适用于海底地下水观测的 CMT多级系统

通常，我们听说海洋被泄漏和受污染的径流污染，但这些并不是沿海水域污染的唯一主要来源。 海底地下水排放 (SGD) 是淡水地下水从陆地排放到沿海咸水中。 人们越来越关注这一过程，因为据观察，SGD 是沿海水域污染物的主要来源，导致全球重要海洋栖息地的污染和富营养化。

SGD 难以量化，特定地点的现场测量对于准确估计 SGD 率至关重要。 北美各地的大学、研究人员和协会一直在合作，试图了解这一过程，这是对地下水-地表水相互作用的更广泛理解的一部分。 这包括特拉华大学（特拉华地质调查局），该大学牵头开展了一项研究项目，该项目正在研究水文过程如何影响 SGD，从而影响污染物流入海洋栖息地。

特拉华地质调查局的水文地质学家 A. Scott Andres 提供了有关该项目的一些背景信息。

在 Solinst CMT 多级系统的帮助下，他们的研究正在研究水文过程（如潮汐、风暴和气候）的重要性，以及它们如何控制地下淡水-咸水界面的位置以及 SGD 如何 发生。 他们还在研究这些过程如何影响水和污染物流入河口的时间和幅度。

CMT 系统允许监测多达 7 个深度离散区域

 该研究在特拉华州米尔维尔附近的特拉华州海滨州立公园进行，位于印度河湾（河口）。 该项目还包括来自美国地质调查局、美国国家海洋和大气局和托莱多大学的参与者，并获得了国家科学基金会的资助。 这个多学科团队包括水文地质学家、地球化学家、建模师和地球物理学家，以及生态学家和微生物学家。

作为研究的一部分，该团队在印第安河湾底部安装了八个 7 通道 CMT 系统，以监测海湾下方的地下水。 CMT Systems 允许从单个井中的多个深度离散区域监测地下水。 CMT 系统最初并非设计用于开放水域应用，而是经过修改以满足项目要求。 定制的钻机也用于为 CMT Systems 在海湾底部钻开孔。

CMT 系统安装在湾底下方以监测海底地下水排放

他们在海湾地下监测的区域包括一个 80 英尺厚的松散砂含水层和一个上覆的低渗透泥浆层。 CMT 系统安装了监控端口，从隔间底部下方 3 英尺一直到隔间底部下方 55 英尺。 安装点处的海湾地表水深度范围为 2.5 英尺至 6 英尺。

在每个系统中，在不同的深度创建了五到七个采样端口。 必须定制防水井口，以便从海湾表面进行采样。 井口就在海湾底部完成。 采样管组件从每个采样口穿过井口一直延伸到地面，并且足够长，可以从地面的船上进行采样。 表面的保护罩由桶端和链条缠绕的波纹管构成。

从船上，使用蠕动泵从每个采样管中收集样品。 在收集样品时，使用流通池测量温度、pH 值、比电导率、溶解氧和 ORP。 测试样品的主要离子、氮和磷系列、痕量金属、氚、15N 和 N2。

在一年多的时间里进行的一系列采样事件提供的数据显示了海湾底部以下淡水和咸水地下水的确定深度离散分布。 “从单个井口或站点重复采样多个深度的能力对于表征盐度和地球化学的短长度深度变化至关重要，”安德烈斯说。 结果还表明，距离海岸超过 750 英尺的海湾底部下方存在新鲜（总溶解固体低于 1000 毫克/升）地下水。

这些数据被用来描述盐度水平和其他物理/化学成分之间的关系。 它还被用于开发模型来描述地下淡水中排入河口时氮和磷的变化。 先前为印度河湾创建的模型估计，SGD 造成了河口多达 1/3 的氮污染。

尽管 CMT 当前未用于更多测试，但它们仍处于安装状态。 将 CMT 导出的数据与来自渗流计、孔隙水采样、井下地球物理测井以及海上油井的比电导率、温度和压力的长期监测的数据相结合的过程正在进行中。

项目团队发现使用 CMT 为他们提供了许多优势。 他们发现系统灵活，易于构建和安装； “我们很高兴构建和安装 CMT 的学习曲线很短，并且可以灵活地快速调整 CMT 设计以满足我们独特的采样需求和现场确定的条件，”Andres 说。

根据 Andres 的说法，使用多个标准监测井或定制的多端口采样器来完成相同的采样策略，在现有人员、预算和项目时间表的情况下是无法实现的。 有了 CMT，他们能够在钻井过程中建造一些 CMT 井。

总的来说，这项研究得出的数据将用于验证模型，这有助于解释不同过程如何控制海底地下水排放、对沿海咸水的影响，以及地下水和咸水如何在地下相互作用。 这些信息有助于降低地下水污染物进入海水的可能性。

安德烈斯说，这些调查结果将传递给负责制定保护和改善水质的法律法规的政府机构的政策制定者和监管者，以便采取适当措施使该州遵守《清洁水法》 .