随着城市废弃物填埋处置、二氧化碳地质封存、非常规气藏开发、能源地下储存等诸多与地下流体相关的特殊地下空间的地质工程大力开展，为了对地下水环境进行三维高精度连续监测，中国科学院武汉岩土力学研究所开发了一种基于U型管原理的地下流体多层取样和监测装置（图1）。 

　　该装置的特点和优势主要体现在以下3个方面：1)实现地下水、土壤气一站式取样，取样操作方便，场地适应性强；2)实现不同深度地层的多层地下流体取样，且层间间隔距离可因地制宜，最大限度地利用一口监测井；3)样品真实性、代表性强，U型管原理保证了所取样品压力恒定，被动式气体取样使取样过程、取样速率对地层扰动几乎可以忽略。层间密封性保证了各不同深度地层所取样品互不干扰，样品代表性强。 

　　目前该系统已经在神华碳封存示范工程场地，胜利油田、吉林油田和延长油田二氧化碳驱油试验区进行了成功应用（图2），此外U型管监测系统可以集成大量的成熟监测技术，同时测量地下水位、pH、电导率、温度、压力等各种物理参数，以及进行多种水力试验，在垃圾填埋处置、核废料处置、石油开采、地下流体资源赋存及演化评估，水坝、工厂、采油区等工程区域地下水污染评估、污染源追踪和微生物群落分析，农业、林业、地质调查等区域工程或质监站长期监测维护等具有良好的应用前景。 

　　相关成果发表于知名学术期刊“Environmental Science and Pollution Research”和《环境工程》，第一作者为武汉岩土所李琦研究员。该研究成果得到科技部国家科技支撑计划(2012BAC24B05)资助。

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图1基于U型管原理的第二代（左）和第三代（右）地下流体多层取样和监测装置

图2 神华碳封存示范工程监测区地下流体多层取样样品的Cl^－、Mg²⁺、Ca²⁺浓度分布（7个白色小圆圈代表分层监测装置位置）