1.       概述

我國(guó)地下水生態(tài)環(huán)境保護(hù)仍面臨諸多突出問(wèn)題，目前我國(guó)地下水源頭預(yù)防壓力較大，部分污染源周邊地下水存在特征污染物超標(biāo)，并存在向周邊擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)；地下水型飲用水水源水質(zhì)尚未得到全面保障，部分城鎮(zhèn)地下水水源水質(zhì)不達(dá)標(biāo)；地下水污染防治的信息共享機(jī)制不健全，沒(méi)有形成統(tǒng)一的地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理體系；《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》中提出要強(qiáng)化地下水污染協(xié)同防治，對(duì)新時(shí)期地下水污染防治工作作出總體部署。 

2.       需求分析

2.1.         監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

（1）污染源區(qū)地下水監(jiān)測(cè)應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)井。監(jiān)測(cè)井應(yīng)設(shè)置在污染源區(qū)內(nèi)。對(duì)現(xiàn)有可能受地下水污染的飲用水井和水源井進(jìn)行布點(diǎn)。

（2）輕質(zhì)非水溶相污染含水層重點(diǎn)監(jiān)測(cè)上部層（組），重質(zhì)非水溶相污染含水層重點(diǎn)監(jiān)測(cè)含水層（組）底板。如果潛水含水層受到污染，則應(yīng)對(duì)下伏承壓含水層布設(shè)監(jiān)測(cè)井，評(píng)估可能受污染的狀況。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置再地下水的上游、內(nèi)部、兩側(cè)及下游等重點(diǎn)潛在污染區(qū)域和周邊主要敏感點(diǎn)，以評(píng)估地下水的質(zhì)量狀況。

2.2.         監(jiān)測(cè)指標(biāo)

根據(jù)GB/T14848—2017《地下水水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)我國(guó)地下水質(zhì)量狀況和人體健康風(fēng)險(xiǎn),參照生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等用水質(zhì)量要求,依據(jù)各組分含量高低(pH 除外),分為五類。Ⅰ類:地下水化學(xué)組分含量低,適用于各種用途;Ⅱ類:地下水化學(xué)組分含量較低,適用于各種用途;Ⅲ類:地下水化學(xué)組分含量中等,以 GB5749—2006為依據(jù),主要適用于集中式生活飲用水水源及Ⅳ類:地下水化學(xué)組分含量較高,以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水質(zhì)量要求以及一定水平的人體健康風(fēng)險(xiǎn)為依 據(jù),適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水,適當(dāng)處理后可作生活飲用水;  Ⅴ類:地下水化學(xué)組分含量高,不宜作為生活飲用水水源,其他用水可根據(jù)使用目的選用。

根據(jù)GB/T14848—2017《地下水水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，共規(guī)定了39項(xiàng)目常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)及其限值，共計(jì)分為“感官性狀及一般化學(xué)指標(biāo)"、“微生物指標(biāo)"、“毒理學(xué)指標(biāo)"、“放射性指標(biāo)"等大類。

1、感官性狀及一般化學(xué)指標(biāo)

包括色度、濁度、pH、硬度、TDS、硫酸鹽、氯化物、氨氮、CODmn、硫化物、揮發(fā)酚以及各類重金屬離子。

2.   微生物指標(biāo)

包括大腸菌群、菌落總數(shù)

3.   毒理學(xué)指標(biāo)

包括亞硝酸鹽、硝酸鹽、氟化物、碘化物、笨和重金屬離子

4.   放射性指標(biāo)

3.       指標(biāo)選擇和監(jiān)測(cè)技術(shù)路線

在選擇在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)時(shí)應(yīng)該綜合考慮指標(biāo)的重要性、技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性和建設(shè)成本等，我們從39項(xiàng)指標(biāo)中按照這個(gè)原則，提煉為“常規(guī)五參數(shù)"、“核心化學(xué)指標(biāo)"和“污染風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控指標(biāo)"等三類作為在線監(jiān)測(cè)指標(biāo)

1.   常規(guī)五參數(shù)

1)   pH值，pH值（6.5-8.5）是水體酸堿度的核心指標(biāo)。

2)   電導(dǎo)率 (TDS)：代表了水中溶解性總固體的含量，能快速反映地下水受人類活動(dòng)（如農(nóng)業(yè)、生活污水、工業(yè)排放）影響的總體程度。電導(dǎo)率異常升高往往預(yù)示著溶解鹽類污染。

3)   濁度：衡量水的清澈度，濁度過(guò)高會(huì)庇護(hù)病原微生物、削弱消毒效果，并影響其下游的儀器測(cè)量精度

4)   溶解氧 (DO)：反映水體自凈能力的核心指標(biāo)。DO驟降通常是地下水受有機(jī)污染（如滲濾液泄漏）的快速警報(bào)信號(hào)。同時(shí)，DO水平也直接影響鐵、錳等重金屬的形態(tài)和毒性，因此也是自動(dòng)監(jiān)測(cè)站評(píng)估污染動(dòng)態(tài)的必檢項(xiàng)

2.   核心化學(xué)指標(biāo)

1)   氨氮 (NH?-N)：生活污水、農(nóng)業(yè)面源和工業(yè)廢水污染的直接指示物。它的重要性在于其靈敏性，能在污染初期快速響應(yīng)。

2)   高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)：衡量水體受有機(jī)物質(zhì)污染程度的綜合指標(biāo)。作為39項(xiàng)中直接反映有機(jī)污染總體水平的有限幾個(gè)指標(biāo)之一，其在線監(jiān)測(cè)對(duì)預(yù)警至關(guān)重要。

3.   污染風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控指標(biāo)

1)   硝酸鹽與亞硝酸鹽：涉及地下水普遍的面源污染（如化肥過(guò)量使用）。亞硝酸鹽相比硝酸鹽更不穩(wěn)定，能更早預(yù)警地下水環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化。

2)   氟化物、揮發(fā)酚：都是對(duì)生態(tài)安全和人類健康具有危害的毒理學(xué)指標(biāo)，來(lái)源清楚（地質(zhì)或工業(yè)），在重點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)控很有必要

        3）重金屬（鐵、錳、砷、六價(jià)鉻、鉛、鎘）：主要源于工礦活動(dòng)和天然地質(zhì)環(huán)境釋放，具有累積性和高毒性。其中鐵、錳尤為常見，常與感官問(wèn)題（色、味）直接相關(guān)

4.       建設(shè)內(nèi)容

在前端感知網(wǎng)絡(luò)方面，建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，以掌握飲用地下水水位和水質(zhì)變化態(tài)勢(shì)，對(duì)水質(zhì)惡化情況進(jìn)行報(bào)警預(yù)警。

4.1.         在線監(jiān)測(cè)設(shè)備介紹

 4.1.1.太陽(yáng)能多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)主機(jī)

采用抽取水樣方式自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)水質(zhì)參數(shù)，水質(zhì)傳感器內(nèi)置于樣品池中，水樣進(jìn)入多級(jí)過(guò)濾進(jìn)入樣品池中。產(chǎn)品采用低功耗設(shè)計(jì)，僅用60W以上太陽(yáng)能電池板即可現(xiàn)實(shí)水質(zhì)的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。具有占地面積小、易安裝、長(zhǎng)壽命和免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于地表水、水庫(kù)、地下水、排口、雨污水管網(wǎng)等需要無(wú)人值守的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景。

u  特點(diǎn)

•        低功耗設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能直接供電

•        緊湊機(jī)箱設(shè)計(jì)，占地面積僅0.15㎡

•        可靈活選擇落地/壁掛/立桿等多種安裝方式

•        定期自動(dòng)抽排水，內(nèi)置樣品池，維護(hù)工作量低

•        最多6個(gè)數(shù)字式水質(zhì)傳感器，檢測(cè)參數(shù)可靈活組合

•        出廠預(yù)校準(zhǔn)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

•        檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)RS485或4G上報(bào)到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

4.1.2.              pH水質(zhì)傳感器

基于工業(yè)級(jí)玻璃復(fù)合電極設(shè)計(jì)，符合《pH水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求》（HJ/T 96）,內(nèi)置NTC溫度傳感器自動(dòng)補(bǔ)償pH電極的溫度漂移，參比電極采用單鹽橋/四氟液接，具有抗污染能力強(qiáng)、低漂移和低成本的優(yōu)點(diǎn)。適用于污水處理、排水管網(wǎng)、工業(yè)過(guò)程、地表水監(jiān)測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等應(yīng)用場(chǎng)景。具有RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)。附送WQS-SUTIE上位機(jī)調(diào)測(cè)軟件，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、校準(zhǔn)、測(cè)量和故障診斷等功能。

u  特點(diǎn)

• 四氟液接設(shè)計(jì)，電極抗污染能力強(qiáng)；

•  NTC溫度傳感器，自動(dòng)溫度補(bǔ)償；

•        內(nèi)置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；

•        出廠預(yù)校準(zhǔn)，內(nèi)置校準(zhǔn)系數(shù)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)；

•        3KV耐壓隔離電源供電，抗干擾能力強(qiáng)；

•        傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能；

4.1.3.              UVCOD水質(zhì)分傳感器

基于紫外吸收光譜技術(shù)，符合《紫外（UV）吸收水質(zhì)自動(dòng)在線檢測(cè)儀技術(shù)要求》（HJ/T 191），同時(shí)測(cè)量水樣的COD、SAC和濁度，光路采用254nm/530nm雙波長(zhǎng)和參比光路設(shè)計(jì)，消除了濁度、色度和光源衰減的影響。帶有自動(dòng)機(jī)械電刷，使用中無(wú)需重新校正。適用于地表水、雨水、廢水和工業(yè)過(guò)程中的有機(jī)物含量的在線監(jiān)測(cè)。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，IP68防水等級(jí)。具有RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)。附送UV-COD數(shù)據(jù)分析軟件，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、校準(zhǔn)、測(cè)量和故障診斷等操作。

u  特點(diǎn)

• 原位式測(cè)量，無(wú)需取樣和預(yù)處理

•    254/530nm雙波長(zhǎng)檢測(cè)，自動(dòng)進(jìn)行濁度補(bǔ)償

•        雙參考光路，消除光源衰減對(duì)測(cè)量值的影響

•        機(jī)械電刷自動(dòng)定期清洗光學(xué)窗口

•        出廠預(yù)校準(zhǔn)，用戶可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

•      半導(dǎo)體LED和光電探測(cè)器，使用壽命超過(guò)10年

•        傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能

•        維護(hù)工作量極少，使用中無(wú)需重新校準(zhǔn)

4.1.4.              電導(dǎo)率/TDS水質(zhì)傳感器

基于平面石墨二電極的電導(dǎo)池，符合《電導(dǎo)率水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求》（HJ/T 97）,能同時(shí)測(cè)量電導(dǎo)率、鹽度和TDS。內(nèi)置NTC溫度傳感器進(jìn)行自動(dòng)溫度補(bǔ)償，平面石墨二電極耐腐蝕好、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性高、極化效應(yīng)小和容易清洗維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。適用于污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地表水監(jiān)測(cè)、雨污水管網(wǎng)、工業(yè)過(guò)程等行業(yè)的電導(dǎo)率在線測(cè)量。

u  特點(diǎn)

• 精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好

•        電極不易污染，清洗維護(hù)方便

•        內(nèi)置NTC溫度傳感器進(jìn)行自動(dòng)溫度補(bǔ)償

•       出廠預(yù)校準(zhǔn)，內(nèi)置校準(zhǔn)系數(shù)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)

•        3KV耐壓隔離電源供電，抗干擾能力強(qiáng)

•        傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能

4.1.5.              氟化物水質(zhì)傳感器

基于多參數(shù)離子選擇電極法，符合EPA351.3美國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用氟離子、pH和溫度以及參比電極共同完成氨氮的測(cè)量。矩陣校準(zhǔn)算法，可消除水樣中其他離子的交叉干擾，并自動(dòng)修正pH和溫度對(duì)氟離子測(cè)量值的影響。可原位測(cè)量，使用中無(wú)需試劑、無(wú)需預(yù)處理、響應(yīng)速度快、功耗低。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，防水等級(jí)IP68。

u  特點(diǎn)

•  一體式電極，多參數(shù)相互進(jìn)行矩陣修正，測(cè)量準(zhǔn)確度高；

•        原位測(cè)量，無(wú)需試劑和預(yù)處理，維護(hù)工作量低；

•        響應(yīng)時(shí)間不到60秒，實(shí)時(shí)反映氨氮濃度變化；

•        傳感器膜頭可更換，降低使用成本；

•       內(nèi)置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；

•        出廠預(yù)校準(zhǔn)，內(nèi)置校準(zhǔn)系數(shù)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)；

•        傳感器接口具有錯(cuò)接和反接保護(hù)功能；

4.1.6.              氨氮水質(zhì)傳感器

基于多參數(shù)離子選擇電極法，符合EPA351.3美國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用銨離子、鉀離子、pH和溫度以及參比電極共同完成氨氮的測(cè)量。矩陣校準(zhǔn)算法，可消除水樣中其他離子的交叉干擾，并自動(dòng)修正pH和溫度對(duì)氨氮測(cè)量值的影響。可原位測(cè)量，使用中無(wú)需試劑、無(wú)需預(yù)處理、響應(yīng)速度快、功耗低。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，防水等級(jí)IP68。適用于地表水、水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)過(guò)程等行業(yè)的氨氮在線測(cè)量。產(chǎn)品采用一體式電極座，防水等級(jí)IP68，耐腐蝕殼體，具有RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)和組網(wǎng)。附送WQS-SUTIE上位機(jī)調(diào)測(cè)軟件，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、校準(zhǔn)、測(cè)量和故障診斷等功能

u  特點(diǎn)

•一體式電極，多參數(shù)相互進(jìn)行矩陣修正，測(cè)量準(zhǔn)確度高；

•原位測(cè)量，無(wú)需試劑和預(yù)處理，維護(hù)工作量低；

•響應(yīng)時(shí)間不到60秒，實(shí)時(shí)反映氨氮濃度變化；

•傳感器膜頭可更換，降低使用成本；

•內(nèi)置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；

•出廠預(yù)校準(zhǔn)，內(nèi)置校準(zhǔn)系數(shù)，可隨時(shí)恢復(fù)出廠校準(zhǔn)參數(shù)；

4.1.7.              全光譜水質(zhì)分析儀

基于紫外-可見光全波長(zhǎng)吸收光譜技術(shù)，符合《光譜法水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》（T/CWEC13-2019）,通過(guò)190-1100nm波段的吸收光譜數(shù)據(jù)反演算法解析水樣中污染物含量，可以同時(shí)測(cè)量九項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。光路上采用參考光路和濁度補(bǔ)償技術(shù)，使得產(chǎn)品在光源衰減、和高濁度水樣中依舊能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。適用于地表水、飲用水、工業(yè)過(guò)程水和廢水中的有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽含量的在線監(jiān)測(cè)。具有RS485通訊接口，標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，可進(jìn)行多傳感器組網(wǎng)。容易與RTU、PLC和物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、SCADA系統(tǒng)等集成和組網(wǎng)。附送UV-Vis光譜分析軟件，可進(jìn)行配置、校正、測(cè)量、光譜曲線和吸光度曲線采集等操作。

u  特點(diǎn)

•基于紫外-可見光全波長(zhǎng)吸收光譜技術(shù)，190-1100nm光譜范圍

•探頭可直接浸沒(méi)入水中測(cè)量，無(wú)需化學(xué)試劑，無(wú)二次污染

•同時(shí)測(cè)量COD、硝氮、總氮、總磷、濁度、TSS等九項(xiàng)指標(biāo)

•長(zhǎng)壽命閃爍氙燈，閃光次數(shù)≥10E9次

•可存儲(chǔ)32MB歷史光譜數(shù)據(jù)

•具有濁度、色度和交叉干擾補(bǔ)償功能

•自動(dòng)電刷定時(shí)清洗光學(xué)窗口，維護(hù)工作量極少

•支持用戶自定義特征波長(zhǎng)，自主新增測(cè)量因子

4.1.8.              壓力水位計(jì)

投入式液位變送器由高性能擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器作為測(cè)量元件，把與液位深度成正比的液體靜壓力準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，并經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)（電流、電壓、RS485）信號(hào)輸出，建立起輸出信號(hào)與液體深度的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體深度的測(cè)量。產(chǎn)品精度高、體積小，直接投入液體中，即可測(cè)量出變送器末端到液面的液體高度，使用方便。適用于石油、化工、 電廠、城市供水、水文勘探領(lǐng)域的液位測(cè)量與控制。