水質(zhì)采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定

水質(zhì) 采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定

GB 12997—91

Water quality—Technical regulation on the design of sampling programmes

本標(biāo)準(zhǔn)是水質(zhì)采樣標(biāo)準(zhǔn)第一部分。

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO5667／1《水質(zhì)——采樣——第1部分：采樣方案設(shè)計指導(dǎo)》。

1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水(包括底部沉積物和污泥)的質(zhì)量控制、質(zhì)量表征、污染物鑒別采樣方案的原則。

第一篇 采樣目標(biāo)的確定

2 引言

本篇強調(diào)在進(jìn)行水、底部沉積物和污泥采樣方案設(shè)計時必須考慮的比較重要的因素。采樣和檢驗的主要目的是測定其有關(guān)的物理、化學(xué)、生物和放射性參數(shù)。

在表征水體、底部沉積物和污泥的質(zhì)量時，不可能檢驗其整體，必須采集樣品，并且要采取一切措施，預(yù)防樣品在采集和分析的間隔內(nèi)發(fā)生變化。當(dāng)采集合懸浮固體或者含難混溶的有機液體的多相樣品時，還會遇到特殊的問題。

確定采樣地點、采樣時機、采樣額率、采樣持續(xù)時間、樣品處理和分析的要求時主要取決于采樣目標(biāo)。所以在設(shè)計采樣方案之前，要首先確定采樣目標(biāo)。在設(shè)計采樣方案時還要對詳盡程度、適宜的精密度、以及表達(dá)形式和提供結(jié)果的方式也要給予考慮，比如濃度或負(fù)荷、最大值和最小值、算術(shù)平均值、中位數(shù)等。此外，還要編制有彥義參數(shù)的目錄和確定相應(yīng)的分析方法。它們將對采樣和輸送樣品時的保護(hù)進(jìn)行指導(dǎo)。在保證獲得所需資料的前題下，要注重效率。

采祥目標(biāo)可區(qū)分為以下三種(詳見第14章)：

a.質(zhì)量控制檢測

需要進(jìn)行短期過程的校正時由管理部門決定。

b.質(zhì)量特性檢測

用于表明質(zhì)量，多數(shù)情況作為研究項目的組成部分，以達(dá)到長期質(zhì)量控制目的或指出發(fā)展趨勢。

c.污染源的鑒別

采樣方案的目標(biāo)可由質(zhì)量特性檢測變?yōu)橘|(zhì)量控制檢測，比如，當(dāng)硝酸鹽濃度接近限值時需要提高采樣頻率，這樣就可由較長時期的質(zhì)量表征變?yōu)槎唐诘馁|(zhì)量控制方案。

3 要求

要求可分為以下兩類：

3.1 一般要求

在選定的測點(例如水體的表面或里層)確定特定參數(shù)的濃度水平的數(shù)量級(或負(fù)荷)或直觀表達(dá)底部沉積物的特性。

3.2特定要求

詳細(xì)地確定整個或部分水體中所研究的物理或化學(xué)參數(shù)的濃度水平或者負(fù)荷分布及有意義的生物種類。通常把這些參數(shù)變化的研究與時間、流量、工廠工藝、氣候條件因素等結(jié)合考慮。

還可以細(xì)分為以下更具體的采樣情況：

a.測定水對某種用途的使用性。如檢驗井水能否用作冷卻、鍋爐給水、工藝用水或者飲用水。

b.研究排放污染物（包括偶然泄露）對所承受水體的影響。排放污染物除了增加污染負(fù)荷外，還導(dǎo)致其他反應(yīng)，如化學(xué)沉淀或產(chǎn)生氣體等。

c.評價水、污水、工業(yè)廢水處理廠的性能和管理。比如，評價進(jìn)入廢水處理廠負(fù)荷的波動和長期的變化；測定處理過程各階段的處理效率，提供凈化后水的質(zhì)量數(shù)據(jù)，控制使用凈水劑的濃度；控制那些可能損害企業(yè)構(gòu)筑物或設(shè)備的物質(zhì)等。

d.研究河口淡水徑流和海水對河口環(huán)境的影響，提供混合類型及因潮汐和淡水流動的變化引起咸淡分層情況的資料。

e.測定工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的損失。這些資料對評定全廠物料衡算、測量廢水排放量都是需要的。

f.測定鍋爐水、蒸汽冷凝水和其他回水的質(zhì)量。對這些水是否能用于預(yù)定目的可行性做出評價。

g.調(diào)節(jié)工業(yè)冷卻水系統(tǒng)的運行操作，使水得到最佳利用，與此同時，盡量減少鍋垢，把腐蝕降低到最低限度。

h.研究大氣污染物對雨水質(zhì)量的影響。它為研究室氣質(zhì)量提供有價值的資料。它還可以指出有些問題是否會發(fā)生。如暴露的電觸點是否會出問題。

i.評價地面物質(zhì)輸入對水質(zhì)的影響。這些影響或來自天然的存在中的物質(zhì)，或來自化肥、農(nóng)藥，或農(nóng)業(yè)化學(xué)品的污染，或兩者兼而有之。

j.評價底部沉積物的積集和釋放對水體中或底部沉積物中水生生物的影響。

k.研究導(dǎo)流、河流調(diào)節(jié)，不同河流間河水的相互轉(zhuǎn)移對天然水道的影響。比如，在河水調(diào)節(jié)期間各種不同質(zhì)量水體的比例在不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致河水質(zhì)量被動。

l.評價水質(zhì)在配水系統(tǒng)中發(fā)生的變化。引起這些變化的因素很多，比如：污染、從新水源引水、生物的生長、水垢的沉積或金屬的溶解。

在某些情況下環(huán)境狀況是相當(dāng)穩(wěn)定的。可從簡單的采樣方案中獲得需要的數(shù)據(jù)，然而大多數(shù)監(jiān)測點的質(zhì)量特性在不斷地發(fā)生變化。因此，要想得到理想的評價需要進(jìn)行連續(xù)采樣。雖然，連續(xù)采樣不僅代價太高，而且在許多情況下也不現(xiàn)實。一些特殊情況的采樣方案詳見第4章。

4 與可變性有關(guān)的特殊考慮

4.1當(dāng)待測水質(zhì)項目的濃度出現(xiàn)大幅度、急劇的變化時所要求的采樣方案是復(fù)雜的。這些變化可由溫度的極端變化、流態(tài)、污水廠運行狀況所引起。除非有特殊需要，應(yīng)避免在系統(tǒng)的邊界或靠近邊界部位采樣。

4.2評價一個大的集水面積是很復(fù)雜的，即使?jié)舛茸兓徛易兓淮箫@著時，也是這樣。

4.3消除或減少由采樣過程本身造成待測水質(zhì)項目濃度的變化，要求在采樣至分析期間把變化降低到最低限度。

4.4如果待測水質(zhì)項目在采樣和檢驗期間穩(wěn)定，能很好地反映整個周期內(nèi)平均組成的最好指標(biāo)。但是混合樣對確定瞬時峰值的情況價值不大。

第二篇 采樣點的選擇

5 引言

本篇論述采樣實踐中所遇到的各種情況和它們對選擇采樣點所產(chǎn)生的影響，鑒于安全防護(hù)的重要性和普遍性，在各種情況下都要重視安全。本篇予以專門論述。

6 一般的安全預(yù)防措施

6.1 在水體和底部沉積物中進(jìn)行采樣時，會遇到各種危害人體安全和健康的情況。為了保護(hù)人體不受傷害，要采取措施避免吸入有毒氣體，防止通過口腔和皮膚吸收有毒物質(zhì)。

負(fù)責(zé)設(shè)計采樣方案和負(fù)責(zé)實施采樣操作的人員，必須考慮相應(yīng)的安全要求。在采樣過程中采樣人員要了解應(yīng)采取的必要的防護(hù)措施。

6.2 為了保證工作人員、儀器的安全，必須考慮氣象條件。在大面積水體上采樣時，要使用救生圈和救生繩。在冰層覆蓋的水體采樣之前，要仔細(xì)檢查薄冰層的位置和范圍。當(dāng)采用水下整裝呼吸裝置或其他潛水器具時，則應(yīng)經(jīng)常檢查和維護(hù)這些器具的可靠性。

6.3 采樣船要堅固，在各種水域中采樣時都要防止商船和捕撈船支靠近。例如：要正確使用信號旗，以表明正在進(jìn)行的工作性質(zhì)。

6.4 盡可能避免從不安全的河岸等危險地點采樣，如果不能避免，要采取相應(yīng)的安全措施，并注意不要單人行動。

6.5 要選擇任何氣候條件下都能方便地進(jìn)行頻繁采樣的地點，在某些情況下必須考慮到可能的自然危害，如有毒的枝葉、獸類和爬行動物。

6.6 安裝在河岸上的儀器和其他設(shè)備，為了防止洪水淹沒或破壞行為，需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。

6.7 為了防止一些偶然情況的出現(xiàn)，如：一些工業(yè)廢水可能具有腐蝕性，或者含有有毒或易燃物質(zhì)，污水中也可能含有危害的氣體、微生物、病害或動物，如變形蟲或蠕蟲。在采樣期間，必須采取一些特殊的防護(hù)措施。

6.8 當(dāng)采樣人員進(jìn)入有毒氣體環(huán)境中時，要使用氣體防毒面具、呼吸、蘇醒器具和其他安全設(shè)備。此外，在進(jìn)入封閉空間之前，要測量氧氣的濃度和可能存在的有毒蒸汽和毒氣。

6.9 在采集蒸汽和熱排放物時，需特別謹(jǐn)慎。應(yīng)使用認(rèn)可的技術(shù)。

6.10 處理放射性樣品要特別小心，必須采用專門的技術(shù)。

6.11 在水中或者靠近水使用電動采樣設(shè)備時有觸電的危險。因此，在安排工業(yè)步驟、采樣點的選定、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)時，防止這種危險的發(fā)生。

7 采樣的專門注意事項

7.1 采樣方案的設(shè)計

根據(jù)不同的采樣目的，采樣網(wǎng)絡(luò)可以是單點也可擴展到整個流域。一個干流網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包括潮區(qū)界以內(nèi)的各采樣點，較大支流的匯入口和主要污水或者工業(yè)廢水的排放口。

在設(shè)計高質(zhì)量的采樣網(wǎng)絡(luò)時，通常要做好主要水文站的流量測量（見第四篇）。

7.2 采樣點的定位

只有固定采樣點位才能對不同時間所采集的樣品進(jìn)行對比。

大多數(shù)河流的采樣點可參照河岸地貌特點標(biāo)定。

確定非封閉海灣以及海岸邊的采樣點時尋找容易識別的固定目標(biāo)作參照。在船上采樣，使用儀器為采樣點定位。可以使用地圖或其他一些標(biāo)準(zhǔn)圖表定位。

7.3 水流的特征

從充分混合的湍流中取樣最為理想。只要有可能就要把層流誘發(fā)成湍流。但是誘發(fā)的湍流會引起某些檢測項目濃度的變化，采集測定溶解氣體，易揮發(fā)物質(zhì)的樣品時，不能把層流誘發(fā)成湍流。

7.4 水流的特征隨時間變化

水流可從展流變成湍流，反之亦然。可能出現(xiàn)從本水系的其他部分流來的逆流水能給采樣點帶來污染。

7.5 流體的組分隨時間變化

流體的組分是變化的，隨時可能出現(xiàn)不連續(xù)的“團(tuán)狀”物，如可溶性污染物、固體物、揮發(fā)性物質(zhì)，或者漂浮的油層膜。

7.6 從管道中采樣

用適當(dāng)大小的管子（如：抽取多相液體時，管的最小公稱內(nèi)徑為25mm）從管道中抽取樣品。液體在管中的線速度要大，足夠保證液體呈湍流的特征，避免液體在管內(nèi)水平方向流動。

7.7 液體的性質(zhì)

液體可能具有腐蝕性和磨蝕性，因此要考慮使用耐腐蝕和耐磨材料。對于長期采樣，可尋找一種容易替換，對樣品無顯著污染的配件，以代替昂貴的耐化學(xué)腐蝕的儀器設(shè)備。

7.8 采樣系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)的溫度變化

采樣系統(tǒng)內(nèi)長期或者短期內(nèi)的溫度變化可能引起樣品性質(zhì)的變化，這種變化可能影響到采樣設(shè)備的使用。

7.9 測定懸浮固體物的采樣

懸浮物可以分散在遍及液體深度的任一部位。如果可能，可借湍流條件使固一液混合均勻；從理論上講，線速度應(yīng)足以引起湍流。采樣應(yīng)該在等動力下進(jìn)行。如果做不到，可在流體的整個斷面上取一系列樣品。應(yīng)注意到，在采樣期間，懸浮固體物的位往分布在整個采樣過程中可能發(fā)生變化。

7.10 測定揮發(fā)性物質(zhì)的采樣

采樣泵的吸入高度要小，管網(wǎng)系統(tǒng)要嚴(yán)密。把最先抽出的樣品放掉一部分，以保證所采集的樣品具有代表性。

7.11 不同密度的混合水

在層流中，水困密度不同而產(chǎn)生分層，比如：在冷水層上面產(chǎn)生一個溫水層，鹽水上面有淡水層。

7.12 有害液體

必須注意有毒液體、有毒煙霧的出現(xiàn)，以及可能發(fā)生爆炸氣體的積集。

7.13 氣象環(huán)境的影響

有時氣象環(huán)境的變化給水質(zhì)帶來明顯的差異。要注意這些變化，并在整理檢測結(jié)果時予以修正。

8 天然水的各種采樣情況

8.1 降水

為化學(xué)分析而收集降水作品時，所選采樣點應(yīng)位于避免外界物質(zhì)污染的地方。比如，應(yīng)避開煙塵、化肥、農(nóng)藥等污染。采樣儀器最好放在草坪上。

如果樣品被凍或者含有雪或雹之類，最好用電加熱器為采樣漏斗加熱保溫。如果現(xiàn)場無法進(jìn)行加熱保溫，則可將全套設(shè)備移到高于0℃的低溫環(huán)境解凍。

8.2 河口、沿海岸水體、海洋

8.2.1 范圍和深度

要明確被測水面的邊界范圍和考慮與鄰近水面的相互關(guān)系。選擇采樣點采樣部位時應(yīng)考慮到潮汐的流向以及風(fēng)、海水密度、海底粗糙度、離海岸線的距離對潮汐流向的影響。要考慮航行對水體流向和水質(zhì)產(chǎn)生的影響。此外，還要研究局部排放對采樣所產(chǎn)生的影響。

8.2.2 船只的使用

在適宜的氣候條件下，在整個檢測期間，應(yīng)保證采樣船能到達(dá)所要求的采樣位置。

8.2.3 冰覆蓋層

在凍層下面和4℃水體頂部形成0～3 ℃的冷水層(約5mm)。由于溫度梯度明顯，生物群體也可能分層。

8.3 河流和溪流

8.3.1 混合

如果在采樣點存在著明顯的束流或者分層，為了確定束流或者分層的性質(zhì)和范圍，需要進(jìn)行橫向和縱向系列采樣。

8.3.2 選點

要選擇能提供有代表性樣品的點。采樣點應(yīng)選在水質(zhì)發(fā)生明顯變化或者河流有重要用途的地點，例如，采樣點設(shè)在匯流口、主要排放或吸水處。在溢流堰或只產(chǎn)生局部影響的小排出口通常不布點。

測點最好選在可得到流量數(shù)據(jù)的地點。水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備可安裝在河流水文站。

在匯合點從支流中采樣時要特別小心，要避免混入來自主河道的水。當(dāng)監(jiān)測排出液對水體產(chǎn)生影響時，就要在排放點的上、下游同時采樣。要認(rèn)真研究排放水和承納水的混合憎況及混合對下游所帶來的影響，在下游采樣要延伸適當(dāng)距離，以便評價排放對水體的影響。

8.3.3 潮汐河段

漲潮和落潮時采樣點的布設(shè)不同。

8.4 運河

通常，對河流的研究大體上適用于運河，但要特別注意下述因素。

8.4.1 流量

水流的方向是可變的。流速可能發(fā)生明顯的變化。流量的變化取決于航運的頻繁情況(船閘起閉次數(shù))和氣象條件的變化等，前者的影響大于后者。

8.4.2 分層和束流

靜止?fàn)顟B(tài)時，運河中的分層和束流比河流明顯。而當(dāng)船只駛過的短時間內(nèi)，水質(zhì)，特別是懸浮固體的濃度發(fā)生明顯的變化。

8.5 水庫和湖泊

除了人口外，還要在所有有用的泄水點和泄水深度采樣。水體有熱分層，其不同深度可能存在明顯的質(zhì)量差異。生態(tài)研究需要更詳細(xì)的采樣方案，而且還需要流量和氣象資料。

8.6 地下水體

8.6.1 被抽出的地下水

盡管從個別采樣點所采樣品不能代表整個含水層的質(zhì)量，但在評價水能否適用于某種用途時，樣品只能來自個別采樣點。

8.6.2 含水層水

為了評價蓄水層的水質(zhì)采樣時，只要有可能，要在采樣前把取樣井或鉆孔中的存水抽出。井和鉆孔中的水也會分層，為了評價分層情況需要采取附加樣品，并要記下地下采樣深度。

并和鉆孔的套襯材料易腐蝕，采樣之前要進(jìn)行徹底抽吸，清除系統(tǒng)中積集的腐蝕產(chǎn)物。

在含水層的各個預(yù)定深度采集代表性樣品時，對監(jiān)測井的每一層深度或者那些分散井眼的每一層深度，應(yīng)使用采樣管采樣。

8.7 河流、河口、海洋、湖泊和水庫的底部沉積物

所制定的采樣方案應(yīng)考慮到沉積物組分縱、橫方向的變化，必須取得有關(guān)底部沉積物的深度和不同深度上沉積物組成的數(shù)據(jù)。

采水樣時的許多重要因素，如船只的使用，也適用于底部沉積物的采樣。

底層通常是不均勻的。為了提供有代表性的評價參數(shù)，應(yīng)保證采集足夠數(shù)量的樣品。

8.8 飲水

8.8.1 供水

在供水中檢測消毒劑的殘余量時，采樣點應(yīng)選擇在全部反應(yīng)完成之后和消毒劑的殘余量未發(fā)生任何損耗之前。比如，二氧化硫與過量的氯反應(yīng)后監(jiān)測余氯。在供水中，為了常規(guī)生物檢驗需要采樣，并遵從適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。通常，從與泵體連接的水龍頭上采樣。水龍頭不應(yīng)有附件，并能用火焰消毒。采樣管的材質(zhì)可根據(jù)試驗要求進(jìn)行選擇。如：銅管因?qū)е滤秀~離子的增加因而降低了細(xì)菌計數(shù)。為了保證樣品直接進(jìn)入容器，容器應(yīng)放在水龍頭的下面對準(zhǔn)龍頭，但不能與之接觸。

8.8.2 配水池

應(yīng)在盡可能靠近配水池的水龍頭下采樣。許多配水池的進(jìn)水和出水使用同一個管道。因此，只有當(dāng)配水池管處于出水時才能采樣。

8.8.3 配水系統(tǒng)

從自來水用戶所使用的水龍頭上采樣是最好的辦法。采樣前應(yīng)移去龍頭上的防濺濕裝置，采樣時不能使用帶有混合式的龍頭。在干線和支線管道采樣可利用消防栓和沖洗處。此外，為細(xì)菌學(xué)檢驗采集樣品時要特別小心。

8.8.4 飲水處理過程中所產(chǎn)生的污泥

大多數(shù)飲水處理廠所生成的污泥為氫氧化鋁或氫氧化鐵，但也有一些處理廠產(chǎn)生石灰軟化泥或者生物污泥。這些樣品可在凝聚槽混凝沉淀池內(nèi)的不同深度采取，也可在濃縮池內(nèi)采取。因樣品的特殊性在取出后幾分鐘內(nèi)就會發(fā)生明顯變化，因此采樣后要盡量少攪動，盡快檢驗。

8.9 浴場

從天然浴場采樣，按照水庫和湖泊采樣方法進(jìn)行。使用循環(huán)水系統(tǒng)的游泳池，應(yīng)該從進(jìn)口、出口和水體中分別采樣。

9 工業(yè)用水采樣

9.1 上水

上水包括飲用水、河水、井水。由于水源不同，水質(zhì)隨時發(fā)生變化，但在給定的時間內(nèi)，通常它們的組成是均質(zhì)的。這些水通過一個普通的管道系統(tǒng)進(jìn)入工廠，不存在特殊的采樣情況。

當(dāng)同時存在非飲用工業(yè)供水系統(tǒng)時，要用適當(dāng)?shù)臉?biāo)志加以區(qū)分，以避免搞錯采樣點。為了檢查水是否可以飲用，要準(zhǔn)備一些采樣設(shè)備。如果需要各水體混合物的質(zhì)量數(shù)據(jù)，采樣之前必須保證水體充分混合。

9.2 鍋爐系統(tǒng)的水

9.2.1 處理廠的水

在處理廠的設(shè)計階段，應(yīng)仔細(xì)考慮采樣點的方位、各處理階段過濾池的進(jìn)口和出口的采樣設(shè)備。當(dāng)存在懸浮固體時，取樣之前應(yīng)將采樣管徹底清洗。當(dāng)測定水中溶解氣體(如氧和二氧化碳)采樣時，為了避免逸失必須使用特殊的采樣技術(shù)。如果使用除氣塔洗除二氧化碳，那么在隨后的樣品處理中就要避免二氧化碳的逸失或補充。采樣管應(yīng)完全浸沒于水中，避免吸進(jìn)氣體。

9.2.2 鍋爐給水和鍋爐火

在蒸汽冷凝循環(huán)系統(tǒng)的許多采樣點上采集的水樣只含有痕量待測物質(zhì)。因此，要特別小心，避免從采樣到分析過程中樣品受到污染。通常的采樣系統(tǒng)用不銹鋼制成，采樣系統(tǒng)要有完善的結(jié)構(gòu)，能經(jīng)受住所承受的運轉(zhuǎn)壓力。如果用長采樣管采集高溫高壓鍋爐給水，為了安全，最好在靠近采樣點的地方冷卻采樣管中的樣品。當(dāng)用物理和化學(xué)方法除氣時，通常需設(shè)兩個采樣點，一個在加化學(xué)藥品之前，檢驗物理方法除氣效率，在第二個點檢驗總的除氣效率。所設(shè)計的鍋爐采樣點要保證能采到鍋爐水的代表性樣品。對于某些分析，如痕量金屬，它們可能部分或全部的以顆粒形式存在，在這種情況下應(yīng)該使用等動力采樣探頭。

9.2.3 蒸汽冷凝水

在工業(yè)上控制蒸汽的質(zhì)量非常重要。通常需要從蒸汽冷凝液的回路上，過熱蒸汽或者加壓濕蒸汽中采樣。所使用的采樣探頭，附有不銹鋼冷卻器。要注意防止采樣和分析期間樣品受到污染。

9.2.4 冷卻水

主要有三類冷卻系統(tǒng)：

a.敞開式蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)；

b.直流式（單程式）冷卻系統(tǒng)；

c.閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

在敞開式蒸發(fā)系統(tǒng)中，進(jìn)水和循環(huán)水通常都要采樣，通常在進(jìn)水口設(shè)一個采樣點就夠了。但是就冷卻系統(tǒng)本身而言，為了獲得所需要的數(shù)據(jù)資料，則必須同時在幾個點上采樣。使用生物殺蟲劑處理時，則直接在冷卻塔的水池中采樣。從理論上講最好的采樣系統(tǒng)是等動力系統(tǒng)。直流式冷卻系統(tǒng)的采樣點設(shè)在進(jìn)水口和出水口處，閉路系統(tǒng)的采樣點設(shè)在低處。

10 工業(yè)廢水

10.1 采樣點

工業(yè)廢水的采樣必須考慮廢水的性質(zhì)和每個采樣點所處的位置。 通常，用管道或者明溝把工業(yè)廢水排放到遠(yuǎn)而偏僻、人們很難達(dá)到的地方。但在廠區(qū)內(nèi)，排放點容易接近，有時必須采用專門采樣工具通過很深的人孔采樣。為了安全起見，最好把人孔設(shè)計成無需人進(jìn)入的采樣點。 從工廠排出的廢水中可能含有生活污水，采樣時應(yīng)予以考慮所選采樣點要避開這類污水。如果廢水被排放到氧化塘或貯水池，那么情況就類似于湖泊采樣。

10.2 廢水的性質(zhì)

在一些工業(yè)廢水中（個別工廠不經(jīng)稀釋就直接排放）某些組分的濃度很難確定，需要專門研究。例如，含石油或潤滑油、高懸浮固體含量、強酸廢水、易燃液體或氣體的廢水。當(dāng)各種不同行業(yè)的廢水排入同一公共管道時，為了采到符合要求的樣品，要進(jìn)行充分的混合。

10.3 工業(yè)用水和廢水處理的污泥

處理工業(yè)用水所產(chǎn)生的化學(xué)污泥的范圍很廣，有些污泥含有毒金屬，或放射性物質(zhì)。廢水處理廠產(chǎn)生的生物污泥的采樣詳見（11.1.2）。采集這類樣品時，要采取相應(yīng)的安全措施。

11 污水和污水廠出水

進(jìn)入污水廠的污水，處理過程各階段的水以及處理后的出水都需要采樣。

11.1 采樣點的選擇

11.1.1 液體

污水的組成隨時間發(fā)生明顯的變化，因此在一個過程的每個階段選擇采樣點時，尤其是在原水中采樣時需要特別認(rèn)真。污水可能蓄存在橫截面很大的涵洞中，其組成可隨深度和沿涵洞直徑發(fā)生很大變化。不同來源的污水可能混合不均，而且在低流速下污水中的懸浮物可能沉降。為了確認(rèn)這些變化，在選擇采樣點之前要實施一個預(yù)采樣方案，由預(yù)采樣獲得的資料來決定常規(guī)采樣點的位置。在許多情況下在不同采樣點需要采2個或3個常規(guī)樣品，混合這些樣品得到一個綜合樣。 當(dāng)表面有漂浮物質(zhì)時，如石油或者潤滑油，不能按常規(guī)辦法采樣，而要從表層下面采樣。 原污水常常需要過篩并將大的顆粒粉碎之后才能采樣，以避免樣品中出現(xiàn)大的顆粒。不過，在使用自動采樣器的地方，采樣部位可選在預(yù)處理的上流斷面，為防止堵塞自動采樣器。在采樣器的入口安裝濾網(wǎng)和小破碎機。在處理廣選擇原污水的采樣部位時，必須把工廠內(nèi)部的回流液考慮在內(nèi)。最好采集兩個樣品，一個樣品包括所有液體，代表工廠的總負(fù)荷，另一個樣品不包括回流液，用于衡量外源的負(fù)荷。如果實際上采集本到所述樣品，可以用分別采樣的辦法計算出污水的組成。

11.1.2 污泥

需要在沉淀池、消化池、氧化塘或者干燥床采集污泥樣品。由于原污泥和消化污泥均勻性差及存在有大顆粒物，所以采樣時相當(dāng)困難。用導(dǎo)管采樣時，為了減少堵塞的可能性，采樣管的內(nèi)徑不應(yīng)小于50mm。取樣時間間隔要短。當(dāng)從池、氧化塘或者干燥床采樣時，要從各種深度和位置采集大量樣品。難于接近的采樣點采用專門設(shè)備。對于以上各種情況，適宜用統(tǒng)計學(xué)方法確定采樣頻率。

12 暴雨污水和地面徑流

出現(xiàn)暴雨污水和地面徑流排放時，接納水道的流量很大，有效稀釋相當(dāng)大，暴雨污水的溢流可以控制。由于種種原因，地表徑流可能被污染，甚至當(dāng)水道內(nèi)水流很大的情況下，溢流對水道內(nèi)的水質(zhì)也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于暴雨污水和地面徑流的排放具有間歇性質(zhì)，在排放期內(nèi)質(zhì)量變化非常明顯。因此給采樣帶來一些特殊的問題。由于對污水管道或者不滲水表面的沖刷，最初排放出來的污水水質(zhì)是很壞的。在這種情況下，最好使用自動采樣裝置。自動采樣裝置有許多優(yōu)點，它定時采樣，按規(guī)定的流量起動，能夠采到有代表性的樣品。在許多情況下，希望按流量的比例采樣。通常暴雨污水中的固體物未達(dá)到浸漬化和沉降，性質(zhì)非常不均勻，給采集有代表性的樣品帶來困難，同時也增加了阻塞設(shè)備的可能性。在選擇采樣技術(shù)和采樣設(shè)備時對這一點要認(rèn)真考慮。 必須收集整個調(diào)查期間的有關(guān)降水量和必要的氣溫資料。

第三篇 采樣頻率和采樣時間

13 引言

通常需要水質(zhì)可能發(fā)生變化全過程的資料，為此要不時的采樣，使所采樣品足以反映水質(zhì)及其變化，但也要考慮到代價要小。相反，按主觀想象確定采樣頻率或者僅從分析和采樣的工作量考慮，會導(dǎo)致盲目采樣或過于頻繁的采樣。

14 采樣方案的類型

采樣方案有質(zhì)量控制、質(zhì)量表征和污染源鑒別三種類型，用于質(zhì)量控制的檢測可用于質(zhì)量表征，反之亦然。

14.1 質(zhì)量控制方案

質(zhì)量控制通常就是對一個或幾個規(guī)定范圍的環(huán)境要素的濃度進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果決定是否要即時采取措施。所確定的采樣頻率要比連續(xù)測量之間出現(xiàn)的超過控制限的顯著偏離允許幾率要大。確定采樣頻率的兩個基本因素是：

a.在預(yù)期條件下，偏離的大小和持續(xù)的時間；

b.在預(yù)期條件下，出現(xiàn)偏離的概率。

通常，對這些因素只能給出近似的定義，但是合理的估價將能獲得一個工作值，用以推算采樣頻率。

14.2 質(zhì)量表征方案

這些方案是針對評價一個和比較多的統(tǒng)計參數(shù)。這些參數(shù)表明在某一期間內(nèi)的濃度及其變化。例如：平均值或者中值表示結(jié)果的總趨勢，標(biāo)準(zhǔn)偏差表示交率。這些結(jié)果可以做為調(diào)查研究的一部分或者表征那些不需要控制，僅有長期控制意義的水質(zhì)項目。

14.3 污染源調(diào)查方案

編制這些方案是為了測定不知來源的污染排放物的特征。通常，是對本底或污染物性質(zhì)的了解，是編制方案的基礎(chǔ)。污染出現(xiàn)的周期與采樣頻率要一致。污染源調(diào)查采樣方案不同于質(zhì)量控制、質(zhì)量表征的采樣方案，它的采樣頻率比污染物出現(xiàn)的頻率要高的多。

15 統(tǒng)計研究

15.1 采佯方案的確認(rèn)

在任何采樣方案中，只有在做好認(rèn)真的準(zhǔn)備工作之后，才能正確地確定采樣時間和頻率。為了提供統(tǒng)計技術(shù)需要的數(shù)據(jù)，在準(zhǔn)備工作中要提高采樣頻率。如果水質(zhì)容易發(fā)生變化，無論是隨機的還是有規(guī)律的變化，所得到的值對于統(tǒng)計參數(shù)值，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、最大值等僅為真實參數(shù)的估計值，兩者之間有差異。在純隨機變化情況，估計值和真值的差值可用統(tǒng)計學(xué)算出。差值隨樣品個數(shù)的增加而降低。在采樣頻率確定后，數(shù)據(jù)要定期檢查，以便根據(jù)需要進(jìn)行改變。在以下15.2至15.5各條中的論述是把一個統(tǒng)計方法應(yīng)用于一個統(tǒng)計參數(shù)、平均值的例子，并假定正態(tài)分布是適用的。

15.2 置信區(qū)間

實際上，n個結(jié)果的平均值的置信區(qū)間L限定了一個范圍，位于這個范圍的真實平均值可在給定的置信水平上。

15.3 置信水平

置信水平是在計算出來的置信區(qū)間L范圍內(nèi)，含有真實平均值的概率。由一個樣品的n次結(jié)果計算出來的、濃度的均值為X的置信區(qū)間，意味著該區(qū)包含真實平均值X的機會是100次中有95次。在能有效采取大量系列樣品情況下，該區(qū)包含X的頻率接近95％。

15.4 置信區(qū)間的測定和樣本數(shù)

對隨機取樣，樣本數(shù)為n，真實平均值X和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計值分別是算術(shù)平均X和S，可按式(1)計算：

　

式中：Xi——某一單位。

當(dāng)n足夠大時(見15.1條)，S的δ的數(shù)值差很小，并且由樣本數(shù)n計算得到的X的置信區(qū)間是X±K／n。其中K值由下表給出，K值取決于所采納的置信水平。

置信水平，％
99
98
95
90
80
68
50

K
2.58
2.33
1.96
1.64
1.28
1.00
0.67



在選定的置信水平，為給定的置信區(qū)間L測定均值X，需要樣品的數(shù)量為(2Kδ／L)2。只有當(dāng)δ已知時，此式才能成立。盡管S基于相當(dāng)大的樣品數(shù)，對K值不會有什么差別，但又采用估計值S時，需要較多的樣品數(shù)。15.5 水質(zhì)的隨機變化和系統(tǒng)變化 隨機變化通常既有正態(tài)分布又有對數(shù)正態(tài)分布，而系統(tǒng)變化可能是趨向性變化，也可能是周期性變化或者兩者變化的復(fù)合，在同一個水體中不同的環(huán)境要素的變化性質(zhì)是不同的。如果隨機變化占優(yōu)勢，盡管采樣次數(shù)對質(zhì)控目標(biāo)可能是重要的，但對于統(tǒng)計學(xué)通常是不重要的。如果出現(xiàn)周期性變化，無論對整個檢測周期，還是對要測的最大或最小濃度值，采樣次數(shù)都是重要的。在整個趨向期間，采樣次數(shù)應(yīng)以大致相同的間距分開。對于上述每種情況所需樣品的數(shù)量主要從統(tǒng)計學(xué)上考慮。如果不存在系統(tǒng)變化，或者與隨機波動比較時又很小，那么需要采集的樣品數(shù)量要足夠大，才能滿足給定條件下環(huán)境要素均值的允許誤差。比如，如果應(yīng)用正態(tài)分布，根據(jù)上述內(nèi)容，在選定的置信水平下n個結(jié)果均值的置信區(qū)間由式（2）給出：



式中：δ——頻率分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

如果要求的置信區(qū)間是均值的10％，所要求的置信水平是95％，均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差是20％，那么：





因此： n≈61

這表明，如測定周期為1個月，每天采兩個樣品，如果周期為1年，每星期采1～2個樣品。

16 異常的變化

在出現(xiàn)異常情況時，如制造廠的開工，河水的洪峰過程，或者各種藻類瘋長時期，必須提高采樣頻率。在預(yù)測長期變化趨向時，只有增加采樣頻率時，才可運用這些采樣結(jié)果。

17 采樣的持續(xù)時間和混合樣品

在一個周期內(nèi)，如果僅僅平均質(zhì)量有意義，只要待測項目是穩(wěn)定的，那么延長作品的收集時間是有利的，并且采樣周期最好與研究的周期相同。這個原則類似于制備混合樣品的原則。這兩種方法減少了分析工作量，但卻損失了對質(zhì)量變化的了解。

第四篇 水流的測量及其在水質(zhì)方面的應(yīng)用

18 引言

18.1 總則

對污水和廢水處理的控制及其用數(shù)學(xué)模型管理天然水體提高了流量測量的重要性。如：不進(jìn)行流量測量就不能評價污染負(fù)荷。本篇提出了在確定采樣方案時，必須考慮的流量因素。然而，流量的測量通常不由水質(zhì)檢驗專家進(jìn)行，所以本篇不涉及測量的具體細(xì)節(jié)。

流量測量包括三個方面：

a.流向；

b.流速；

c.流量。

18.2 流向

大多數(shù)內(nèi)陸水系，水流是不穩(wěn)的，但流向是明顯的，航道和排泄渠道水流的流向是隨時間而變化的。掌握含水層中地下水徑流的流向，對于評價含水層被污染的程度以及選擇采樣的位置都是很重要的。 在廢水處理過程中，處理池中水流動的模式影響到池中物質(zhì)的混合和懸浮物質(zhì)的沉降，要考慮到水流模式以確保所采集的樣品具有代表性。

在河口和沿海水體中，經(jīng)常需要測量水流方向并把它看作采樣方案的主要部分。水流的方向和速度受潮流的影響，非常易變。而潮流又受到氣象條件及其他因素的影響。

18.3 流速

流速是很重要的，可用以：

a.計算流量；

b.計算平均速度和遷移時間。就水質(zhì)而言，遷移時間是指某一水團(tuán)通過一定距離所需要的時間；

c.評價湍流影響及由流速導(dǎo)致的水體混合。

18.4 流量

流量指單位時間內(nèi)流過某一點的流體的體積。有關(guān)流量的平均值和極限值的資料對廢水、污水和水處理工廠的設(shè)計、運轉(zhuǎn)以及為保護(hù)天然水系制定合理的質(zhì)量極限是否可缺少的。

19 水質(zhì)控制中流量測量的必要性

19.1 處理廠的負(fù)荷

評價工廠的處理負(fù)荷需要流量數(shù)據(jù)。流量數(shù)據(jù)可以在進(jìn)入污水工程系統(tǒng)的排放點以及在污水廠內(nèi)部測量得到。如果污水的數(shù)量或質(zhì)量隨時間變化，那么要確切估量工廠負(fù)荷，需要對排放量進(jìn)行連續(xù)流量記錄。至于混合樣品，根據(jù)采樣時間記錄到的流量將樣品按比例混合制成。公共下水道中廢水的收費與排放污染物的質(zhì)量和數(shù)量成比例。

19.2 稀釋效應(yīng)

要控制向公共污水管道排放有毒有害的物質(zhì)，以免工作人員和污水管線及工藝過程受到危害，與此同時要充分利用提供的稀釋條件。

在考慮排放對天然水道和水質(zhì)限值可能產(chǎn)生的影響時，必須計算稀釋能力。在上述情況下，以及當(dāng)系統(tǒng)中的其他污水所產(chǎn)生的稀釋很小時，有關(guān)排放的數(shù)據(jù)非常有價值。

19.3 污染物通量的計算

通量的計算廣泛地應(yīng)用于確定允許排放量和評價河流寬窄對水質(zhì)的影響。通量的計算是模擬整個河流和河口地區(qū)質(zhì)量的基礎(chǔ)。計算的依據(jù)是具有代表性的排放資料或者平均流量排放資料，而動態(tài)模擬技術(shù)需要連續(xù)流量數(shù)據(jù)的流量頻率的測算。

19.4 污染物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化的速度

如果污染物的排放濃度隨時間而變化，那么只有了解污染物從排放點遷移的速度才能正確估計污染物的擴散和降解情況。因此，在確定一河流或河口地區(qū)的采樣方案時，要力圖在沿河道流動的同一水體中采樣。當(dāng)污染物偶然泄漏進(jìn)入水體時，了解污染物到達(dá)下游所需的時間對估價污染影響是極其重要的。

19.5 與流量相關(guān)的待測物

發(fā)現(xiàn)某些水質(zhì)待測物的濃度，如暫時硬度和氯化物，在某些情況下，通常在一定限度范圍內(nèi)與流速有關(guān)。如果掌握了流速和濃度的相關(guān)性，僅僅測量流速就能評價水中待測物。但要經(jīng)常核查這種相關(guān)性是否發(fā)生變化。

19.6 地下水

在評價地下水源受污染的情況和轉(zhuǎn)化的程度時，要求掌握地下水流動的方向和速度的有關(guān)資料。在評價地下污染時可以利用這些資料，從而避免了昂貴的地下水采樣。

20 水流測量方法

20.1 測量可以是間斷式的，如在河口用浮筒測量在河流中使用直讀式流量計；或者采用連續(xù)式的，如大多數(shù)排放流量計。

20.2 測流向和流速可以使用：

a.浮標(biāo)；

b.浮筒和其他漂移物，

c.化學(xué)示蹤劑(包括染料)；

d.微生物示蹤劑；

e.放射性示蹤劑。

20.3 流速的測量還可采用：

a.直讀式和自動記錄式流量計；

b.流速儀；

c.超聲波技術(shù)；

d.電磁技術(shù)；

e.氣動技術(shù)。

20.4 測定流量時可采用：

20.4.1 流速的測量可按20.2條或20.3條所述，在一已知橫截面積的明渠中進(jìn)行。

20.4.2 直接機械方式。例如采用翻斗或標(biāo)準(zhǔn)水表。

20.4.3 在水流中的某一構(gòu)筑物上，進(jìn)行水位的測量，如在水道堰上測定水位。采用的方法有:

a.用規(guī)準(zhǔn)尺進(jìn)行目測；

b.利用浮標(biāo)、電阻變化、壓力差、照相或聲變方法進(jìn)行自動測定。

20.4.4 下列方法適用封閉管道測量：

a.通過文氏管頸部產(chǎn)生壓力差；

b.通過孔板產(chǎn)生壓力差；

e.揚水率乘以揚水時間；

d.電磁、超聲波及其他技術(shù)。

20.4.5 稀釋測量。用于天然水系流量的現(xiàn)場測量。

附加說明：

本標(biāo)準(zhǔn)由國家環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn)處提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國環(huán)境監(jiān)測總站負(fù)責(zé)起草。

本標(biāo)準(zhǔn)委托中國環(huán)境監(jiān)測總站解釋。

起草人劉振莊。