、1 引言

地下水环境监测信息是地下水合理开发、水资源管理和生态环境保护的重要基础。总氮、总磷是衡量水质的重要指标之一，但传统的采样、实验室消解法不仅耗时，且操作过程繁琐， 无法及时得到现场数据 。

其次，大多数监测设备还不具备无线数据传输功能，需要定期下载数据，不仅费工费力，特别是对于突发性的污染事件等，不能在**时间掌握现场污染发展动态。

此外，很多监测设备需要频繁维护，如电池的更换等。有些监测设备虽然配备了太阳能供电系统，但是在南方连续阴雨天气下，也会出现系统断电而导致数据丢失的情况。

因此，迫切需要一套能实现原位测量多种营养盐及水质参数；测量数据可无线传输；供电、维护简单的地下水环境监测系统，为地下水污染调查和防治提供基础数据。

2 观测系统的设计

2.1目的

风光互补地下水污染原位在线观测系统主要用于原位在线监测地下水的物理和化学参数，如水位、温度、pH值、溶氧、氧化还原、总磷、总氮等营养盐、叶绿素、钾、钠等的变化情况，无需采样，实时监测，采用风光互补供电系统在太阳能或主电源供电不足的情况下，采用绿色清洁能源－风能供电，在监测污染的同时，也减少能耗，减少污染。

监测数据可应用于地下水污染调查、农田排放及工业废水排放监控、地下水修复、地下水资源管理、湿地养分监测等，为相关决策提供科学依据。

2.2观测内容

风光互补地下水污染原位在线观测系统的观测参数，包含：

营养盐：总磷 TP、总氮 TN、NH3、NO2+NO3，、NO2、PO4、叶绿素、蓝绿藻

物理参数：水位、温度、电导率、pH值、浊度（TSS）、氧化还原电位

无机离子：钾离子、钠离子、钙离子、 氟化物、氯化物等

2.3系统组成

风光互补地下水污染原位在线观测系统由数据采集器、总磷 TP/总氮/营养盐探头、水质探头、风光互补供电系统、ENVIdata数据服务器及数据传输平台等组成。湿化学法测量总磷、总氮、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、磷酸盐，可定制总可溶性铁 硅酸盐、硫化物、尿素、及铁等金属离子。

数据采集器实时将数据通过GPRS发送到远程的数据服务器ENVIdata，用户可在网站上查看系统运行状态、下载数据。无论用户在哪里，只要能上网，用户可随时查看测点的数据。同时，数据服务器ENVIdata也可通过邮件，自动将数据发送到用户指定的邮箱。

2.4技术指标

通道：5-15个模拟通道，12脉冲输入通道，12个数字通道

采样：**采样速度：25Hz；有效采样分辨率：18位，线性：0.01%

U盘存储：兼容USB1.1或USB2.0驱动，每兆约90，000采集数字点

采样间隔：10ms至多日，可自定义；

输出值种类：平均值，**值，*小值，取样值(Sample)，向量值，累计值(Totalize)等。

报警：高、低，范围内和范围外，可选择延迟时间。

叶片直径：1.15米

起动风速：3.58米/秒

输出电压：12伏、24伏和48伏直流

额定输出功率：400瓦(在风速12.5米/秒)

数据输出：ENVIdata 数据传输，网页浏览。

传感器：

NH3：测量范围0~0.4/1/2/5/mg/l，其它范围可定制；精度小于10%

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

NO2：测量范围0~0.1/0.2/0.5 mg/l，其它范围可定制；精度小于10%

PO4：测量范围0~0.3/1/2/5/ mg/l，其它范围可定制；精度小于10%

TP：测量范围0~0.2/0.4/1.5/2 mg/l，其它范围可定制；精度小于10%

TN：测量范围0~0.5/2/10 mg/l，其它范围可定制；精度小于10%

水位：测量范围0-20/40/100m，**200m；精度±0.1%

温度：测量范围-5-50℃；精度±0.1℃

电导率：测量范围0-200ms/cm；精度±0.5%

TDS：测量范围0-200000ppm

pH值：测量范围0-14；精度±0.1pH

浊度：测量范围0-1000NTU；精度±0.3NTU(0-10NTU)或±3%(10-1000NTU)

氯化物：测量范围1-35000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

钠离子：测量范围0.02-20000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

钙离子：测量范围0.5-40000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

钾离子：测量范围0.4-39000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

氟化物：测量范围0.2-20000mg/l；精度±2mg/l(<40mg>40mg/l)

叶绿素：测量范围0.03-500μg/l；精度±0.1μg/l (<3μg/l)或±3%(>3μg/l)

蓝绿藻：150-2000000 cells/ml；精度+/- 500 cells/ml(0-1500 cells/ml)或+/- 3% (>1500 cells/ml)

4 应用案例

4.1慕尼黑国际机场地下水位水质监测

德国慕尼黑国际机场，共布设了超过300个地下水监测点监测水位，10个地下水质监测站，监测水位、电导率、温度、氧化还原电位、DO等参数。所有数据自动传输到机场服务器的数据库中，用于对机场地下水位水质情况的实时监控和预测。

4.2欧洲WARMER研究项目应用

WARMER是欧盟的一个水质实时监控和风险管理研究项目。目标是要建立一个多水质参数的监控系统，用于水质风险管理，并可应用于工业污染的快速评估。

系统安装地点位于意大利威尼斯地区，监控参数主要有NH3-N、PO4-P、NO2-N、（NO3+NO2）-N等，数据自动发送到中心服务器的网站上。该系统被作为决策工具，帮助管理部门监控工业污染对地下水质的影响。