1.       概述

我國地下水生態(tài)環(huán)境保護仍面臨諸多突出問題，目前我國地下水源頭預防壓力較大，部分污染源周邊地下水存在特征污染物超標，并存在向周邊擴散的風險；地下水型飲用水水源水質尚未得到全面保障，部分城鎮(zhèn)地下水水源水質不達標；地下水污染防治的信息共享機制不健全，沒有形成統(tǒng)一的地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡管理體系；《中共中央 國務院關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》中提出要強化地下水污染協(xié)同防治，對新時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)測布點

（1）污染源區(qū)地下水監(jiān)測應設置監(jiān)測井。監(jiān)測井應設置在污染源區(qū)內。對現(xiàn)有可能受地下水污染的飲用水井和水源井進行布點。

（2）輕質非水溶相污染含水層重點監(jiān)測上部層（組），重質非水溶相污染含水層重點監(jiān)測含水層（組）底板。如果潛水含水層受到污染，則應對下伏承壓含水層布設監(jiān)測井，評估可能受污染的狀況。

（3）監(jiān)測點布置再地下水的上游、內部、兩側及下游等重點潛在污染區(qū)域和周邊主要敏感點，以評估地下水的質量狀況。

2.2.         監(jiān)測指標

根據(jù)GB/T14848—2017《地下水水質質量標準》，依據(jù)我國地下水質量狀況和人體健康風險,參照生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等用水質量要求,依據(jù)各組分含量高低(pH 除外),分為五類。Ⅰ類:地下水化學組分含量低,適用于各種用途;Ⅱ類:地下水化學組分含量較低,適用于各種用途;Ⅲ類:地下水化學組分含量中等,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:地下水化學組分含量較高,以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水質量要求以及一定水平的人體健康風險為依 據(jù),適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水,適當處理后可作生活飲用水;  Ⅴ類:地下水化學組分含量高,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《地下水水質質量標準》，共規(guī)定了39項目常規(guī)水質指標及其限值，共計分為“感官性狀及一般化學指標”、“微生物指標”、“毒理學指標”、“放射性指標”等大類。

1、感官性狀及一般化學指標

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

包括大腸菌群、菌落總數(shù)

3.   毒理學指標

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

3.       指標選擇和監(jiān)測技術路線

在選擇在線監(jiān)測指標時應該綜合考慮指標的重要性、技術可實現(xiàn)性和建設成本等，我們從39項指標中按照這個原則，提煉為“常規(guī)五參數(shù)”、“核心化學指標”和“污染風險監(jiān)控指標”等三類作為在線監(jiān)測指標

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。

2)   電導率 (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（如農(nóng)業(yè)、生活污水、工業(yè)排放）影響的總體程度。電導率異常升高往往預示著溶解鹽類污染。

3)   濁度：衡量水的清澈度，濁度過高會庇護病原微生物、削弱消毒效果，并影響其下游的儀器測量精度

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

2.   核心化學指標

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。

2)   高錳酸鹽指數(shù) (CODMn)：衡量水體受有機物質污染程度的綜合指標。作為39項中直接反映有機污染總體水平的有限幾個指標之一，其在線監(jiān)測對預警至關重要。

3.   污染風險監(jiān)控指標

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

2)   氟化物、揮發(fā)酚：都是對生態(tài)安全和人類健康具有危害的毒理學指標，來源清楚（地質或工業(yè)），在重點區(qū)域實現(xiàn)在線監(jiān)控很有必要

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

4.       建設內容

在前端感知網(wǎng)絡方面，建設水質自動監(jiān)測站，以掌握飲用地下水水位和水質變化態(tài)勢，對水質惡化情況進行報警預警。

4.1.         在線監(jiān)測設備介紹

 4.1.1.太陽能多參數(shù)水質監(jiān)測主機

采用抽取水樣方式自動連續(xù)檢測水質參數(shù)，水質傳感器內置于樣品池中，水樣進入多級過濾進入樣品池中。產(chǎn)品采用低功耗設計，僅用60W以上太陽能電池板即可現(xiàn)實水質的連續(xù)在線監(jiān)測。具有占地面積小、易安裝、長壽命和免維護的優(yōu)點，廣泛適用于地表水、水庫、地下水、排口、雨污水管網(wǎng)等需要無人值守的水質自動監(jiān)測場景。

u  特點

•        低功耗設計，太陽能直接供電

•        緊湊機箱設計，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

•        定期自動抽排水，內置樣品池，維護工作量低

•        最多6個數(shù)字式水質傳感器，檢測參數(shù)可靈活組合

•        出廠預校準，可隨時恢復出廠校準參數(shù)

•        檢測數(shù)據(jù)通過RS485或4G上報到物聯(lián)網(wǎng)平臺

4.1.2.              pH水質傳感器

基于工業(yè)級玻璃復合電極設計，符合《pH水質自動分析儀技術要求》（HJ/T 96）,內置NTC溫度傳感器自動補償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、低漂移和低成本的優(yōu)點。適用于污水處理、排水管網(wǎng)、工業(yè)過程、地表水監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖等應用場景。具有RS485通訊接口，標準MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)。附送WQS-SUTIE上位機調測軟件，可對產(chǎn)品進行參數(shù)設置、校準、測量和故障診斷等功能。

u  特點

• 四氟液接設計，電極抗污染能力強；

•  NTC溫度傳感器，自動溫度補償；

•        內置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準確；

•        出廠預校準，內置校準系數(shù)，可隨時恢復出廠校準參數(shù)；

•        3KV耐壓隔離電源供電，抗干擾能力強；

•        傳感器接口具有錯接和反接保護功能；

4.1.3.              UVCOD水質分傳感器

基于紫外吸收光譜技術，符合《紫外（UV）吸收水質自動在線檢測儀技術要求》（HJ/T 191），同時測量水樣的COD、SAC和濁度，光路采用254nm/530nm雙波長和參比光路設計，消除了濁度、色度和光源衰減的影響。帶有自動機械電刷，使用中無需重新校正。適用于地表水、雨水、廢水和工業(yè)過程中的有機物含量的在線監(jiān)測。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，IP68防水等級。具有RS485通訊接口，標準MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)。附送UV-COD數(shù)據(jù)分析軟件，可對產(chǎn)品進行參數(shù)設置、校準、測量和故障診斷等操作。

u  特點

• 原位式測量，無需取樣和預處理

•    254/530nm雙波長檢測，自動進行濁度補償

•        雙參考光路，消除光源衰減對測量值的影響

•        機械電刷自動定期清洗光學窗口

•        出廠預校準，用戶可隨時恢復出廠校準參數(shù)

•      半導體LED和光電探測器，使用壽命超過10年

•        傳感器接口具有錯接和反接保護功能

•        維護工作量極少，使用中無需重新校準

4.1.4.              電導率/TDS水質傳感器

基于平面石墨二電極的電導池，符合《電導率水質自動分析儀技術要求》（HJ/T 97）,能同時測量電導率、鹽度和TDS。內置NTC溫度傳感器進行自動溫度補償，平面石墨二電極耐腐蝕好、壽命長、穩(wěn)定性高、極化效應小和容易清洗維護等優(yōu)點。適用于污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地表水監(jiān)測、雨污水管網(wǎng)、工業(yè)過程等行業(yè)的電導率在線測量。

u  特點

• 精度高、壽命長、穩(wěn)定性好

•        電極不易污染，清洗維護方便

•        內置NTC溫度傳感器進行自動溫度補償

•       出廠預校準，內置校準系數(shù)，可隨時恢復出廠校準參數(shù)

•        3KV耐壓隔離電源供電，抗干擾能力強

•        傳感器接口具有錯接和反接保護功能

4.1.5.              氟化物水質傳感器

基于多參數(shù)離子選擇電極法，符合EPA351.3美國環(huán)保標準，應用氟離子、pH和溫度以及參比電極共同完成氨氮的測量。矩陣校準算法，可消除水樣中其他離子的交叉干擾，并自動修正pH和溫度對氟離子測量值的影響。可原位測量，使用中無需試劑、無需預處理、響應速度快、功耗低。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，防水等級IP68。

u  特點

•  一體式電極，多參數(shù)相互進行矩陣修正，測量準確度高；

•        原位測量，無需試劑和預處理，維護工作量低；

•        響應時間不到60秒，實時反映氨氮濃度變化；

•        傳感器膜頭可更換，降低使用成本；

•       內置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準確；

•        出廠預校準，內置校準系數(shù)，可隨時恢復出廠校準參數(shù)；

•        傳感器接口具有錯接和反接保護功能；

4.1.6.              氨氮水質傳感器

基于多參數(shù)離子選擇電極法，符合EPA351.3美國環(huán)保標準，應用銨離子、鉀離子、pH和溫度以及參比電極共同完成氨氮的測量。矩陣校準算法，可消除水樣中其他離子的交叉干擾，并自動修正pH和溫度對氨氮測量值的影響。可原位測量，使用中無需試劑、無需預處理、響應速度快、功耗低。外殼采用耐腐蝕不銹鋼材料，防水等級IP68。適用于地表水、水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)過程等行業(yè)的氨氮在線測量。產(chǎn)品采用一體式電極座，防水等級IP68，耐腐蝕殼體，具有RS485通訊接口，標準MODBUS協(xié)議，便于集成和組網(wǎng)和組網(wǎng)。附送WQS-SUTIE上位機調測軟件，可對產(chǎn)品進行參數(shù)設置、校準、測量和故障診斷等功能

u  特點

•一體式電極，多參數(shù)相互進行矩陣修正，測量準確度高；

•原位測量，無需試劑和預處理，維護工作量低；

•響應時間不到60秒，實時反映氨氮濃度變化；

•傳感器膜頭可更換，降低使用成本；

•內置故障自診斷功能，保證數(shù)據(jù)準確；

•出廠預校準，內置校準系數(shù)，可隨時恢復出廠校準參數(shù)；

4.1.7.              全光譜水質分析儀

基于紫外-可見光全波長吸收光譜技術，符合《光譜法水質在線監(jiān)測系統(tǒng)技術導則》（T/CWEC13-2019）,通過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，可以同時測量九項水質指標。光路上采用參考光路和濁度補償技術，使得產(chǎn)品在光源衰減、和高濁度水樣中依舊能獲得準確的測量值。適用于地表水、飲用水、工業(yè)過程水和廢水中的有機物、營養(yǎng)鹽含量的在線監(jiān)測。具有RS485通訊接口，標準MODBUS協(xié)議，可進行多傳感器組網(wǎng)。容易與RTU、PLC和物聯(lián)網(wǎng)關、SCADA系統(tǒng)等集成和組網(wǎng)。附送UV-Vis光譜分析軟件，可進行配置、校正、測量、光譜曲線和吸光度曲線采集等操作。

u  特點

•基于紫外-可見光全波長吸收光譜技術，190-1100nm光譜范圍

•探頭可直接浸沒入水中測量，無需化學試劑，無二次污染

•同時測量COD、硝氮、總氮、總磷、濁度、TSS等九項指標

•長壽命閃爍氙燈，閃光次數(shù)≥10E9次

•可存儲32MB歷史光譜數(shù)據(jù)

•具有濁度、色度和交叉干擾補償功能

•自動電刷定時清洗光學窗口，維護工作量極少

•支持用戶自定義特征波長，自主新增測量因子

4.1.8.              壓力水位計

投入式液位變送器由高性能擴散硅壓阻式壓力傳感器作為測量元件，把與液位深度成正比的液體靜壓力準確測量出來，并經(jīng)過信號調理電路轉換成標準（電流、電壓、RS485）信號輸出，建立起輸出信號與液體深度的線性對應關系，實現(xiàn)對液體深度的測量。產(chǎn)品精度高、體積小，直接投入液體中，即可測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、水文勘探領域的液位測量與控制。