【方法】浅谈土壤气采样方法
近几年来国内外的专家在评估污染环境中挥发性物质(VOCs)的健康风险时，已不大推荐采用基于其在土壤或地下水中的浓度进行风险评估，而更倾向于基于土壤气中VOCs实测浓度进行评定,这是因为在采集土壤包气带中的气体，再进行气体成分的色谱分析后，我们可提取其中与污染致毒害有效的信息,及用于确定污染物的存在,组成,来源和分布状况.而且土壤气体检测提供了相对快速和低成本的场地信息，指导下一步的采样方案和研究如何挑选更为实惠及准确的调查和适合的修复技术。
目前，国内相应的土壤气采样技术规范还不很成熟，可参考2015年北京市环境保护科学研究院北京市固体废物和化学品管理中心编制的《污染倡导挥发性有机物调查与风险评估技术导则》中的土壤气采样方法。国外的有ASTM标准导则ASTM D7663-12 《Standard Guide for soil gas monitoring in the vadose zone for vapor intrusion evaluations》和美国EPA，加拿大联邦政府等出台的相对先进的调查技术规范或导则。 在采样点的布点问题上则可参考国内现有的污染场地评价导则中有关土壤及地下水采样点的布点要求。
为了确保采集土壤中的气体不受地表空气的影响,要把握的关键点是如何隔绝它不为与上步气体的交换. 现有两种基本的土壤气体采集方法，即主动土壤气采样法(Active Soil Vapor Sampling)和被动土壤气采样法(Passive Soil Vapor Sampling)。其中，主动法又分为主动式抽取法和主动式浓集法。
主动式抽取法是将一定量的包气带土壤气体通过采样气泵或其它抽气装置直接抽入取样器中或直接抽入气密性注射器用于检测, 而主动式浓集法是令一定体积量的气体以恒速通过一种捕集器，从而选择吸收指定成分的气体。 采集的土壤气体样品可以送往实验室进行检测，也可以在现场采用PID、FID，以及场地便携式气相色谱仪进行现场检测。这主动式采样方式能够获取土壤气中目标污染物的定量浓度，因此不仅能够用于探明污染源的具体位置，污染程度，而且能够用于定量计算健康风险或危害商，目前在做污染场地调查时，土壤气取样的方法普遍倾向于这较强操作性和针对性的主动采样方式。
主动土壤气体采集可以在一天之内完成，通常用于挥发性有机物为主要目标污染物的场地调查。它的局限性是这方法不能用于确定半挥发性有机物或低挥发性污染物，以及在低渗透性和饱和土壤中作业比较困难。
被动法亦称累积吸附法，不需要任何抽气装置，但要将有吸附材料的捕集器放在采样点上而且要放置几天，几周或更长的时间，让气态污染物可以随着土壤气体流动被吸附到吸附材料中，然后将取样器从地下取出后回实验室进行脱气分析所吸附到的挥发性污染物。被动式土壤气采样仅能定性污染物，往往仅用于污染调查，探明污染源的分布情况。
被动土壤气体调查需要几天或几周，一般用于半挥发性有机物或者低挥发性有机物为主要目标污染物的场地，或者地层不适于进行主动土壤气体取样。由于采集的时间长和许多环境不定的因素，它有下列的局限：
˙由于吸附的量是随时间累积的，其数据不能用于估算污染物在气体中的水平，只能报告定性组分和相对成分;
˙不能用于评估污染物的垂直分布;
˙吸附剂可能会破坏部分污染物;
˙低渗透性地层以及粘土层的厚度可能会造成误导信息。
此两种取样方法都是在监测井取样点打一深孔，再采用有效堵塞措施隔绝与大气交换，用气泵或气密性注射器抽取孔内气体。其关键问题是如何密封与防堵。密封的作用是隔绝取气部位与上部气体的交换;防堵的作用是防止进气孔被泥土堵塞着。
土壤气监测井可以是临时性或永久性的。其中，临时性监测井仅能开展一轮的土壤气采样，采样结束后该监测井将废弃，主要用于挥发性物质VOCs场地调查阶段以初步探明VOCs的空间分布，没必要长久保留这监测井。永久性监测井能开展多轮土壤气采样，但要确保密封性强，避免井内的挥发性物质流失，在VOCs污染场地调查与风险评估过程中应用较广。
在主动土壤气采样过程中，监测井的钻探技术包括直接液压压入式钻探技术(如GeoProbe)、中空螺旋钻探技术等将取样器压入土孔进行取样。大部分取样工具由筛管或取样口组成，直接压入地下或插入钻杆内。通过负压设备，经由塑料(主要为聚乙烯或特氟龙)或金属连接管，将土壤气体抽取到取样容器中。
在此须指出钻探过程中绝不能添加水，润滑油等液体，建井材料应采用惰性材料，探头可由割缝不锈钢管或UPVC管制成。建好土壤气监测井后应让井进行稳定后才开始采样相关工作。对于采用液压压入式成井的土壤气监测井，US EPA有要求稳定时间不小于2小时，对于采用其他扰动相对较大的钻探方式建成的监测井，其稳定时间不应小于48个小时。
土壤气样品的保存，主要包括气密性注射器、Tedlar采样袋、苏玛罐以及吸附管4种，各种样品保存方法的都有其优缺点。重要的是所选择的样品保存方法应满足样品中污染物最低方法检出限、样品最大保存时间和应避免样品的二次转移，防止交叉污染。
原文来自：
澳实分析检测(上海)有限公司，文/杨元华。
致谢作者。