[发明专利]一种地下水在线监测、代表性水样采集一体化自控装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种地下水在线监测、代表性水样采集一体化自控装置及其控制方法，涉及地下水监测、水样采集技术领域。本发明包括设于地面上的控制操作站、代表性水样判断采集系统和与控制操作站用绳索连接且置于井内地下水水位下的在线原位监测系统；代表性水样判断采集系统通过水管与位于地下水水位下的抽水泵连接；水泵通过水管与滞水收集器、水样收集器连接，代表性水样判断采集系统的在线光谱水质监测仪二和常规参数水质分析仪二用于监测、分析滞水收集器、水样收集器内的水。本发明认为为了确保所监测为含水层新鲜水样，对水样采集以多维、多点位水质参数稳定判断水样代表性。深化监测、采样技术一体化集成，大大降低了原位信息获取不确定性。

技术领域

本发明涉及一种地下水在线监测、代表性水样采集一体化自控装置及其控制方法，涉及地下水监测、水样采集技术领域。

背景技术

地下水水质监测和水样采集技术研发历时数十年，产生了一系列的仪器设备和技术方法，实现在线监测和采集代表性水样，以获取地下水原位信息是其目标。20世纪90年代始，常规参数水质分析仪已研发成熟，将该仪器直接放置于水井中，实现了水温、溶解氧(DO)、电导率、氧化还原电位(ORP)、pH、浊度等常规水质参数的在线监测，指示地下水水质总体状态；近几年，紫外/可见分光光度计(UV-Vis spectrometers)在线光谱水质监测仪发展日趋成熟，地下水的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)、苯系物(BTX：苯、甲苯、二甲苯)、三氮(硝酸、亚硝酸、氨氮)、总悬浮物(TSS)等特征化学成分参数在线监测业已实现。水样采集方面，洗井是保证样品代表性的关键，以往普遍采用3-5倍井管内滞水体积洗井采样；主要为满足采集易受扰动污染地下水样品，(特别是挥发性有机物(VOCs))的需求，20世纪90年代初，US EPA及ASTM开始推荐采用低流量(一般0.1-0.5L/min)气囊泵洗井采样技术(Low flow rate purging and sampling)，水位降深一般不超过0.1m，以电化学水质监测仪测定抽出水，待常规水质参数稳定后(一般5min测试频率，连续三次变化不超过如下范围：pH，±0.1；电导率，±3％；ORP，±10mV；DO，±10％；浊度，±10％)，视为含水层新鲜水样，实施采样。

然而，申请人认为现有监测和采样技术在获取地下水原位信息方面仍有如下不足：

(一)在线监测的并非含水层新鲜水样，监测仪器虽然放置于水井中，但监测过程中并未洗井，所测的是井管内滞水的水质；

(二)常规参数判断水样新鲜与否具有不确定性，特别是污染地下水，以非水相有机物为例，常规水质指标稳定并不一定表示有机物达到稳定，特别是一些关注度高、相对浓度低的目标污染物(如苯系物等)往往并不引起常规参数显著响应；

(三)地下水在线监测、采样设备集成方式问题：以推广度较高的美国QED低流量气囊泵洗井采样设备为准，仅在出水口测试水质，无法识别水样从井中至出水口的变化，且水质与采样设备等未建立自动化通讯。

基于此，本发明认为水质在线监测应洗井以确保所监测为含水层新鲜水样，而水样采集前更需以多维、多点位水质参数稳定判断水样代表性。深化监测、采样技术一体化集成，是降低原位信息获取不确定性的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地下水在线监测、代表性水样采集一体化自控装置，旨在解决在线监测、采集水样的代表性问题，即保障监测和采集信息更贴近含水层实际情况。