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地下水環(huán)境監(jiān)測信息是地下水合理開發(fā),、水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要基礎(chǔ),。總氮,、總磷是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一,，但傳統(tǒng)的采樣、實驗室消解法不僅耗時,，且操作過程繁瑣,， 無法及時得到現(xiàn)場數(shù)據(jù) 。

其次,，大多數(shù)監(jiān)測設(shè)備還不具備無線數(shù)據(jù)傳輸功能,，需要定期下載數(shù)據(jù)，不僅費工費力,，特別是對于突發(fā)性的污染事件等,，不能在**時間掌握現(xiàn)場污染發(fā)展動態(tài)。

此外,，很多監(jiān)測設(shè)備需要頻繁維護(hù),，如電池的更換等。有些監(jiān)測設(shè)備雖然配備了太陽能供電系統(tǒng),，但是在南方連續(xù)陰雨天氣下,，也會出現(xiàn)系統(tǒng)斷電而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的情況。

因此,，迫切需要一套能實現(xiàn)原位測量多種營養(yǎng)鹽及水質(zhì)參數(shù),；測量數(shù)據(jù)可無線傳輸；供電,、維護(hù)簡單的地下水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),，為地下水污染調(diào)查和防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),。

2 觀測系統(tǒng)的設(shè)計

2.1目的

風(fēng)光互補(bǔ)地下水污染原位在線觀測系統(tǒng)主要用于原位在線監(jiān)測地下水的物理和化學(xué)參數(shù)，如水位,、溫度,、pH值、溶氧,、氧化還原,、總磷、總氮等營養(yǎng)鹽,、葉綠素、鉀,、鈉等的變化情況,，無需采樣，實時監(jiān)測,，采用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)在太陽能或主電源供電不足的情況下，采用綠色清潔能源－風(fēng)能供電,，在監(jiān)測污染的同時,，也減少能耗，減少污染,。

監(jiān)測數(shù)據(jù)可應(yīng)用于地下水污染調(diào)查,、農(nóng)田排放及工業(yè)廢水排放監(jiān)控、地下水修復(fù),、地下水資源管理,、濕地養(yǎng)分監(jiān)測等，為相關(guān)決策提供科學(xué)依據(jù),。

2.2觀測內(nèi)容

風(fēng)光互補(bǔ)地下水污染原位在線觀測系統(tǒng)的觀測參數(shù),，包含：

營養(yǎng)鹽：總磷 TP、總氮 TN,、NH3,、NO2+NO3，,、NO2,、PO4、葉綠素,、藍(lán)綠藻

物理參數(shù)：水位,、溫度、電導(dǎo)率,、pH值,、濁度（TSS）、氧化還原電位

無機(jī)離子：鉀離子、鈉離子,、鈣離子,、 氟化物、氯化物等

2.3系統(tǒng)組成

風(fēng)光互補(bǔ)地下水污染原位在線觀測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器,、總磷 TP/總氮/營養(yǎng)鹽探頭,、水質(zhì)探頭、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng),、ENVIdata數(shù)據(jù)服務(wù)器及數(shù)據(jù)傳輸平臺等組成,。濕化學(xué)法測量總磷、總氮,、硝酸鹽,、亞硝酸鹽、氨氮,、磷酸鹽,，可定制總可溶性鐵 硅酸鹽、硫化物,、尿素,、及鐵等金屬離子。

數(shù)據(jù)采集器實時將數(shù)據(jù)通過GPRS發(fā)送到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)服務(wù)器ENVIdata,，用戶可在網(wǎng)站上查看系統(tǒng)運行狀態(tài),、下載數(shù)據(jù)。無論用戶在哪里,，只要能上網(wǎng),，用戶可隨時查看測點的數(shù)據(jù)。同時,，數(shù)據(jù)服務(wù)器ENVIdata也可通過郵件,，自動將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶指定的郵箱。

2.4技術(shù)指標(biāo)

通道：5-15個模擬通道,，12脈沖輸入通道,，12個數(shù)字通道

采樣：**采樣速度：25Hz；有效采樣分辨率：18位,，線性：0.01%

U盤存儲：兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動,，每兆約90，000采集數(shù)字點

采樣間隔：10ms至多日,，可自定義,；

輸出值種類：平均值，**值,，*小值,，取樣值(Sample),，向量值，累計值(Totalize)等,。

報警：高,、低，范圍內(nèi)和范圍外,，可選擇延遲時間,。

葉片直徑：1.15米

起動風(fēng)速：3.58米/秒

輸出電壓：12伏、24伏和48伏直流

額定輸出功率：400瓦(在風(fēng)速12.5米/秒)

數(shù)據(jù)輸出：ENVIdata 數(shù)據(jù)傳輸,，網(wǎng)頁瀏覽,。

傳感器：

NH3：測量范圍0~0.4/1/2/5/mg/l，其它范圍可定制,；精度小于10%

NO3+NO2：測量范圍0~0.5/1/5/10 mg/l,，其它范圍可定制；精度小于10%

NO2：測量范圍0~0.1/0.2/0.5 mg/l,，其它范圍可定制；精度小于10%

PO4：測量范圍0~0.3/1/2/5/ mg/l,，其它范圍可定制,；精度小于10%

TP：測量范圍0~0.2/0.4/1.5/2 mg/l，其它范圍可定制,；精度小于10%

TN：測量范圍0~0.5/2/10 mg/l,，其它范圍可定制；精度小于10%

水位：測量范圍0-20/40/100m,，**200m,；精度±0.1%

溫度：測量范圍-5-50℃；精度±0.1℃

電導(dǎo)率：測量范圍0-200ms/cm,；精度±0.5%

TDS：測量范圍0-200000ppm

pH值：測量范圍0-14,；精度±0.1pH

濁度：測量范圍0-1000NTU；精度±0.3NTU(0-10NTU)或±3%(10-1000NTU)

氯化物：測量范圍1-35000mg/l,；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

鈉離子：測量范圍0.02-20000mg/l,；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

鈣離子：測量范圍0.5-40000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

鉀離子：測量范圍0.4-39000mg/l,；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

氟化物：測量范圍0.2-20000mg/l,；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

葉綠素：測量范圍0.03-500μg/l；精度±0.1μg/l (<3μg/l)或±3%(>3μg/l)

藍(lán)綠藻：150-2000000 cells/ml,；精度+/- 500 cells/ml(0-1500 cells/ml)或+/- 3% (>1500 cells/ml)

4 應(yīng)用案例

4.1慕尼黑國際機(jī)場地下水位水質(zhì)監(jiān)測

德國慕尼黑國際機(jī)場,，共布設(shè)了超過300個地下水監(jiān)測點監(jiān)測水位，10個地下水質(zhì)監(jiān)測站,，監(jiān)測水位,、電導(dǎo)率,、溫度、氧化還原電位,、DO等參數(shù),。所有數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)綑C(jī)場服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，用于對機(jī)場地下水位水質(zhì)情況的實時監(jiān)控和預(yù)測,。

4.2歐洲WARMER研究項目應(yīng)用

WARMER是歐盟的一個水質(zhì)實時監(jiān)控和風(fēng)險管理研究項目,。目標(biāo)是要建立一個多水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)，用于水質(zhì)風(fēng)險管理,，并可應(yīng)用于工業(yè)污染的快速評估,。

系統(tǒng)安裝地點位于意大利威尼斯地區(qū)，監(jiān)控參數(shù)主要有NH3-N,、PO4-P,、NO2-N、（NO3+NO2）-N等,，數(shù)據(jù)自動發(fā)送到中心服務(wù)器的網(wǎng)站上,。該系統(tǒng)被作為決策工具，幫助管理部門監(jiān)控工業(yè)污染對地下水質(zhì)的影響,。