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)測項目的性質(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，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，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，水樣即沿長玻璃管流入樣品瓶中，瓶內(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定水中溶解性氣體，因為它是與空氣隔絕的。
測定溶解氣體（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、電動采水器、自動采水器、連續(xù)自動定時采水器等。
（三）水樣的的類型
1.瞬時水樣
瞬時水樣是指在某一時間和地點從水體中隨機采集的分散水樣。當(dāng)水體水質(zhì)穩(wěn)定，或其組分在相當(dāng)長的時間或相當(dāng)大的空間范圍內(nèi)變化不大時，瞬時水樣具有很好的代表性；當(dāng)水體組分及含量隨時間和空間變化時，就應(yīng)隔時、多點采集瞬時樣，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于不同時間所采集的瞬時水樣的混合水樣，有時稱“時間混合水樣”，以與其他混合水樣相區(qū)別。這種水樣在觀察平均濃度時非常有用，但不適用于被測組分在貯存過程中發(fā)生明顯變化的水樣。
3.綜合水樣
把不同采樣點同時采集的各個瞬時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際意義。例如，當(dāng)為幾條廢水河、渠建立綜合處理廠時，以綜合水樣取得的水質(zhì)參數(shù)作為設(shè)計的依據(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.自動采樣
采用自動采樣器或連續(xù)自動定時采樣器采集。例如，自動分級采樣式采水器，可在一個生產(chǎn)周期內(nèi)，每隔一定時間將一定量的水樣分別采集在不同的容器中；自動混**樣式采水器可定時連續(xù)地將定量水樣或按流量比采集的水樣匯集于一個容器內(nèi)。
（二）廢水樣類型
1.瞬時廢水樣
對于生產(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，瞬時水樣具有較好的代表性。對于某些特殊情況，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)，這時也可間隔適當(dāng)時間采集瞬時水樣，并分別測定，將結(jié)果繪制成濃度-時間關(guān)系曲線，以得知高峰排放時污染物質(zhì)的濃度；同時也可計算出平均濃度。
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間起伏較大，為使監(jiān)測結(jié)果具有代表性，需要增大采樣和測定頻率，但這勢必增加工作量，此時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，在不同時間依照流量大小按比例采集的混合水樣。有時需要同時采集幾個排污口的廢水樣，并按比例混合，其監(jiān)測結(jié)果代表采樣時的綜合排放濃度。
三、地下水樣的采集
從監(jiān)測井中采集水樣常利用抽水機設(shè)備。啟動后，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。
對于自噴泉水，可在涌水口處直接采樣。
對于自來水，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。底質(zhì)的性質(zhì)對水質(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)測是水環(huán)境監(jiān)測的重要組成部分。
底質(zhì)監(jiān)測斷面的設(shè)置原則與水質(zhì)監(jiān)測斷面相同，其位置應(yīng)盡可能與水質(zhì)監(jiān)測斷面相重合，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，必要時可在豐水期增采1次。
底質(zhì)樣品采集量視監(jiān)測項目、目的而定，一般為1-2kg，如樣品不易采集或測定項目較少時，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，可用長柄塑料勺直接采集表層底質(zhì)。
五、流量的測量
在采集水樣的同時，還需要測量水體的水位（m）、流速（m/s）、流量（m3/s）等水文參數(shù)，因為在計算水體污染負(fù)荷是否超過環(huán)境容量、控制污染源排放量、估價污染控制效果等工作中，都必須知道相應(yīng)水體的流量。
對于較大的河流，水文部門一般設(shè)有水文監(jiān)測斷面，應(yīng)盡量利用其所測參數(shù)。下面介紹小河流、明渠和廢水、污水流量的測量方法。
（一）流速儀法
對于水深大于0.05m，流速大于0.015m/s的河、渠，可用流速儀測定水流速度，然后按下式計算流量。
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，其測速范圍為0.015—0.5m/s，工作水深為0.05—1.0m；XKC-3型信控測流儀，其測速范圍為0.1—4.0m/s，工作水深大于0.1m，等等。
（二）浮標(biāo)法
浮標(biāo)法是一種粗略測量流速的簡易方法。測量時，選擇一平直河段，測量該河段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)，測量浮標(biāo)流經(jīng)確定河段（L）所需時間，重復(fù)測量幾次，求出所需時間的平均值（t），即可計算出流速（L/t），再按下式計算流量：
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，測量堰板前后水頭和水位，計算流量。
圖2－7（圖略）堰法測量流量的示意圖，流量計算式如下：
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
用容積法測定污水流量也是一種簡便方法。即將污水導(dǎo)入已知容積的容器或污水池、污水箱中，測量流滿容器或池、箱的時間，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，測定流量簡便、準(zhǔn)確。例如，WML型污水流量計的測量范圍為1—6000m3/h；WMJ－Ⅱ型污水流量計測量范圍為10—400m3/h等。此外，還可以用壓差法、根據(jù)工業(yè)用水平衡計算法或排水管徑大小測量法估算污水流量。
六、水樣的運輸和保存
各種水質(zhì)的水樣，從采集到分析測定這段時間內(nèi)，由于環(huán)境條件的改變，微生物新陳代謝活動和化學(xué)作用的影響，會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輸時間、盡快分析測定和采取必要的保護(hù)措施；有些項目必須在采樣現(xiàn)場測定。
（一）水樣的運輸
對采集的每一個水樣，都應(yīng)做好記錄，并在采樣瓶上貼好標(biāo)簽，運送到實驗室。在運輸過程中，應(yīng)注意以下幾點：
（1）要塞緊采樣容器口塞子，必要時用封口膠、石蠟封口（測油類的水樣不能用石蠟封口）。
（2）為避免水樣在運輸過程中因震動、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，但價格昂貴，一般常規(guī)監(jiān)測中廣泛使用聚乙烯和硼硅玻璃材質(zhì)的容器。
不能及時運輸或盡快分析的水樣，則應(yīng)根據(jù)不同監(jiān)測項目的要求，采取適宜的保存方法。水樣的運輸時間，通常以24小時作為*大允許時間；*長貯放時間一般為：
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，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；對測定酚的水樣，用H3PO4調(diào)至pH為4時，加入適量CuSO4，即可抑制苯酚菌的分解活動。
（2）調(diào)節(jié)pH值：測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；測定氰化物或揮發(fā)性酚的水樣加入NaOH調(diào)至pH為12時，使之生成穩(wěn)定的酚鹽等。
（3）加入氧化劑或還原劑：如測定汞的水樣需加入HNO3（至pH＜1）和K2Cr2O7（0.05％），使汞保持高價態(tài)；測定硫化物的水樣，加入抗壞血酸，可以防止被氧化；測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定；保存劑的純度*好是優(yōu)級純的，還應(yīng)作相應(yīng)的空白試驗，對測定結(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
如欲測定水樣中組分的全量，采樣后立即加入保存劑，分析測定時充分搖勻后再取樣。如果測定可濾（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。測定不可過濾的金屬時，應(yīng)保留過濾水樣用的濾膜備用。如沒有0.45μm微孔濾膜，對泥沙型水樣可用離心方法處理。含有機質(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定可濾態(tài)組分是不恰當(dāng)?shù)摹?/span>
