水文地质调查把脉地下水的“听诊器”

赵学亮　史云

地下水是埋藏在地表以下各种形式的重力水，是水资源的重要组成部分，对人类生活和经济生产活动具有十分重要的作用。由于人们地下水环境保护意识淡薄和工农业经济的快速发展，我国大部分地下水受到严重污染，地下水资源面临严重危机。

开展水文地质调查摸清地下水资源健康状况是开展地下水污染治理和合理利用地下水资源的优先工作，而健康的诊断需要优良可靠的听诊设备。在国土资源部国土资源公益性科研行业科研专项“浅层地下水多层多参数自动监测研发与示范”项目的支持下，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心项目组研发了兼具地下水在线监测、快速取样、现场快速检测等功能的系列地下水检测设备。

其中，地下水多通道自动监测仪器能够实现不同监测目标含水层水位和水温的实时监测，主要包括含水层传感器、地面监测主机（内置手机卡）和监控平台三部分。含水层传感器被安装在目标深度，实时监视水位和水温信息，地面监测主机将含水层传感器监测到的脉动信息通过GPRS/GSM移动网络传输到远端监控平台进行显示。通过此种方式能够实现对地下水含水层的精细刻画和观测，对于科學研究和政府部门精细化管理具有重要的价值。

小口径机动惯性泵为背负式地下水监测井取样装置，解决野外无动力源或小口径监测井取样的难题。小口径机动惯性泵由微型发电机、驱动电机、偏心轮、连杆和滑轨组成，井下取样装置主要由惯性泵泵头和出水管组成。采样时，微型发电机带动电动机转动，偏心轮带动连杆上下往复运动，连杆带动井下取样装置做上下往复活塞运动，向下运动时，在惯性作用下，惯性泵底阀打开，地下水进入惯性泵泵头，向上运动时，惯性泵底阀关闭，地下水进入出水管，如此循环往复，地下水从出水管流出，实现采样，其原理类似打气筒原理。

便携式野外测试工具箱集成需要对地下水进行野外测试的各种测试工具，能够在野外对地下水温度、pH值、电导率、氧化还原电位、溶解氧、氟离子、碳酸根、碳酸氢量、浊度、水位等指标快速完成诊断，其内部配置便携式地下水快速检测仪器、便携式小型水位计、浊度计等检测设备及其钢卷尺、罗盘、放大镜等辅助工作工具。其中地下水快速检测仪器主要采用离子选择性电极法实现对指标的快速检测，通过离子选择性电极能够将被测量转化为电信号，从而实现众多指标的快速检测。离子选择性电极是对某一种特定离子具有选择性的电极，其关键部件是选择性渗透膜，比如二氧化硅薄膜只能氢离子通过， 氟化镧单晶薄膜只能氟离子通过，离子在渗透膜膜的两边能够迅速达到迁移平衡，并使其拥有可供测量到的膜电位，该膜电位的大小与所测离子浓度符合能斯特方程。便携式小型水位计采用接触式的原理，一旦水位计探头接触水面，由于水的导通特性则水位计整个电路回路实现导通，导致水位报警部件（声音、灯光）进行报警。浊度计利用分光光度的原理，对于某一特定波长的光，通过不同浊度的液体其被吸收的光强不同，通过仪器测量溶液对光的吸收强度，然后利用朗伯比尔定律既能求取溶液的浊度。

通过以上系列检测仪器能够对地下水的健康状况进行初步的判定，为对地下水的科学研判、寻医问药、科学治理提供有效的技术手段。同时地下水系列检测仪器的完成以及实际应用，标志着我国地下水检测技术和仪器研制领域取得了新的突破，能够替代国外同类产品，能为我国水文地质调查和环境保护工作提供了装备支持。

[责任编辑：朱丽娜]