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水样的采集和保存
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一、水样的类型

(一)瞬时水样
瞬时水样是指在某一时间和地点从水体中随机采集的分散水样。当水体水质稳定,或其组分在相当长的时间或相当大的空间范围内变化不大时,瞬时水样具有很好的代表性;当水体组分及含量随时间和空间变化时,就应隔时、多点采集瞬时样,分别进行分析,摸清水质的变化规律。
(二)混合水样
混合水样是指在同一采样点于不同时间所采集的瞬时水样的混合水样,有时称“时间混合水样”,以与其他混合水样相区别。这种水样在观察平均浓度时非常有用,但不适用于被测组分在贮存过程中发生明显变化的水样。
如果水的流量随时间变化,必须采集流量比例混合样,即在不同时间依照流量大小按比例采集的混合样。可使用专用流量比例采样器采集这种水样。
(三)综合水样
把不同采样点同时采集的各个瞬时水样混合后所得到的样品称综合水样。这种水样在某些情况下更具有实际意义。例如,当为几条排污河、渠建立综合处理厂时,以综合水样取得的水质参数作为设计的依据更为合理。

二、地表水样的采集

(一) 采样前的准备
采样前,要根据监测项目的性质和采样方法的要求,选择适宜材质的盛水容器和采样器,并清洗干净。此外,还需准备好交通工具。交通工具常使用船只。对采样器具的材质要求化学性能稳定,大小和形状适宜,不吸附欲测组分,容易清洗并可反复使用。
(二) 采样方法和采样器(或采水器)
在河流、湖泊、水库、海洋中采样,常乘监测船或采样船、手划船等交通工具到采样点采集,也可涉水和在桥上采集。
采集表层水水样时,可用适当的容器如塑料筒等直接采取。
采集深层水水样时,可用简易采水器、深层采水器、采水泵、自动采水器等。

三、地下水样的采集

(一) 井水
从监测井中采集水样常利用抽水机设备。启动后,先放水数分钟,将积留在管道内的陈旧水排出,然后用采样容器(已预先洗净)接取水样。对于无抽水设备的水井,可选择适合的采水器采集水样,如深层采水器、自动采水器等。
(二) 泉水、自来水
对于自喷泉水,在涌水口处直接采样。对于不自喷泉水,用采集井水水样的方法采样。
对于自来水,先将水龙头完全打开,将积存在管道中的陈旧水排出后再采样。
地下水的水质比较稳定,一般采集瞬时水样即能有较好的代表性。

四、废(污)水样的采集

(一) 浅层废(污)水
从浅埋排水管、沟道中采样,用采样容器直接采集,也可用长把塑料勺采集。
(二) 深层废(污)水
对埋层较深的排水管、沟道,可用深层采水器或固定在负重架内的采样容器,沉入检测井内采样。
(三) 自动采样
采用自动采水器可自动采集瞬时水样和混合水样。当废(污)水排放量和水质较稳定时,可采集瞬时水样;当排放量较稳定,水质不稳定时,可采集时间等比例水样;当二者都不稳定时,必须采集流量等比例水样。
底质样品的采集方法见本章第九节。

五、采集水样注意事项

(1) 测定悬浮物、pH、溶解氧、生化需氧量、油类、硫化物、余氯、放射性、微生物等项目需要单独采样;其中,测定溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目的水样必须充满容器;pH、电导率、溶解氧等项目宜在现场测定。另外,采样时还需同步测量水文参数和气象参数。
(2) 采样时必须认真填写采样登记表;每个水样瓶都应贴上标签(填写采样点编号、采样日期和时间、测定项目等);要塞紧瓶塞,必要时还要密封。

六、流量的测量

为计算地表水污染负荷是否超过环境容量和评价污染控制效果,掌握废(污)水源排放污染物总量和排水量,采样时需要同步测量水的流量。
(一) 地表水流量测量
对于较大的河流,水利部门都设有水文测量断面,应尽可能利用此断面。若监测河段无水文测量断面,应选择一个水文参数比较稳定,流量有代表性的断面作为测量断面。下面介绍两种常用的流量测量方法。
1、流速-面积法
该方法首先将测量断面分成若干小块,测出每小块的面积和流速,计算出相应的流量,再将各小断面的流量累加,即为断面上的水流量,用下式计算:

式中:Q——水流量(m3/s);
      ——各小断面上水平均流速(m/s);
      F1,…,Fn——各小断面面积(m2)。
一般用流速仪测量流速。流速仪有多种规格,如国产LS25-1型旋浆式流速仪,测速范围为0.06—2.5,0.20—5m/s;LS68-2型旋杯式流速仪,测速范围为0.02—3m/s;XKZ10-1型自控直读流速仪,测速范围为0.1—3.0m/s。测量时将仪器放到规定的水深处,按照仪器说明书要求操作。
2、浮标法
浮标法是一种粗略测量小型河、渠中水流速的简易方法。测量时,选择一平直河段,测量该河段2m间距内起点、中点和终点三个过水横断面面积,求出平均横断面面积。在上游投入浮标,测量浮标流经确定河段(L)所需时间,重复测量几次,求出所需时间的平均值(t),即可计算出流速(L/t),再按下式计算流量:

 
式中:Q——水流量(m3/s);
      ——浮标平均流速(m/s),等于L/t;
      S——过水横断面面积(m2);
      K——浮标系数,与空气阻力、断面上流速分布的均匀性有关,一般需用流速仪对照标定;其范围为0.84—0.90。
(二) 废(污)水流量测量
1、流量计法
有多种商品污水流量计,按照它们的使用场合,可分为测量具有自由水面的敞开水路用流量计和测量充满水的管道用流量计两类。第一类如堰式流量计、水槽流量计等,是依据堰板上游水位或截流形成临界射流状态时的水位与水流量有一定的关系,通过用超声波式、静电式、测压式等水位计测量水位而得知流量。第二类如电磁流量计、压差式流量计等,是依据污水流经磁场所产生的感应电势大小或插入管道中的节流板前后流体的压力差与水流量有一定关系,通过测量感应电势或流体的压力差得知流量。
2、容积法
将污水导入已知容积的容器或污水池中,测量流满容器或污水池的时间,然后用其除受纳容器或池的容积,即可求知流量。该方法简单易行,适用于测量污水流量较小的连续或间歇排放的污水。
3、溢流堰法
这种方法适用于不规则的污水沟、污水渠中水流量的测量。该方法是用三角形或矩形、梯形堰板拦住水流,形成溢流堰,测量堰板前后水头和水位,计算流量。如果安装液位计,可连续自动测量液位。流量计算式如下:
Q=Kh5/2

式中:Q——水流量(m3/s);
      h——过堰水头高度(m);
      K——流量系数;
      D­——从水流底至堰缘的高度(m);
      B——堰上游水流宽度(m)。
在下述条件下,上式误差<±1.4%:
0.5m≤B≤1.2m
0.1m≤D≤0.75m
0.07m≤h≤0.26m
h≤
还可以用量水槽(如巴氏槽)法、闸下出流法等测量流量,根据实际排水方式选择。

七、水样的运输与保存

(一) 水样的运输
水样采集后,必须尽快送回实验室。根据采样点的地理位置和测定项目最长可保存时间,选用适当的运输方式,并做到以下两点:
(1) 为避免水样在运输过程中震动、碰撞导致损失或沾污,将其装箱,并用泡沫塑料或纸条挤紧,在箱顶贴上标记。
(2) 需冷藏的样品,应采取致冷保存措施;冬季应采取保温措施,以免冻裂样品瓶。
(二) 水样的保存方法
各种水质的水样,从采集到分析测定这段时间内,由于环境条件的改变,微生物新陈代谢活动和化学作用的影响,会引起水样某些物理参数及化学组分的变化,不能及时运输或尽快分析时,则应根据不同监测项目的要求,放在性能稳定的材料制做的容器中,采取适宜的保存措施。
1、冷藏或冷冻法
冷藏或冷冻的作用是抑制微生物活动,减缓物理挥发和化学反应速度。
2、加入化学试剂保存法
(1)加入生物抑制剂:如在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水样中加入HgCl2,可抑制生物的氧化还原作用;对测定酚的水样,用H3PO4调至pH为4时,加入适量CuSO4,即可抑制苯酚菌的分解活动。
(2)调节pH值:测定金属离子的水样常用HNO3酸化至pH为1—2,既可防止重金属离子水解沉淀,又可避免金属被器壁吸附;测定氰化物或挥发性酚的水样加入NaOH调至pH为12时,使之生成稳定的酚盐等。
(3) 加入氧化剂或还原剂:如测定汞的水样需加入HNO3(至pH<1)和K2Cr2O7(0.05%),使汞保持高价态;测定硫化物的水样,加入抗坏血酸,可以防止被氧化;测定溶解氧的水样则需加入少量硫酸锰和碘化钾固定溶解氧(还原)等。
应当注意,加入的保存剂不能干扰以后的测定;保存剂的纯度最好是优级纯的,还应作相应的空白试验,对测定结果进行校正。
水样的保存期限与多种因素有关,如组分的稳定性、浓度、水样的污染程度等。表2-2列出我国现行保存方法和保存期。
 
表2-2    水样保存方法和保存期
测定项目 容器材质 保存方法 保存期 备注
浊度 P或G 4℃,暗处 24h 尽量现场测定
色度 同上 4℃ 48h 同上
PH 同上 4℃ 12h 同上
电导 同上 4℃ 24h 同上
悬浮物 同上 4℃,避光 7d  
碱度 同上 4℃ 24h  
酸度 同上 4℃ 24h  
高锰酸盐指数 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 最长不超过24h
DO 同上 加MnSO4、碱性KI-NaN3溶液固定,4℃,暗处 24h 尽量现场测定
TOC G 加硫酸,使pH<2,4℃ 7d 常温下保存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℃,暗处 24h  
硫化物 P或G 加NaOH和Zn(Ac)2溶液固定,避光 24h  
硫酸盐 同上 4℃,避光 7d  
正磷酸盐 P或G 4℃ 24h  
总磷 同上 加H2SO4,使pH≤2 24h  
氨氮 同上 加H2SO4,使pH<2,4℃ 24h  
亚硝酸盐 同上 4℃,避光 24h 尽快测定
硝酸盐 同上 4℃,避光 24h  
总氮 同上 加H2SO4,使pH<2,4℃ 24h  
同上 加HNO3,使pH<2;污水加至1% 14d  
铜、锌、铅、镉 同上 加HNO3,使pH<2;污水加至1% 14d  
铬(六价) 同上 加NaOH溶液,使pH8—9 24h 尽快测定
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 尽快测定
油类 G 加HCl,使pH<2,4℃ 7d 不加酸,24h内测定
挥发性有机物 G 加HCl,使pH<2,4℃,避光 24h  
酚类 G 加H3PO4,使pH<2,加抗坏血酸,4℃,避光 24h  
硝基苯类 G 加H2SO4,使pH1—2,4℃ 24h 尽快测定
农药类 G 加抗坏血酸除余氯,4℃,避光 24h  
除草剂类 G 同上 24h  
阴离子表面活性剂 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为硬质玻璃瓶;P为聚乙烯瓶(桶)。
(三) 水样的过滤或离心分离
如欲测定水样中某组分的含量,采样后立即加入保存剂,分析测定时充分摇匀后再取样。如果测定可滤(溶解)态组分含量,所采水样应用0.45μm微孔滤膜过滤,除去藻类和细菌,提高水样的稳定性,有利于保存。如果测定不可过滤的金属时,应保留过滤水样用的滤膜备用。对于泥沙型水样,可用离心方法处理。对含有机质多的水样,可用滤纸或砂芯漏斗过滤。用自然沉降后取上清液测定可滤态组分是不恰当的。
 
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