết về phương pháp lưu giữ đã dùng/và yêu cầu dùng: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ….. Tên hoặc tên tất của người lấy mẫu: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Những ghi chú khác: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Kết quả do tại hiện trường
Nhiệt độ pH Độ dẫn Thế điện hóa Eh Oxi hòa tan
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………
Ý kiến bạn đọc
