Европын гүний усны хамгаалалтын бүсэд улирлын дээж авах ажиллагааг яагаад бодит цагийн нитрат ISE мэдрэгчүүд сольж байна вэ?

Нитратын улирлын чанартай гүний усны дээж авах үйл ажиллагааны бодит байдал энд байна. Усны зөвлөлийн техникч 3-р сарын 15-нд хяналтын худагт ирж, дээж цуглуулагчийг буулгаж, 500 миллилитр дээж авч, баталгаажсан лабораторид илгээдэг. Лабораторийн тайлан 3-р сарын 22-нд ирдэг. 3-р сарын тэр өдөр тухайн худаг дахь нитратын агууламж 48 мг/л байсан нь Европын Холбооны Нитратуудын Зааварчилгааны 50 мг/л хязгаараас 2 мг/л-ээр доогуур байна. Улирлын тайланг гаргаж байна. Худгийн талбай үйл ажиллагаагаа үргэлжлүүлж байна.

Тайланд юуг тусгаагүй вэ: 3-р сарын 19-нд орсон хүчтэй борооны улмаас саяхан бордсон эрдэнэ шишийн талбайгаас азот гүехэн уст давхарга руу урссан. 3-р сарын 24 гэхэд мөн хяналтын худаг дахь нитратын агууламж 71 мг/л байв. Дараагийн улирлын дээжийг 6-р сарын 15-нд авахаар төлөвлөж байна. 83 хоногийн турш хууль ёсны хэмжээнээс давсан нитраттай ундны усыг гаргаж авч, цэвэрлэж, айл өрхүүдэд тараасан. Хэн ч мэдээгүй. Хууль ёсны хяналтын шаардлагыг бүрэн хангасан улирлын дээж авах хөтөлбөр нь хоёр удаагийн хооронд санамсаргүй байдлаар тохиолдсон нэг өгөгдлийн цэгийг бүртгэсэн.

Мэдрэгч: "Ион сонгогч электрод" нь гүний усны хувьд үнэндээ юу гэсэн үг вэ

ISE нитрат мэдрэгч нь нитратыг оптик аргаар хэмждэггүй. Энэ нь гадаргын усны COD мэдрэгч шиг хэт ягаан туяаны шингээлтийг ашигладаггүй. Энэ нь хүрээлэн буй усан дахь нитратын идэвхжилтэй пропорциональ хүчдэлийн потенциал үүсгэхийн тулд нитрат ионуудыг сонгон холбодог молекул болох ионофороор холбосон полимер мембраныг ашигладаг. Лавлах электродтой харьцуулан хэмжиж, температурыг нөхөн төлсөн уг хүчдэлийг Нернстийн тэгшитгэлээр мг/л-ээр илэрхийлсэн концентрацийн заалт болгон хувиргадаг.

Газрын доорх ус нь цэвэр нитратын уусмал биш тул сонгомол чанар чухал юм. Энэ нь хлорид, бикарбонат, сульфат, ууссан органик нүүрстөрөгч агуулдаг бөгөөд хэрэв мембран хангалттай сонгомол биш бол хэмжилтэд саад учруулж болзошгүй. Honde мэдрэгчийн мембран нь хлоридын эсрэг нитратын сонгомол байдлын коэффициент ойролцоогоор 0.001 байдаг - энэ нь ижил концентрацитай үед хлоридтой харьцуулахад нитратад 1000 дахин илүү хүчтэй хариу үйлдэл үзүүлдэг гэсэн үг юм. Элсэрхэг уст давхарга дахь хлоридын агууламж ихэвчлэн 20-80 мг/л хооронд хэлбэлздэг Голландын газрын доорх усанд энэ нь хлоридын хөндлөнгийн оролцоо нь илэрхий нитратын 0.1 мг/л-ээс бага хувь нэмэр оруулдаг гэсэн үг бөгөөд энэ нь 50 мг/л зохицуулалтын босготой харьцуулахад үл тоомсорлодог.

RS485 Modbus-RTU дижитал гаралт нь хяналтын худгийн живсэн мэдрэгч болон худгийн амсар дахь өгөгдөл бүртгэгчийн хоорондох 30-100 метрийн кабелийн дагуу аналог дохионы доройтлыг арилгадаг. Нойтон худгийн бүрхүүлээр 80 метрийн кабелийг дамжуулдаг аналог 4-20мА гогцоонд газрын гогцооны хөндлөнгийн оролцоо болон уулзвар хайрцагт чийг нэвтрэлтээс болж дохио 2-3%-иар зөрж болно. Дижитал RS485 нь дифференциал юм - энэ нь хоёр дохионы утасны хоорондох хүчдэлийн зөрүүг хэмждэг бөгөөд нийтлэг горимын шуугианыг дардаг. Худгийн амсар дахь заалт нь мэдрэгч дээрх заалттай ижил байна.

Автомат температурын нөхөн олговрыг мэдрэгчийн толгойд суурилуулсан. Нидерландын гүехэн уст давхаргын газрын доорх усны температур 3-р сард 8°C-аас 9-р сард 14°C хооронд улирлын чанартай хэлбэлздэг. Нернстийн тэгшитгэлд температураас хамааралтай налуугийн коэффициент багтсан бөгөөд нөхөн олговор хийгээгүй тохиолдолд Цельсийн градус тутамд 2%-ийн алдаа гаргадаг. Нэгдсэн термистор үүнийг бодит цаг хугацаанд засдаг.

Яагаад Нидерланд, яагаад одоо гэж

Нидерланд нь өндөр ургацтай бэлчээрийн тариалан эрхэлдэг тул Нитрат удирдамжийн дагуу үйл ажиллагаа явуулдаг - Европын Холбооны стандарт хязгаар болох жилд нэг га-д 170 кг азотоос илүү малын ялгадас хэрэглэх тусгай зөвшөөрөл. Энэхүү бууралтыг шинэчилж, дараа нь чангатгасан бөгөөд Европын Комиссын 2025 оны 12-р сард Нидерландын Хөдөө аж ахуйн сайд Фемке Виерсмад илгээсэн захидалд элсэрхэг хөрстэй бүс нутагт гүний усны нитратын "сайжруулсан хяналт" шаардлагатай байгааг тодорхой дурдсан. Комиссын 2026 оны 7-р сард хийсэн үнэлгээгээр уг удирдамж нь Европын Холбооны усыг хамгаалахад "шаардлагатай, хамааралтай, үр дүнтэй" хэвээр байгааг баталсан.

Ундны усны хэрэглээний Vitens компанийн ажиллуулдаг Гронинген болон Дренте гүний усны хамгаалалтын бүсэд байрлах 25 хяналтын худагт Honde RS485 нитрат ISE мэдрэгчийг 2026 оны 4-р сард туршилтын байдлаар байршуулсан.

Сүлжээ нь 25 хяналтын худагт хэрхэн ажилладаг вэ

25 худаг нь 15-45 метрийн гүнтэй бөгөөд бүгд өндөр гидравлик дамжуулах чадвартай элсэрхэг Плейстоцены уст давхаргад байрладаг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн нитратын ачаалалд хурдан хариу үйлдэл үзүүлж, азотын эх үүсвэрийг зайлуулахад адилхан хурдан сэргэдэг гэсэн үг юм. Хурдан хариу үйлдэл нь хоёр аргаар ажилладаг: худаг хүчтэй бороо орсны дараа гурван өдрийн дотор 30-70 мг/л хүртэл огцом өсч, долоо хоногийн дараа судасны цохилт өнгөрөхөд 35 мг/л хүртэл буурч болно. Улирлын дээж нь огцом өсөлт болон сэргэлтийг хоёуланг нь алдаж, юу ч болоогүй юм шиг 42 мг/л гэж мэдээлж болно.

Хонде нитратын мэдрэгч бүрийг хяналтын худгийн хамгаалалтын интервалд байрлуулж, газрын доорх ус худгийн таг руу орох гүнд зэвэрдэггүй ган кабель дээр бэхэлдэг. RS485 кабель нь худгийн амсар дотор суурилуулсан өгөгдөл бүртгэгч хүртэл үргэлжилдэг. 25 худгийн 18-д нь өгөгдөл бүртгэгч нь MQTT Json дээр 15 минутын нитратын заалтыг Витенсийн төв усны чанарын платформ руу дамжуулдаг 4G модультай холбогддог. Үлдсэн 7 худгийн хувьд - үүрэн холбооны хамгаалалтгүй алслагдсан байгалийн нөөц газарт байрладаг - модуль нь LoRaWAN бөгөөд өгөгдлийг 8-14 километрийн зайд орших хамгийн ойрын шахуургын станцын гарц руу дамжуулдаг.

Худгийн эхэнд дэлгэцтэй өгөгдөл бүртгэгч нь одоогийн нитратын агууламж, 24 цагийн чиг хандлага, 30 хоногийн түүхийг харуулдаг. Сар бүрийн тохируулгын шалгалтын үеэр хээрийн техникч суурилуулсан мэдрэгчийг ижил худгаас нэгэн зэрэг цуглуулсан лабораторийн шинжилгээнд хамрагдсан дээжтэй харьцуулахын тулд гар хэмжигч ашигладаг. Хэрэв мэдрэгч ±2 мг/л-ээс хэтэрсэн бол 20 минутын дотор газар дээр нь сольж, Витенсийн төв лабораторид дахин тохируулдаг.

Үүлэн сервер болон програм хангамж нь бүх 25 худгийг нэг хяналтын самбарт нэгтгэдэг. Үйл ажиллагааны менежер нь худгийн талбайн бодит цагийн өгөгдөл болон түүхийн өгөгдлийг харах боломжтой. Гэхдээ хяналтын самбар нь аюулгүй байдлын гол механизм биш юм.

Дохиоллын реле систем нь. Худаг бүр хоёр тохируулсан босготой. Нэгдүгээр босго нь 40 мг/л бөгөөд усны чанарын багт эрт сэрэмжлүүлэх мэдэгдэл илгээдэг бөгөөд энэ нь худаг 50 мг/л хууль ёсны хязгаарт ойртож байгаа бөгөөд цэвэрлэх байгууламжид хольцын тохируулга хийх шаардлагатай байж магадгүй гэсэн дохио юм. Хоёрдугаар босго нь 50 мг/л бөгөөд худгийн насосыг автоматаар унтраах эсвэл өөр сорох худгийг идэвхжүүлж, бохирдсон ус цэвэрлэх байгууламжид хүрэхээс өмнө хангамжийг өөр чиглэлд чиглүүлэх боломжтой физик релег идэвхжүүлдэг.

Талбайн үр дүн: Гронинген-Дренте гүний усны хамгаалалтын бүсүүд, 2026 оны 4-7-р сар

100 хоногийн дараах үйл ажиллагааны үр дүн:

• Тасралтгүй мэдрэгчүүд улирлын дээж авах өдрүүдийн хоорондох цонхны дотор бүхэлдээ 50 мг/л-ээс дээш нитратын 31 удаагийн өсөлтийг илрүүлсэн. Эдгээр 31 үйл явдал нь нийтдээ ойролцоогоор 1800 цагийн хязгаараас дээш нитратын өртөлтийг илэрхийлж байгаа бөгөөд одоо байгаа улирлын дээж авах хөтөлбөрт харагдахгүй байх байсан.
• 6 худагт нитратын хэмжээ 50 мг/л-ээс давсан үед дохиоллын реле систем нь насосыг автоматаар унтраасан. Эдгээр 6 худаг тус бүрт улирал тутам дээж авах үед нитратын агууламж 40 мг/л-ээс доош буурсан нь өмнөх хяналтын горимын дагуу энэ өөрчлөлт бүрмөсөн бүртгэгдээгүй гэсэн үг юм.
• ISE мэдрэгчийн нарийвчлалыг сар бүр авсан дээжийн лабораторийн шинжилгээтэй харьцуулан шалгаж, 100 хоногийн хугацаанд бүх 25 мэдрэгчийн дунджаар ±1.8 мг/л байсан. Хоёрдугаар сард нэг мэдрэгч ±2 мг/л хүлцэлээс хэтэрсэн бөгөөд сар бүрийн гар хэмжигчээр баталгаажуулснаар зөрүүг илрүүлж, мэдрэгчийг сольсон.
• Витенсийн усны чанарын баг 40 мг/л босго хэмжээнээс авсан эрт сэрэмжлүүлгийн өгөгдлийг ашиглан гурван цэвэрлэх байгууламжид холих харьцааг урьдчилан тохируулж, 50 мг/л зогсолтын босго хэмжээнд хүрэхээс өмнө 12 удаагийн хэтрэлтээс урьдчилан сэргийлсэн.
• Туршилтын өгөгдөлд үндэслэн Витенс 2027 онд Гелдерланд болон Оверижсселийн олборлолтын бүсэд нитратын тасралтгүй хяналтыг нэмэлт 60 хяналтын худагт өргөжүүлэхийг зөвлөж байна.