水樣的采集和保存
水樣的采集和保存
一、地面水樣的采集
（一）采樣前的準(zhǔn)備
采樣前，要根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的性質(zhì)和采樣方法的要求，選擇適宜材質(zhì)的盛水容器和采樣器，并清洗干凈，此外，還需準(zhǔn)備好交通工具。交通工具常使用船只。對(duì)采樣器具的材質(zhì)要求化學(xué)性能穩(wěn)定，大小和形狀適宜，不吸附欲測(cè)組分，容易清洗并可反復(fù)使用。
（二）采樣方法和采樣器（或采水器）
采集表層水時(shí)，可用桶、瓶等容器直接采取。一般將其沉至水面下0.3—0.5m處采集。
采集深層水時(shí)，可使用如圖2－4（圖略）所示的帶重錘的采樣器沉入水中采集。將采樣容器沉降至所需深度（可從繩上的標(biāo)度看出），上提細(xì)繩打開瓶塞，待水樣充滿容器后提出。對(duì)于水流急的河段，宜采用圖2－5（圖略）所示的急流采樣器。它是將一根長(zhǎng)鋼管固定在鐵框上，管內(nèi)裝一根橡膠管，其上部用夾子夾緊，下部與瓶塞上的短玻璃管相連，瓶塞上另有一長(zhǎng)玻璃管通至采樣瓶底部。采樣前塞緊橡膠塞，然后沿船身垂直伸入要求水深處，打開上部橡膠管夾，水樣即沿長(zhǎng)玻璃管流入樣品瓶中，瓶?jī)?nèi)空氣由短玻璃管沿橡膠管排出。這樣采集的水樣也可用于測(cè)定水中溶解性氣體，因?yàn)樗桥c空氣隔絕的。
測(cè)定溶解氣體（如溶解氧）的水樣，常用圖2－6（圖略）所示的雙瓶采樣器采集。將采樣器沉入要求水深處后，打開上部的橡膠管夾，水樣進(jìn)入小瓶（采樣瓶）并將空氣驅(qū)入大瓶，從連接大瓶短玻璃管的橡膠管排出，直到大瓶中充滿水樣，提出水面后迅速密封。
此外，還有多種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的采樣器，例如，深層采水器、電動(dòng)采水器、自動(dòng)采水器、連續(xù)自動(dòng)定時(shí)采水器等。
（三）水樣的的類型
1.瞬時(shí)水樣
瞬時(shí)水樣是指在某一時(shí)間和地點(diǎn)從水體中隨機(jī)采集的分散水樣。當(dāng)水體水質(zhì)穩(wěn)定，或其組分在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間或相當(dāng)大的空間范圍內(nèi)變化不大時(shí)，瞬時(shí)水樣具有很好的代表性；當(dāng)水體組分及含量隨時(shí)間和空間變化時(shí)，就應(yīng)隔時(shí)、多點(diǎn)采集瞬時(shí)樣，分別進(jìn)行分析，摸清水質(zhì)的變化規(guī)律。
2.混合水樣
混合水樣是指在同一采樣點(diǎn)于不同時(shí)間所采集的瞬時(shí)水樣的混合水樣，有時(shí)稱“時(shí)間混合水樣”，以與其他混合水樣相區(qū)別。這種水樣在觀察平均濃度時(shí)非常有用，但不適用于被測(cè)組分在貯存過程中發(fā)生明顯變化的水樣。
3.綜合水樣
把不同采樣點(diǎn)同時(shí)采集的各個(gè)瞬時(shí)水樣混合后所得到的樣品稱綜合水樣。這種水樣在某些情況下更具有實(shí)際意義。例如，當(dāng)為幾條廢水河、渠建立綜合處理廠時(shí)，以綜合水樣取得的水質(zhì)參數(shù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)更為合理。
二、廢水樣品的采集
（一）采樣方法
1.淺水采樣
可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料長(zhǎng)把勺采集。
2.深層水采樣
可使用專制的深層采水器采集，也可將聚乙烯筒固定在重架上，沉入要求深度采集。
3.自動(dòng)采樣
采用自動(dòng)采樣器或連續(xù)自動(dòng)定時(shí)采樣器采集。例如，自動(dòng)分級(jí)采樣式采水器，可在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，每隔一定時(shí)間將一定量的水樣分別采集在不同的容器中；自動(dòng)混**樣式采水器可定時(shí)連續(xù)地將定量水樣或按流量比采集的水樣匯集于一個(gè)容器內(nèi)。
（二）廢水樣類型
1.瞬時(shí)廢水樣
對(duì)于生產(chǎn)工藝連續(xù)、穩(wěn)定的工廠，所排放廢水中的污染組分及濃度變化不大，瞬時(shí)水樣具有較好的代表性。對(duì)于某些特殊情況，如廢水中污染物質(zhì)的平均濃度合格，而高峰排放濃度超標(biāo)，這時(shí)也可間隔適當(dāng)時(shí)間采集瞬時(shí)水樣，并分別測(cè)定，將結(jié)果繪制成濃度-時(shí)間關(guān)系曲線，以得知高峰排放時(shí)污染物質(zhì)的濃度；同時(shí)也可計(jì)算出平均濃度。
2.平均廢水樣
由于工業(yè)廢水的排放量和污染組分的濃度往往隨時(shí)間起伏較大，為使監(jiān)測(cè)結(jié)果具有代表性，需要增大采樣和測(cè)定頻率，但這勢(shì)必增加工作量，此時(shí)比較好的辦法是采集平均混合水樣或平均比例混合水樣。前者系指每隔相同時(shí)間采集等量廢水樣混合而成的水樣，適于廢水流量比較穩(wěn)定的情況；后者系指在廢水流量不穩(wěn)定的情況下，在不同時(shí)間依照流量大小按比例采集的混合水樣。有時(shí)需要同時(shí)采集幾個(gè)排污口的廢水樣，并按比例混合，其監(jiān)測(cè)結(jié)果代表采樣時(shí)的綜合排放濃度。
三、地下水樣的采集
從監(jiān)測(cè)井中采集水樣常利用抽水機(jī)設(shè)備。啟動(dòng)后，先放水?dāng)?shù)分鐘，將積留在管道內(nèi)的雜質(zhì)及陳舊水排出，然后用采樣容器接取水樣。對(duì)于無抽水設(shè)備的水井，可選擇適合的專用采水器采集水樣。
對(duì)于自噴泉水，可在涌水口處直接采樣。
對(duì)于自來水，也要先將水龍頭完全打開，放水?dāng)?shù)分鐘，排出管道中積存的死水后再采樣。
地下水的水質(zhì)比較穩(wěn)定，一般采集瞬時(shí)水樣，即能有較好的代表性。
四、底質(zhì)（沉積物）樣品的采集
水、底質(zhì)和水生生物組成了一個(gè)完整的水環(huán)境體系。底質(zhì)能記錄給定水環(huán)境的污染歷史，反映難降解物質(zhì)的積累情況，以及水體污染的潛在危險(xiǎn)。底質(zhì)的性質(zhì)對(duì)水質(zhì)、水生生物有著明顯的影響，是天然水是否被污染及污染程度的重要標(biāo)志。所以，底質(zhì)樣品的采集監(jiān)測(cè)是水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分。
底質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置原則與水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面相同，其位置應(yīng)盡可能與水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面相重合，以便于將沉積物的組成及其物理化學(xué)性質(zhì)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行比較。
由于底質(zhì)比較穩(wěn)定，受水文、氣象條件影響較小，故采樣頻率遠(yuǎn)較水樣低，一般每年枯水期采樣1次，必要時(shí)可在豐水期增采1次。
底質(zhì)樣品采集量視監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、目的而定，一般為1-2kg，如樣品不易采集或測(cè)定項(xiàng)目較少時(shí)，可予酌減。
采集表層底質(zhì)樣品一般采用挖式（抓式）采樣器或錐式采樣器。前者適用于采樣量較大的情況，后者適用于采樣量少的情況。管式泥芯采樣器用于采集柱狀樣品，以供監(jiān)測(cè)底質(zhì)中污染物質(zhì)的垂直分布情況。如果水域水深小于3m，可將竹竿粗的一端削成尖頭斜面，插入床底采樣。當(dāng)水深小于0.6m時(shí)，可用長(zhǎng)柄塑料勺直接采集表層底質(zhì)。
五、流量的測(cè)量
在采集水樣的同時(shí)，還需要測(cè)量水體的水位（m）、流速（m/s）、流量（m3/s）等水文參數(shù)，因?yàn)樵谟?jì)算水體污染負(fù)荷是否超過環(huán)境容量、控制污染源排放量、估價(jià)污染控制效果等工作中，都必須知道相應(yīng)水體的流量。
對(duì)于較大的河流，水文部門一般設(shè)有水文監(jiān)測(cè)斷面，應(yīng)盡量利用其所測(cè)參數(shù)。下面介紹小河流、明渠和廢水、污水流量的測(cè)量方法。
（一）流速儀法
對(duì)于水深大于0.05m，流速大于0.015m/s的河、渠，可用流速儀測(cè)定水流速度，然后按下式計(jì)算流量。
式中：Q——水流量（m3/s）；
S——水流斷面面積（m2）。
目前商品流速儀有多種規(guī)格，如LS45型旋杯式淺水低流速儀，其測(cè)速范圍為0.015—0.5m/s，工作水深為0.05—1.0m；XKC-3型信控測(cè)流儀，其測(cè)速范圍為0.1—4.0m/s，工作水深大于0.1m，等等。
（二）浮標(biāo)法
浮標(biāo)法是一種粗略測(cè)量流速的簡(jiǎn)易方法。測(cè)量時(shí)，選擇一平直河段，測(cè)量該河段2m間距內(nèi)水流橫斷面的面積，求出平均橫斷面面積。在上游投入浮標(biāo)，測(cè)量浮標(biāo)流經(jīng)確定河段（L）所需時(shí)間，重復(fù)測(cè)量幾次，求出所需時(shí)間的平均值（t），即可計(jì)算出流速（L/t），再按下式計(jì)算流量：
式中：Q——水流量（m3/min）；
S——水流平均橫斷面面積（m2）。
（三）堰板法
這種方法適用于不規(guī)則的污水溝、污水渠中水流量的測(cè)量。該方法是用三角形或矩形、梯形堰板攔住水流，形成溢流堰，測(cè)量堰板前后水頭和水位，計(jì)算流量。
圖2－7（圖略）堰法測(cè)量流量的示意圖，流量計(jì)算式如下：
式中：Q——水流量（m3/s）；
h——過堰水頭高度（m）；
K——流量系數(shù)；
D——從水流底至堰緣的高度（m）；
B——堰上游水流寬度（m）。
在下述條件下，上式誤差＜±1.4%：
0.5m≤B≤1.2m
0.1m≤D≤0.75m
0.07m≤h≤0.26m
（四）其他方法
用容積法測(cè)定污水流量也是一種簡(jiǎn)便方法。即將污水導(dǎo)入已知容積的容器或污水池、污水箱中，測(cè)量流滿容器或池、箱的時(shí)間，然后用其除受納容器的體積便可求知流量。
現(xiàn)已生產(chǎn)多種規(guī)格的污水流量計(jì)，測(cè)定流量簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確。例如，WML型污水流量計(jì)的測(cè)量范圍為1—6000m3/h；WMJ－Ⅱ型污水流量計(jì)測(cè)量范圍為10—400m3/h等。此外，還可以用壓差法、根據(jù)工業(yè)用水平衡計(jì)算法或排水管徑大小測(cè)量法估算污水流量。
六、水樣的運(yùn)輸和保存
各種水質(zhì)的水樣，從采集到分析測(cè)定這段時(shí)間內(nèi)，由于環(huán)境條件的改變，微生物新陳代謝活動(dòng)和化學(xué)作用的影響，會(huì)引起水樣某些物理參數(shù)及化學(xué)組分的變化。為將這些變化降低到*低程度，需要盡可能地縮短運(yùn)輸時(shí)間、盡快分析測(cè)定和采取必要的保護(hù)措施；有些項(xiàng)目必須在采樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。
（一）水樣的運(yùn)輸
對(duì)采集的每一個(gè)水樣，都應(yīng)做好記錄，并在采樣瓶上貼好標(biāo)簽，運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。在運(yùn)輸過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）要塞緊采樣容器口塞子，必要時(shí)用封口膠、石蠟封口（測(cè)油類的水樣不能用石蠟封口）。
（2）為避免水樣在運(yùn)輸過程中因震動(dòng)、碰撞導(dǎo)致?lián)p失或沾污，*好將樣瓶裝箱，并用泡沫塑料或紙條擠緊。
（3）需冷藏的樣品，應(yīng)配備專門的隔熱容器，放入致冷劑，將樣品瓶置于其中。
（4）冬季應(yīng)采取保溫措施，以免凍裂樣品瓶。
（二）水樣的保存
貯存水樣的容器可能吸附欲測(cè)組分，或者沾污水樣，因此要選擇性能穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低的材料制做的容器。常用的容器材質(zhì)有硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。其中，石英和聚四氟乙烯雜質(zhì)含量少，但價(jià)格昂貴，一般常規(guī)監(jiān)測(cè)中廣泛使用聚乙烯和硼硅玻璃材質(zhì)的容器。
不能及時(shí)運(yùn)輸或盡快分析的水樣，則應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的要求，采取適宜的保存方法。水樣的運(yùn)輸時(shí)間，通常以24小時(shí)作為*大允許時(shí)間；*長(zhǎng)貯放時(shí)間一般為：
清潔水樣 72h；
輕污染水樣 48h；
嚴(yán)重污染水樣 12h；
保存水樣的方法有以下幾種：
1.冷藏或冷凍法
冷藏或冷凍的作用是抑制微生物活動(dòng)，減緩物理揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速度。
2.加入化學(xué)試劑保存法
（1）加入生物抑制劑：如在測(cè)定氨氮、硝酸鹽氮、化學(xué)需氧量的水樣中加入HgCl2，可抑制生物的氧化還原作用；對(duì)測(cè)定酚的水樣，用H3PO4調(diào)至pH為4時(shí)，加入適量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活動(dòng)。
（2）調(diào)節(jié)pH值：測(cè)定金屬離子的水樣常用HNO3酸化至pH為1—2，既可防止重金屬離子水解沉淀，又可避免金屬被器壁吸附；測(cè)定氰化物或揮發(fā)性酚的水樣加入NaOH調(diào)至pH為12時(shí)，使之生成穩(wěn)定的酚鹽等。
（3）加入氧化劑或還原劑：如測(cè)定汞的水樣需加入HNO3（至pH＜1）和K2Cr2O7（0.05％），使汞保持高價(jià)態(tài)；測(cè)定硫化物的水樣，加入抗壞血酸，可以防止被氧化；測(cè)定溶解氧的水樣則需加入少量硫酸錳和碘化鉀固定溶解氧（還原）等。
應(yīng)當(dāng)注意，加入的保存劑不能干擾以后的測(cè)定；保存劑的純度*好是優(yōu)級(jí)純的，還應(yīng)作相應(yīng)的空白試驗(yàn)，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。
水樣的貯存期限與多種因素有關(guān)，如組分的穩(wěn)定性、濃度、水樣的污染程度等。表2－6列出我國《水質(zhì)采樣》標(biāo)準(zhǔn)中建議的水樣保存方法。
表2—6 常用水樣保存技術(shù)
注：P為聚乙烯容器；G為玻璃容器；BG為硼硅玻璃容器。
（三）水樣的過濾或離心分離
如欲測(cè)定水樣中組分的全量，采樣后立即加入保存劑，分析測(cè)定時(shí)充分搖勻后再取樣。如果測(cè)定可濾（溶解）態(tài)組分的含量，國內(nèi)外均采用以0.45μm微孔濾膜過濾的方法，這樣可以有效地除去藻類和**，濾后的水樣穩(wěn)定性好，有利于保存。測(cè)定不可過濾的金屬時(shí)，應(yīng)保留過濾水樣用的濾膜備用。如沒有0.45μm微孔濾膜，對(duì)泥沙型水樣可用離心方法處理。含有機(jī)質(zhì)多的水樣，可用濾紙或砂芯漏斗過濾。用自然沉降后取上清液測(cè)定可濾態(tài)組分是不恰當(dāng)?shù)摹?/span>
