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水樣的采集和保存
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一、水樣的類型

(一)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。當水體水質穩定,或其組分在相當長的時間或相當大的空間范圍內變化不大時,瞬時水樣具有很好的代表性;當水體組分及含量隨時間和空間變化時,就應隔時、多點采集瞬時樣,分別進行分析,摸清水質的變化規律。
(二)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生明顯變化的水樣。
如果水的流量隨時間變化,必須采集流量比例混合樣,即在不同時間依照流量大小按比例采集的混合樣。可使用專用流量比例采樣器采集這種水樣。
(三)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,當為幾條排污河、渠建立綜合處理廠時,以綜合水樣取得的水質參數作為設計的依據更為合理。

二、地表水樣的采集

(一) 采樣前的準備
采樣前,要根據監測項目的性質和采樣方法的要求,選擇適宜材質的盛水容器和采樣器,并清洗干凈。此外,還需準備好交通工具。交通工具常使用船只。對采樣器具的材質要求化學性能穩定,大小和形狀適宜,不吸附欲測組分,容易清洗并可反復使用。
(二) 采樣方法和采樣器(或采水器)
在河流、湖泊、水庫、海洋中采樣,常乘監測船或采樣船、手劃船等交通工具到采樣點采集,也可涉水和在橋上采集。
采集表層水水樣時,可用適當的容器如塑料筒等直接采取。
采集深層水水樣時,可用簡易采水器、深層采水器、采水泵、自動采水器等。

三、地下水樣的采集

(一) 井水
從監測井中采集水樣常利用抽水機設備。啟動后,先放水數分鐘,將積留在管道內的陳舊水排出,然后用采樣容器(已預先洗凈)接取水樣。對于無抽水設備的水井,可選擇適合的采水器采集水樣,如深層采水器、自動采水器等。
(二) 泉水、自來水
對于自噴泉水,在涌水口處直接采樣。對于不自噴泉水,用采集井水水樣的方法采樣。
對于自來水,先將水龍頭完全打開,將積存在管道中的陳舊水排出后再采樣。
地下水的水質比較穩定,一般采集瞬時水樣即能有較好的代表性。

四、廢(污)水樣的采集

(一) 淺層廢(污)水
從淺埋排水管、溝道中采樣,用采樣容器直接采集,也可用長把塑料勺采集。
(二) 深層廢(污)水
對埋層較深的排水管、溝道,可用深層采水器或固定在負重架內的采樣容器,沉入檢測井內采樣。
(三) 自動采樣
采用自動采水器可自動采集瞬時水樣和混合水樣。當廢(污)水排放量和水質較穩定時,可采集瞬時水樣;當排放量較穩定,水質不穩定時,可采集時間等比例水樣;當二者都不穩定時,必須采集流量等比例水樣。
底質樣品的采集方法見本章第九節。

五、采集水樣注意事項

(1) 測定懸浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油類、硫化物、余氯、放射性、微生物等項目需要單獨采樣;其中,測定溶解氧、生化需氧量和有機污染物等項目的水樣必須充滿容器;pH、電導率、溶解氧等項目宜在現場測定。另外,采樣時還需同步測量水文參數和氣象參數。
(2) 采樣時必須認真填寫采樣登記表;每個水樣瓶都應貼上標簽(填寫采樣點編號、采樣日期和時間、測定項目等);要塞緊瓶塞,必要時還要密封。

六、流量的測量

為計算地表水污染負荷是否超過環境容量和評價污染控制效果,掌握廢(污)水源排放污染物總量和排水量,采樣時需要同步測量水的流量。
(一) 地表水流量測量
對于較大的河流,水利部門都設有水文測量斷面,應盡可能利用此斷面。若監測河段無水文測量斷面,應選擇一個水文參數比較穩定,流量有代表性的斷面作為測量斷面。下面介紹兩種常用的流量測量方法。
1、流速-面積法
該方法首先將測量斷面分成若干小塊,測出每小塊的面積和流速,計算出相應的流量,再將各小斷面的流量累加,即為斷面上的水流量,用下式計算:

式中:Q——水流量(m3/s);
      ——各小斷面上水平均流速(m/s);
      F1,…,Fn——各小斷面面積(m2)。
一般用流速儀測量流速。流速儀有多種規格,如國產LS25-1型旋漿式流速儀,測速范圍為0.06—2.5,0.20—5m/s;LS68-2型旋杯式流速儀,測速范圍為0.02—3m/s;XKZ10-1型自控直讀流速儀,測速范圍為0.1—3.0m/s。測量時將儀器放到規定的水深處,按照儀器說明書要求操作。
2、浮標法
浮標法是一種粗略測量小型河、渠中水流速的簡易方法。測量時,選擇一平直河段,測量該河段2m間距內起點、中點和終點三個過水橫斷面面積,求出平均橫斷面面積。在上游投入浮標,測量浮標流經確定河段(L)所需時間,重復測量幾次,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/s);
      ——浮標平均流速(m/s),等于L/t;
      S——過水橫斷面面積(m2);
      K——浮標系數,與空氣阻力、斷面上流速分布的均勻性有關,一般需用流速儀對照標定;其范圍為0.84—0.90。
(二) 廢(污)水流量測量
1、流量計法
有多種商品污水流量計,按照它們的使用場合,可分為測量具有自由水面的敞開水路用流量計和測量充滿水的管道用流量計兩類。第一類如堰式流量計、水槽流量計等,是依據堰板上游水位或截流形成臨界射流狀態時的水位與水流量有一定的關系,通過用超聲波式、靜電式、測壓式等水位計測量水位而得知流量。第二類如電磁流量計、壓差式流量計等,是依據污水流經磁場所產生的感應電勢大小或插入管道中的節流板前后流體的壓力差與水流量有一定關系,通過測量感應電勢或流體的壓力差得知流量。
2、容積法
將污水導入已知容積的容器或污水池中,測量流滿容器或污水池的時間,然后用其除受納容器或池的容積,即可求知流量。該方法簡單易行,適用于測量污水流量較小的連續或間歇排放的污水。
3、溢流堰法
這種方法適用于不規則的污水溝、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。如果安裝液位計,可連續自動測量液位。流量計算式如下:
Q=Kh5/2

式中:Q——水流量(m3/s);
      h——過堰水頭高度(m);
      K——流量系數;
      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
h≤
還可以用量水槽(如巴氏槽)法、閘下出流法等測量流量,根據實際排水方式選擇。

七、水樣的運輸與保存

(一) 水樣的運輸
水樣采集后,必須盡快送回實驗室。根據采樣點的地理位置和測定項目最長可保存時間,選用適當的運輸方式,并做到以下兩點:
(1) 為避免水樣在運輸過程中震動、碰撞導致損失或沾污,將其裝箱,并用泡沫塑料或紙條擠緊,在箱頂貼上標記。
(2) 需冷藏的樣品,應采取致冷保存措施;冬季應采取保溫措施,以免凍裂樣品瓶。
(二) 水樣的保存方法
各種水質的水樣,從采集到分析測定這段時間內,由于環境條件的改變,微生物新陳代謝活動和化學作用的影響,會引起水樣某些物理參數及化學組分的變化,不能及時運輸或盡快分析時,則應根據不同監測項目的要求,放在性能穩定的材料制做的容器中,采取適宜的保存措施。
1、冷藏或冷凍法
冷藏或冷凍的作用是抑制微生物活動,減緩物理揮發和化學反應速度。
2、加入化學試劑保存法
(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調至pH為4時,加入適量CuSO4,即可抑制苯酚菌的分解活動。
(2)調節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;測定氰化物或揮發性酚的水樣加入NaOH調至pH為12時,使之生成穩定的酚鹽等。
(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;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。
應當注意,加入的保存劑不能干擾以后的測定;保存劑的純度最好是優級純的,還應作相應的空白試驗,對測定結果進行校正。
水樣的保存期限與多種因素有關,如組分的穩定性、濃度、水樣的污染程度等。表2-2列出我國現行保存方法和保存期。
 
表2-2    水樣保存方法和保存期
測定項目 容器材質 保存方法 保存期 備注
濁度 P或G 4℃,暗處 24h 盡量現場測定
色度 同上 4℃ 48h 同上
PH 同上 4℃ 12h 同上
電導 同上 4℃ 24h 同上
懸浮物 同上 4℃,避光 7d  
堿度 同上 4℃ 24h  
酸度 同上 4℃ 24h  
高錳酸鹽指數 G 加H2SO4,使pH<2,4℃ 48h  
COD G 加H2SO4,使pH<2,4℃ 48h  
BOD5 溶解氧瓶(G) 4℃,避光 6h 最長不超過24h
DO 同上 加MnSO4、堿性KI-NaN3溶液固定,4℃,暗處 24h 盡量現場測定
TOC G 加硫酸,使pH<2,4℃ 7d 常溫下保存24h
氟化物 P 4℃,避光 14d  
氯化物 P或G 同上 30d  
氰化物 P 加NaOH,使pH>12,4℃,暗處 24h  
硫化物 P或G 加NaOH和Zn(Ac)2溶液固定,避光 24h  
硫酸鹽 同上 4℃,避光 7d  
正磷酸鹽 P或G 4℃ 24h  
總磷 同上 加H2SO4,使pH≤2 24h  
氨氮 同上 加H2SO4,使pH<2,4℃ 24h  
亞硝酸鹽 同上 4℃,避光 24h 盡快測定
硝酸鹽 同上 4℃,避光 24h  
總氮 同上 加H2SO4,使pH<2,4℃ 24h  
同上 加HNO3,使pH<2;污水加至1% 14d  
銅、鋅、鉛、鎘 同上 加HNO3,使pH<2;污水加至1% 14d  
鉻(六價) 同上 加NaOH溶液,使pH8—9 24h 盡快測定
同上 加H2SO4使pH<2;污水加至1% 14d  
同上 加HNO3,使pH≤1;污水加至1% 14d  
同上 4℃ 24h 盡快測定
油類 G 加HCl,使pH<2,4℃ 7d 不加酸,24h內測定
揮發性有機物 G 加HCl,使pH<2,4℃,避光 24h  
酚類 G 加H3PO4,使pH<2,加抗壞血酸,4℃,避光 24h  
硝基苯類 G 加H2SO4,使pH1—2,4℃ 24h 盡快測定
農藥類 G 加抗壞血酸除余氯,4℃,避光 24h  
除草劑類 G 同上 24h  
陰離子表面活性劑 P或G 4℃,避光 24h  
微生物 G 加Na2S2O3溶液除余氯,4℃ 12h  
生物 G 用甲醛固定,4℃ 12h  
微生物 G 加Na2S2O3溶液除余氯,4℃ 12h  
生物 G 加甲醛固定,4℃ 12h  
注:G為硬質玻璃瓶;P為聚乙烯瓶(桶)。
(三) 水樣的過濾或離心分離
如欲測定水樣中某組分的含量,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)態組分含量,所采水樣應用0.45μm微孔濾膜過濾,除去藻類和細菌,提高水樣的穩定性,有利于保存。如果測定不可過濾的金屬時,應保留過濾水樣用的濾膜備用。對于泥沙型水樣,可用離心方法處理。對含有機質多的水樣,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組分是不恰當的。
 
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