水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)

水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)

Water quality-Guidance on sampling techniques

(GB12998-91　1991-12-05實(shí)施)

本標(biāo)準(zhǔn)是采樣技術(shù)的基本原則指導(dǎo)，不包括詳細(xì)的采樣步驟；本標(biāo)準(zhǔn)適用于開闊河流、封閉管道、開闊水體、底部沉積物及地下水采樣；本標(biāo)準(zhǔn)是為質(zhì)量保證控制、水質(zhì)特征分析、底部沉積物及污泥在內(nèi)的采樣技術(shù)指導(dǎo)，是為水污染鑒別得到可靠的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的。

本標(biāo)準(zhǔn)是水質(zhì)采樣標(biāo)準(zhǔn)的第二部分。本標(biāo)準(zhǔn)參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5667－2:1982《水質(zhì)——采樣——第2部分：采樣技術(shù)指導(dǎo)》。

1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)是采樣技術(shù)的基本原則指導(dǎo)，不包括詳細(xì)的采樣步驟。本標(biāo)準(zhǔn)適用于開闊河流、封閉管道、開闊水體、底部沉積物及地下水采樣。

本標(biāo)準(zhǔn)是為質(zhì)量保證控制、水質(zhì)特征分析、底部沉積物及污泥在內(nèi)的采樣技術(shù)指導(dǎo)，是為水污染鑒別得到可靠的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的。

2 水樣類型

2.1 概述

為了說明水質(zhì)，要在規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)或特定的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)定水的一些參數(shù)。如無機(jī)物、溶解的礦物質(zhì)或化學(xué)藥品、溶解氣體、溶解有機(jī)物、懸浮物以及底部沉積物的濃度。

某些參數(shù)，例如溶解氣體的濃度，應(yīng)盡可能在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定以便取得準(zhǔn)確的結(jié)果。

由于化學(xué)和生物樣品的采集、處理步驟和設(shè)備均不相同，樣品應(yīng)分別采集。

采樣技術(shù)要隨具體情況而定，分類在第3章中敘述。

2.2 瞬間水樣

從水體中不連續(xù)地隨機(jī)（就時(shí)間和地點(diǎn)而言）采集的樣品稱之瞬間水樣。

瞬間水樣無論是在水面、規(guī)定深度或底層，通常均可手工采集，也可以用自動(dòng)化方法采集。

在一般情況下，所采集樣品只代表采樣當(dāng)時(shí)和采樣點(diǎn)的水質(zhì)，而自動(dòng)采樣是相當(dāng)于在預(yù)定選擇時(shí)間或流量間隔為基礎(chǔ)的一系列這種瞬間樣品。

下列情況適于瞬間采樣：

a.流量不固定、所測(cè)參數(shù)不恒定時(shí)（如采用混合樣，會(huì)因個(gè)別樣品之間的相互反應(yīng)而掩蓋了它們之間的差別）；

b.不連續(xù)流動(dòng)的水流，如分批排放的水；

c.水或廢水特性相對(duì)穩(wěn)定時(shí)；

d.需要考察可能存在的污染物，或要確定污染物出現(xiàn)的時(shí)間；

e.需要污染物最高值、最低值或變化的數(shù)據(jù)時(shí)；

f.需要根據(jù)較短一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)確定水質(zhì)的變化規(guī)律時(shí)；

g.需要測(cè)定參數(shù)的空間變化時(shí)，例如某一參數(shù)在水流或開闊水域的不同斷面和（或）深度的變化情況；

h.在制定較大范圍的采樣方案前；

i.測(cè)定某些參數(shù)，例如溶解氣體、余氯、可溶性硫化物、微生物、油脂、有機(jī)物和pH時(shí)。

2.3 在固定時(shí)間間隔下采集周期樣品(取決于時(shí)間)

通過定時(shí)裝置在規(guī)定的時(shí)間間隔下自動(dòng)開始和停止采集樣品。通常在固定的期間內(nèi)抽取樣品，將一定體積的樣品注入各容器中。

手工采集樣品時(shí)，按上述要求采集周期樣品。

2.4 在固定排放量間隔下采集周期樣品(取決于體積)

當(dāng)水質(zhì)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，采樣方式不受排放流速的影響，此種樣品歸于流量比例樣品。例如，液體流量的單位體積(例如：10 000L)，所取樣品量是固定的，與時(shí)間無關(guān)。

2.5 在固定流速下采集連續(xù)樣品(取決于時(shí)間或時(shí)間平均值)

在固定流速下采集的連續(xù)樣品，可測(cè)得采樣期間存在的全部組分，但不能提供采樣期間各參數(shù)濃度的變化。

2.6 在可交流速下采集的連續(xù)樣品(取決于流量或與流量成比例)

采集流量比例樣品代表水的整體質(zhì)量、即便流量和組分都在變化，而流量比例樣品同樣可以揭示利用瞬間樣品所觀察不到的這些變化。因此，對(duì)于流速和待測(cè)污染物濃度都有明顯變化的流動(dòng)水，采集流量比例樣品是一種精確的采樣方法。

2.7 混合水樣

在同一采樣點(diǎn)上以流量、時(shí)間、體積或是以流量為基礎(chǔ)，按照已知比例(間歇的或連續(xù)的)混合在一起的樣品，此樣品稱之混合水樣。

混合水樣可自動(dòng)或手工采集。

混合水樣是混合幾個(gè)單獨(dú)樣品，可減少分析樣品，節(jié)約時(shí)間，降低消耗。

混合樣品提供組分的平均值，因此在樣品混合之前，應(yīng)驗(yàn)證這些樣品參數(shù)的數(shù)據(jù)，以確保混合后樣品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。樣品在混合其中待測(cè)成分或性質(zhì)發(fā)生明顯變化時(shí)，則不能采用混合水樣，要采取單樣儲(chǔ)存方式。

下列情況適于混合水樣：

a.需測(cè)定平均濃度時(shí)；

b.計(jì)算單位時(shí)間的質(zhì)量負(fù)荷；

c.為估價(jià)特殊的、變化的或不規(guī)則的排放和生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。

2.8 綜合水樣

為了某種目的，把從不同采樣點(diǎn)同時(shí)采得的瞬間水樣混合為一個(gè)樣品(時(shí)間應(yīng)盡可能接近，以便得到所需要的數(shù)據(jù))，這種混合樣品稱作綜合水樣。

下列情況適干綜合水樣：

a.為了評(píng)價(jià)出平均組分或總的負(fù)荷，如一條江河或河川上，水的成分沿著江河的寬度和深度而變化時(shí)，采用能代表整個(gè)橫斷面上各點(diǎn)和它們的相對(duì)流量成比例的混合樣品；

b.幾條廢水渠道分別進(jìn)入綜合處理廠時(shí)。

因?yàn)閹坠蓮U水相互反應(yīng)，可能對(duì)可處理性及其成分產(chǎn)生明顯的作用。對(duì)其相互作用的數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)可能不正確或不可能時(shí)，綜合水樣能提供更加有用的資料。

天然和人工湖泊或江河常顯示出空間分布的變化，在多數(shù)情況下，總值或平均值的變化都不特別明顯，而局部的變化顯得更為重要。在這種情況下檢驗(yàn)單樣比檢驗(yàn)綜合水樣更為有效。

3 采樣類型

3.1 開闊河流的采樣

監(jiān)測(cè)開闊河流水質(zhì)采樣時(shí)，應(yīng)包括下列幾個(gè)基本點(diǎn)：

a.用水地點(diǎn)的采樣；

b.污水流入河流后，應(yīng)在充分混合的地點(diǎn)以及流入前的地點(diǎn)采樣；

c.支流合流后，對(duì)充分混合的地點(diǎn)及混合前的主流與支流地點(diǎn)的采樣；

d.主流分流后地點(diǎn)的采樣；

e.根據(jù)其他需要設(shè)定的采樣地點(diǎn)。

各采樣點(diǎn)原則上規(guī)定橫過河流不同地點(diǎn)的不同深度采集定點(diǎn)樣品。

采樣時(shí)，一般選擇采樣前連續(xù)晴天，水質(zhì)較穩(wěn)定的日子（特殊需要除外）。

采樣時(shí)間是在考慮人們的活動(dòng)、工廠企業(yè)的工作時(shí)間及污染物質(zhì)流到的時(shí)間的基礎(chǔ)上確定的。另外，在潮汐區(qū)，應(yīng)考慮潮的情況，確定把水質(zhì)最壞的時(shí)刻包括在采樣時(shí)間內(nèi)。

3.2 封閉管道的采樣

在封閉管道中采樣，也會(huì)遇到與開闊河流采樣中所出現(xiàn)的類似問題。采樣器探頭或采樣管應(yīng)妥善地放在進(jìn)水的下游，采樣管不能靠近管壁。湍流部位，例如在“T”形管、彎頭、閥門的后部，可充分混合，一般作為最佳采樣點(diǎn)，但是對(duì)于等動(dòng)力采樣（即等速采樣）除外。

3.3 開闊水體的采樣

開闊水體，由于地點(diǎn)不同和溫度的分層現(xiàn)象可引起水質(zhì)很大的差異。

在調(diào)查水質(zhì)狀況時(shí)，應(yīng)考慮到成層期與循環(huán)期的水質(zhì)明顯不同。了解循環(huán)期水質(zhì)，可采集表層水樣；了解成層期水質(zhì)，應(yīng)按深度分層采樣。

在調(diào)查水域污染狀況時(shí)，需進(jìn)行綜合分析判斷，抓住基本點(diǎn)（如廢水流入前、流入后充分混合的地點(diǎn)，用水地點(diǎn)，流出地點(diǎn)等有些可參照開闊河流的采樣情況，但不能等同而論），以取得代表性水樣。

采樣時(shí)，一般選擇采樣前連續(xù)晴天，水質(zhì)穩(wěn)定的日子（特殊需要除外）。

3.4 底部沉積物采樣

沉積物可用抓斗、采泥器或鉆探裝置采集。

典型的沉積過程一般會(huì)出現(xiàn)分層或者組分的很大差別。此外，河床高低不平以及河流的局部運(yùn)動(dòng)都會(huì)引起各沉積層厚度的很大變化。

采泥地點(diǎn)除在主要污染源附近、河口部位外，應(yīng)選擇由于地形及潮汐原因造成堆積以及底泥惡化的地點(diǎn)。另外也可選擇在沉積層較薄的地點(diǎn)。

在底泥堆積分布狀況未知的情況下，采泥地點(diǎn)要均衡地設(shè)置。在河口部分，由于沉積物堆積分布容易變化，必須適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)。采泥方法，原則在同一地方稍微變更位置進(jìn)行采集。

混合樣品可由采泥器或者抓斗采集。需要了解分層作用時(shí)，可采用鉆探裝置。

在采集沉積物時(shí)，不管是巖芯還是規(guī)定深度沉積物的代表性混合樣品，必須知道樣品的性質(zhì)，以便正確地解釋這些分析或檢驗(yàn)。此外，如對(duì)底部沉積物的變化程度及其性質(zhì)難予預(yù)測(cè)或根本不可能知道時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增設(shè)采樣點(diǎn)。

采集單獨(dú)樣品，不僅能得到沉積物變化情況，還可以繪制組分分布圖，因此，單獨(dú)樣品比混合樣品的數(shù)據(jù)更有用。

第5章提供的樣品容器也適用于沉積物樣品的存放，一般均使用廣口容器。由于這種樣品含有大量的水分，因此要特別注意容器的密封。

3.5 地下水的采樣

地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水。

上層滯水的水質(zhì)與地表水的水質(zhì)基本相同。

潛水含水層通過包氣帶直接與大氣圈、水圍相通，因此其具有季節(jié)性變化的特點(diǎn)。

承壓水地質(zhì)條件不同于潛水。其受水文、氣象因素直接影響小，含水層的厚度不受季節(jié)變化的支配，水質(zhì)不易受人為活動(dòng)污染。采集樣品時(shí)，一般應(yīng)考慮的一些因素：

a.地下水流動(dòng)緩慢，水質(zhì)參數(shù)的變化率小；

b.地表以下溫度變化小，因而當(dāng)樣品取出地表時(shí)，其溫度發(fā)生顯著的變化，這種變化能改變化學(xué)反應(yīng)速度，倒轉(zhuǎn)土壤中陰陽離子的交換方向，改變微生物生長(zhǎng)速度；

c.由于吸收二氧化碳和隨著堿性的變化，導(dǎo)致PH值改變，某些化合物也會(huì)發(fā)生氧化作用；

d.某些溶解于水的氣體如硫化氫，當(dāng)將樣品取出地表時(shí)，極易揮發(fā)；

e. 有機(jī)樣品可能會(huì)受到某些因素的影響，如采樣器材料的吸收、污染和揮發(fā)性物質(zhì)的逸失；

f.土壤和地下水可能受到嚴(yán)重的污染，以至影響到采樣工作人員的健康和安全。

從一個(gè)監(jiān)測(cè)井采得的水樣只能代表一個(gè)含水層的水平向或垂直向的局部情況，而不能像對(duì)地表水那樣可以在水系的任何一點(diǎn)采樣。因?yàn)槟菢幼龊芾щy，又要耗費(fèi)大量資金。

如果采樣目的只是為了確定某特定水源中有沒有污染物，那么只需從自來水管中采集水樣。當(dāng)采樣的目的是要確定某種有機(jī)污染物或一些污染物的水平及垂直分布，并做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，那么需要組織相當(dāng)?shù)娜肆ξ锪M(jìn)行研究。

對(duì)于區(qū)域性的或大面積的監(jiān)測(cè)，可利用已有的井、果或者就是河流的支流，但是，它們要符合監(jiān)測(cè)要求，如果時(shí)間很緊迫，則只有選擇有代表性的一些采樣點(diǎn)。但是，如果污染源很小，如填埋廢渣、咸水湖，或者是污染物濃度很低，比如含有機(jī)物，那就極有必要設(shè)立專門的監(jiān)測(cè)井。這些增設(shè)的井的數(shù)目和位置取決于監(jiān)測(cè)的目的，含水層的特點(diǎn)，以及污染物在含水層內(nèi)的遷移情況。

如果潛在的污染源在地下水位以上，則需要在包氣帶采樣，以得到對(duì)地下水威脅的真實(shí)情況。除了氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽，大多數(shù)污染物都能吸附在包氣帶的物質(zhì)上，并在適當(dāng)?shù)臈l件下遷移。因此很有可能采集到已存在污染源很多年的地下水樣，而且觀察不到新的污染，這就會(huì)給人以安全的錯(cuò)覺，而實(shí)際上污染物正一直以極慢的速度通過包氣帶向地下水遷移。另外還應(yīng)了解水文方面的地質(zhì)數(shù)據(jù)和地質(zhì)狀況及地下水的本底情況。

另外采集水樣還應(yīng)考慮到：靠近井壁的水的組成幾乎不能代表該采樣區(qū)的全部地下水水質(zhì)，因?yàn)榭拷牡胤娇赡苡秀@井污染，以及某些重要的環(huán)境條件，如氧化還原電位，在近井處與地下水承載物質(zhì)的周圍有很大的不同。所以，采樣前需抽取適量本。

3.6 降水的采樣

準(zhǔn)確地采集降水樣品是十分困難的，在降水前，必須蓋好采樣器，只在降水真實(shí)出現(xiàn)之后才打開。每次降水取全過程水樣（降水開始到結(jié)束）。采集樣品時(shí)，應(yīng)避開污染源，四周應(yīng)無遮擋雨、雪的高大樹木或建筑物以便取得準(zhǔn)確的結(jié)果。

4 采樣設(shè)備

4.1 供測(cè)定物理或化學(xué)性質(zhì)的采樣設(shè)備

4.1.1 瞬間非自動(dòng)采樣設(shè)備

4.1.1.1 概述

瞬間樣品一般采集表層樣品時(shí)，用吊桶或廣口瓶沉入水中，待注滿水后，再提出水面。

對(duì)于分層水選定深度的定點(diǎn)采樣建議按4.1.1.3條中敘述的方法.如果只需要了解水體其一垂直斷面的平均水質(zhì)，可按4.1.1.2條中敘述的綜合深度法采樣。

4.1.1.2 綜合深度采樣設(shè)備

綜合深度法采樣需要一套用以夾住瓶子并使之沉入水中的機(jī)械裝置。配有重物的采樣瓶以均勻的速度沉人水中，同時(shí)通過注入孔使整個(gè)垂直斷面的各層水樣進(jìn)入采樣瓶。

為了在所有深度均能采得等分的水樣，采樣瓶沉降或提升的速度應(yīng)隨深度的不同作出相應(yīng)的變化，或者采樣瓶具備可調(diào)節(jié)的注孔，用以保持在水壓變化的情況下，注水流量恒定。

無上述采樣設(shè)備時(shí)，可采用排空式采樣器，分別采集每層深度的樣品，然后混合。

排空式采樣器是一種手動(dòng)、簡(jiǎn)便易行的采樣器。此采樣器是兩端開口，側(cè)面帶刻度、溫度計(jì)的玻璃或塑料的圓筒式，下側(cè)端接有一膠管，底部加重物的一種裝置。頂端與底端各有同向向上開啟的兩個(gè)半圓蓋子，當(dāng)采樣器沉入水中時(shí)，兩端各自的兩個(gè)半圓蓋子隨之向上開啟，水不停留在采樣器中，到達(dá)預(yù)定深度上提，兩端半圓蓋子隨之蓋住，即取到所需深度的樣品。（上述排空式采樣器只是其中一種，其他只要能達(dá)到同等效果的采樣器，均可使用。)

4.1.1.3 選定深度定點(diǎn)采樣設(shè)備

將配有重物的采樣瓶口塞住，沉入水中，當(dāng)采樣瓶沉到選定深度時(shí)，打開瓶塞，瓶?jī)?nèi)充滿水樣后又塞上。對(duì)于特殊要求的樣品（例如溶解氧）此法不適用。

對(duì)于特殊要求的樣品，可采用顛倒式采水器，排空式采水器等。

采集分層水的樣品，也可采用4.1.1.2條中所述排空式采水器，取得垂直斷面的樣品。

4.1.1.4 采集沉積物的抓斗式采泥器

用自身重量或杠桿作用設(shè)計(jì)的深入泥層的抓斗式來泥器，其設(shè)計(jì)的特點(diǎn)不一，包括彈簧制動(dòng)、重力或齒板鎖合方法，這些要隨深入泥層的狀況而不同，以及隨所取樣品的規(guī)模和面積而異。因此，所取樣品的性質(zhì)受下列因素的影響：

a.貫穿泥層的深度；

b.齒板鎖合的角度；

c.鎖合效率（避免物體障礙的能力）；

d.引起擾動(dòng)和造成樣品的流失或者在泥水界面上沙掉樣品組分或生物體；

e.在急流中樣品的穩(wěn)定性。

在選定采泥器時(shí)，對(duì)生境、水流情況、采樣面積以及可使用的船只設(shè)備均應(yīng)考慮。

4.1.1.5 抓斗式挖斗

抓斗式挖斗與地面挖斗設(shè)備很相似。它們是通過一個(gè)吊桿操作將其沉降到選定的采樣點(diǎn)上，采集較大量的混合樣品，所采集到的樣品比使用采泥器更能吃確地代表所選定的采樣地點(diǎn)的情況。

4.1.1.6 巖芯采樣器

巖芯采樣器可采集沉積物垂直剖面樣品。采集到的巖芯樣品不具有機(jī)械強(qiáng)度，從采樣器上取下樣品時(shí)應(yīng)小心保持泥樣縱向的完整性，以便得到各層樣品。

4.1.2 自動(dòng)采樣設(shè)備

4.1.2.1 非比例自動(dòng)采樣器

a.非比例等時(shí)不連續(xù)自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔與儲(chǔ)樣順序，自動(dòng)將定量的水樣從指定采樣點(diǎn)分別采集到采樣器的各儲(chǔ)樣容器中。

b.非比例等時(shí)連續(xù)自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔與儲(chǔ)樣順序，自動(dòng)將定量的水樣從指定采樣點(diǎn)分別連續(xù)采集到采樣器的各儲(chǔ)樣容器中。

c.非比例連續(xù)自動(dòng)采樣器

自動(dòng)將定量的水樣從指定采樣點(diǎn)連續(xù)采集到采樣器的儲(chǔ)樣容器中。

d.非比例等時(shí)混合自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔，自動(dòng)將定量的水樣從指定采樣點(diǎn)采集到采樣器的混合儲(chǔ)樣容器中。

e.非比例等時(shí)順序混合自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔與儲(chǔ)樣順序，并按設(shè)定的樣品個(gè)數(shù)，自動(dòng)將定量的水樣從指定采樣點(diǎn)分別采集到采樣器的各混合儲(chǔ)樣容器中。

此種采樣器應(yīng)具有在單個(gè)儲(chǔ)樣容器中收集2～10次混合樣的功能。

4.1.2.2 比例自動(dòng)采樣器

a.比例等時(shí)混合自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔，自動(dòng)將污水流量成比例的定量水樣從指定采樣點(diǎn)采集到采樣器中的混合樣品容器中。

b.比例不等時(shí)混合自動(dòng)采樣器

每排放一設(shè)定體積污水，自動(dòng)將定量水樣從指定采樣點(diǎn)采集到采樣器中的混合樣品容器中。

c.比例等時(shí)連續(xù)自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔，與污水排放流量成一定比例，連續(xù)將水樣從指定采樣點(diǎn)分別采集到采樣器中的各儲(chǔ)樣容器中。

d.比例等時(shí)不連續(xù)自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔與儲(chǔ)樣順序，自動(dòng)將與污水流量成比例的定量水樣從指定采樣點(diǎn)分別采集到采樣器中的各儲(chǔ)樣容器中。

e.比例等時(shí)順序混合自動(dòng)采樣器

按設(shè)定采樣時(shí)間間隔與儲(chǔ)樣順序，并按設(shè)定的樣品個(gè)數(shù)，自動(dòng)將與污水流量成比例的定量水樣從指定采樣點(diǎn)分別采集到采樣器中的各混合樣品容器中。