本文從國內外地下水監測網建設現狀入手，分析我國地下水監測網存在的問題，并結合新興技術的發展趨勢，提出科學合理的建設建議，為我國地下水環境監測網的未來發展提供參考。

李海祥，郇環*，周愛霞，楊洋，胡尊芳，宋宗中

生態環境部土壤與農業農村生態環境監管技術中心，北京　100012

國外地下水監測網建設現狀

1. 美國：成熟的多流域監測網

美國自1991年啟動國家水質評價計劃（NAWQA），并在此基礎上組建了國家地下水監測網（NGWMN）。該監測網覆蓋美國67個主要含水層，布設了17,852個監測點，采用隨機抽樣和網格抽樣方法進行布點，分為地下水背景網、疑似變化網和已變化網三個子網絡。背景網用于監測未受人類活動影響的含水層，疑似變化網和已變化網則分別監測可能和已經受到污染的含水層。

美國的監測網以物聯網技術為核心，實現了監測設備與平臺的互聯互通，能夠實時傳輸水位、水質、鉆孔和巖性等數據。然而，盡管技術成熟，美國的監測網仍面臨覆蓋范圍有限、監測點數量不足、設備故障率高以及運行維護資金短缺等問題。

2. 歐盟：高密度監測與實時數據共享

歐盟國家的地下水監測網以高密度布點和實時數據共享為特點。例如，荷蘭建立了由49,000個監測點組成的網絡，密度高達1,176.47個/千平方公里；法國的監測點密度為9.18個/千平方公里，德國巴伐利亞地區的密度則達到41.67個/千平方公里。歐盟國家的監測網幾乎全部采用在線監測設備，能夠實時傳輸水位、水溫、pH、礦化度等基礎指標數據。

此外，荷蘭、法國和德國等國家已建立起從監測設備到數據庫、門戶網站和地下水應用工具的一體化信息系統。例如，荷蘭的地下水信息網能夠進行地下水流場插值和水位特征曲線擬合，地下水與降雨、蒸發、潮汐的相關性分析。法國則提供多年水位信息和含水層報告查詢功能。

盡管歐盟國家的監測網在數據精度和實時性方面表現優異，但監測指標相對簡單，缺乏長期水質監測計劃，且運行成本較高。

國內地下水監測網建設現狀

1. 國家地下水監測工程

我國的國家地下水監測工程是目前國內規模最大、技術最成熟的地下水監測網絡，共建站點20,469個，覆蓋全國主要流域和重點區域。監測工程實現了地下水位、水溫、大氣壓、氣溫等指標的自動在線監測，并通過信息應用服務系統實現了多源數據接入、動態分析、水位預警等功能。

然而，該監測網主要關注水位監測，水質監測點數量不足，且監測指標較為單一，難以全面反映地下水污染狀況。

2. “十四五”國家地下水環境質量考核點位

生態環境部在“十四五”期間優化了地下水環境質量考核點位，共布設1,912個監測點，包括區域點位、污染風險監控點位和飲用水源點位。監測指標涵蓋《地下水質量標準》中的常規指標和特征指標，每年至少監測兩次。

盡管考核點位的布設科學全面，但仍存在監測點數量不足、監測頻次較低等問題。

3. 國家級化工園區監測網

針對68個國家級化工園區，我國組建了地下水環境監測網，布設了1,554個監測點。監測指標兼顧常規指標和園區特征指標，每年監測頻次不少于兩次。

然而，該監測網缺乏在線監測設備，無法及時發現污染事故，預警和應急處置能力較弱。

4. 北京市地下水監測網

北京市地下水監測網在我國省級監測網中處于領先地位，布設了1,786個監測點，密度達到108.8個/千平方公里。監測網實現了全市范圍的整體化、含水層組立體化、各區域系統化監測，監測精度達到國內最高水平。

盡管如此，北京市監測網的運行維護對資金和人員技術要求較高，難以在全國范圍內推廣。

我國地下水環境監測網存在的問題

1. 區域背景值監測點不足

我國地下水監測點多圍繞“雙源”（地下水型飲用水水源地和重點地下水污染源）布設，缺乏對區域地下水環境背景值的監測。這使得監測數據難以全面反映地下水污染的整體狀況。

2. 監測井設計前瞻性不足

現有監測井的結構和保護裝置未預留新型傳感器、物聯網設備的空間，布點時未充分考慮周邊供電供網條件，導致監測井的多功能性和擴展性不足。缺乏綜合性規劃，現有監測點位不具備同時監測土壤水、植被、大氣等多功能監測的設計。

3. 在線監測設備不成熟

在線監測設備的檢測指標主要為物理指標，監控污染物種類和數量有限，精度低且易受干擾，監測指標單一，難以解決多源污染問題。

4. 監管平臺建設薄弱

地下水監測數據的共享和應用服務相對滯后，缺乏標準化數據格式和共享協議，數據整合和交換難度大。此外，數據共享面臨安全和隱私風險，缺乏保障措施。

5. 資金來源單一

地下水環境監測網的運行和維護需要較高成本，而現有資金來源多為單一來源，增大了運營風險，導致持續監測出現間斷的可能性增大。同時單一資金來源也會使監測數據挖掘不充分，多方數據難以整合，數據可利用性低。

地下水監測網建設趨勢

1. 水質監測設備升級

新一代在線監測設備將成為研發重點，具備物聯化和智能化特點，進行自主監測和運維，能夠實現高效、低成本的水質監測。

2. 監測點物聯互通

物聯網技術將實現監測點之間的數據傳輸和共享，降低人工數據傳輸的繁瑣過程，將地下水監測與智慧城市的發展有機結合。例如，德克薩斯州地下水監測網采用WiFi、ZigBee和藍牙等技術，實現了設備間的無線通信。

3. 數據分析可視化

大數據和人工智能技術將通過多維度分析地下水環境數據，實現地下水質量的精準評估和污染擴散過程的可視化展示。數字孿生技術可實時模擬地下水環境變化，幫助用戶更直觀地理解監測數據。

4. 數據信息安全保真

區塊鏈技術將用于保障監測數據的安全性和隱私性，確保數據的真實性和透明度。例如，智能合約可控制數據訪問和共享，提高數據質量和完整性。

我國地下水監測網建設建議

1. 構建全國地下水環境監測網絡體系

整合現有監測井和“雙源”監測點，銜接國家地下水監測工程和“十四五”考核點位，統籌構建國家級和省級地下水環境監測網絡體系。國家級監測網應重點監測大流域的水質狀況和變化趨勢，為國家決策提供支撐；省級監測網則應具備區域特色的水資源保護和污染預測預警功能。

2. 推進新型設備研發和平臺迭代優化

加快新一代水質在線監測設備的研發，攻克傳感器、芯片設計和抗干擾等關鍵技術難題。同時，搭建國家級地下水環境監測網平臺，實現從系統規劃到運行維護的全過程管理，并定期進行迭代優化。

3. 探索新型監測方式

針對特定污染源或場地，探索基于地球物理探測、衛星遙感解譯、無人機航測和埋設傳感器等技術的新型監測方式。例如，電阻率層析成像技術（ERT）可用于監測地下水有機物和重金屬污染，重力衛星（GRACE）可探測區域地下水動態。

4. 進行多網融合，開展應用服務

將地下水監測網與地表水、大氣污染、土壤監測網等進行多網融合，加強對地下水污染遷移和影響的全面認識。同時，開發地下水應用小程序，為公眾和企業提供可視化數據及分析結果，推動地方經濟發展。