Protect Drinking Waterwith Continuous, Unattended Monitoring

Význam tématu

Ochrana zdrojů pitné vody před kontaminací těkavými organickými sloučeninami (VOC) má klíčový význam pro veřejné zdraví a bezpečnost zásobování. Havárie, jako unik 10 000 galonů MCHM do řeky Elk River (2014), upozornily na potřebu spolehlivého průběžného sledování kvality surové vody. Četné menší úniky paliv a organických rozpouštědel podél řek, zaznamenávané v průměru 5 úniky týdně, potvrzují, že manuální odběry nestačí zajistit včasné varování a ochranu vodárenských odběrných míst.

Cíle a přehled studie

Studie popisuje nasazení automatizovaného systému INFICON CMS5000 pro nepřetržité a bezobslužné monitorování 30 klíčových VOC v řece Ohio. Cílem bylo nahradit zdlouhavé ruční odběry a laboratorní analýzy benchtop GC časově úsporným, dálkově řízeným řešením schopným generovat data v reálném čase a v pravidelných dvouhodinových intervalech.

Použitá instrumentace

• INFICON CMS5000 Monitoring System s integrovaným purge & trap modifikovaným podle EPA protokolu.
• SituProbe™ pro kontinuální průtok vody a extrakci VOC.
• Tri-Bed uhlíkový koncentrátor pro adsorpci analyzovaných látek.
• Gas chromatograph s Micro Argon Ionization Detektorem (MAID) pro citlivou detekci látek s ionizačním potenciálem ≤ 11,7 eV.
• Kolona DB-624 (30 m × 0,32 mm × 1,8 µm) s programovatelným teplotním profilem.
• Onboard toluenová permeační trubice a denní pokračovací kalibrační ověření (CCV) pro udržení kalibrační přesnosti.
• Data logger NEXSENS a integrace přes Modbus/SCADA, možnost přímého uploadu na centrální server.
• GC/MS pro dodatečné potvrzení nadlimitních detekcí.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém dosahuje meze detekce 1 ppb pro všech 30 sledovaných VOC a poskytuje analytické výsledky každé 2 hodiny. Pětibodové lineární kalibrace v rozmezí 1–10 ppb vykazují relativní odchylku ≤ 10 % a stabilita kalibrace umožňuje intervaly údržby 4–6 měsíců. Kontinuální toluenový check standard a denní CCV zajišťují korekci vlivu změn teploty vody a citlivosti detektoru.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení četnosti měření a eliminace chyb způsobených ručním odběrem a přepravou vzorků.
• Automatické varování e-mailem při překročení alarmních hladin (2 ppb).
• Nízké provozní náklady díky dlouhé životnosti spotřebního materiálu (argon 4–6 měsíců, toluen 6–8 let, MAID zdroj ~ 96 let).
• Snadná integrace do stávajících vodárenských infrastruktur a řídicích systémů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Propojení s IoT platformami a cloudovými řešeními pro real-time sledování a vizualizaci dat.
• Využití strojového učení pro predikci anomálií a rychlejší identifikaci úniků.
• Rozšíření palety analyzovaných látek a adaptace na různé matrice (podzemní voda, odpadní vody).
• Vývoj přenosných variant pro terénní a nouzové aplikace v odlehlých podmínkách.

Závěr

Implementace INFICON CMS5000 v rámci programu ORSANCO prokázala vysokou spolehlivost a efektivitu kontinuálního monitorování VOC ve vodních tocích. Kombinace automatického odběru, stabilní detekce a flexibilní datové komunikace poskytuje rychlé varování a významně přispívá k ochraně zdrojů pitné vody.

Reference

1. Centers for Disease Control and Prevention. 2014 West Virginia Chemical Release.
2. Luncan T. 2014 NRC Spill Report Summary.
3. Ohio River Valley Water Sanitation Commission. About Us (1948).
4. Schulte J. ORSANCO ODS/Emergency Response Program (1978).
5. Ohio River Valley Water Sanitation Commission. River Facts/Conditions.