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水质 采样技术指导-河南日盛综合检测有限公司

点击:532    来自:本站    发布日期:2020-05-06

水质 采样技术指导

1 适用范围

本标准规定了质量保证控制、水质特征分析、底部沉积物及污泥的采样技术指导,是为保证水质采样的规范性而设计的。

本标准适用于开阔河流、封闭管道、水库和湖泊、底部沉积物、地表水、地下水及污水的采样。

本标准是采样技术的基本原则指导,不包括详细的采样步骤。

3 水样类型

3.1 概述

   为了说明水质,要在规定的时间、地点或特定的时间间隔内测定水的某些参数,如无机物、溶解矿物质或化学药品、溶解气体、溶解有机物、悬浮物及底部沉积物的浓度。某些参数,应尽量在现场测定以得到准确的结果。

由于生物和化学样品的采集、处理步骤和设备均不相同,样品应分别采集。

   采样技术要随具体情况而定, 有些情况只需在某点瞬时采集样品, 而有些情况要用复杂的采样设备进行采样。静态水体和流动水体的采样方法不同,应加以区别。瞬时采样和混合采样均适用于静态水体和流动水体,混合采样更适用于静态水体;周期采样和连续采样适用于流动水体。

3.2 瞬时水样

   从水体中不连续的随机采集的样品称为瞬时水样。对于组分较稳定的水体, 或水体的组分在相当长的时间和相当大的空间范围变化不大, 采集瞬时样品具有很好的代表性。当水体的组成随时间发生变化,则要在适当的时间间隔内进行瞬时采样,分别进行分析,测出水质的变化程度、频率和周期。当水体的组成发生空间变化时,就要在各个相应的部位采样。瞬时水样无论是在水面、规定深度或底层,通常均可人工采集,也可用自动化方法采集。自动采样是以预定时间或流量间隔为基础的一系列瞬时样品,一般情况下所采集的样品只代表采样当时和采样点的水质。

下列情况适用瞬时采样:

a)流量不固定、所测参数不恒定时(如采用混合样,会因个别样品之间的相互反应而掩盖了它们之间的差别)

b)不连续流动的水流,如分批排放的水;

c)水或废水特性相对稳定时;

d)需要考察可能存在的污染物,或要确定污染物出现的时间;

e)需要污染物最高值、最低值或变化的数据时;

f)需要根据较短一段时间内的数据确定水质的变化规律时;

g)需要测定参数的空间变化时,例如某一参数在水流或开阔水域的不同断面(或)深度的变化情况;

h)在制订较大范围的采样方案前;

i)测定某些不稳定的参数,例如溶解气体、余氯、可溶性硫化物、微生物、油脂、有机物和 pH 时。

3.3 周期水样(不连续)

3.3.1 在固定时间间隔下采集周期样品(取决于时间)

   通过定时装置在规定的时间间隔下自动开始和停止采集样品。通常在固定的期间内抽取样品, 将一定体积的样品注入一个或多个容器中。

时间间隔的大小取决于待测参数。

人工采集样品时,按上述要求采集周期样品。

3.3.2 在固定排放量间隔下采集周期样品(取决于体积)

当水质参数发生变化时,采样方式不受排放流速的影响,此种样品归于流量比例样品。

例如,液体流量的单位体积(如 10 000 L ,所取样品量是固定的,与时间无关。

3.3.3 在固定排放量间隔下采集周期样品(取决于流量)

   当水质参数发生变化时, 采样方式不受排放流速的影响, 水样可用此方法采集。在固定时间间隔下,抽取不同体积的水样,所采集的体积取决于流量。

3.4 连续水样

3.4.1 在固定流速下采集连续样品(取决于时间或时间平均值)

在固定流速下采集的连续样品, 可测得采样期间存在的全部组分, 但不能提供采样期间各参数浓度的变化

3.4.2 在可变流速下采集的连续样品(取决于流量或与流量成比例)采集流量比例样品代表水的整体质量。即便流量和组分都在变化, 而流量比例样品同样可以揭示利用瞬时样品所观察不到的这些变化。因此,对于流速和待测污染物浓度都有明显变化的流动水,采集流量比例样品是一种精确的采样方法。

3.5 混合水样

  在同一采样点上以流量、时间、体积或是以流量为基础,按照已知比例(间歇的或连续的)混合在一起的样品,此样品称为混合水样。混合水样可自动或人工采集。

混合水样是混合几个单独样品,可减少监测分析工作量,节约时间,降低试剂损耗。

   混合样品提供组分的平均值,因此在样品混合之前,应验证这些样品参数的数据,以确保混合后样品数据的准确性。如果测试成分在水样储存过程中易发生明显变化, 则不适用混合水样, 如测定挥发酚、油类、硫化物等。要测定这些物质,需采取单样储存方式。

下列情况适用混合水样:

a)需测定平均浓度时;

b)计算单位时间的质量负荷;

c)为评价特殊的、变化的或不规则的排放和生产运转的影响。

3.6 综合水样

   把从不同采样点同时采集的瞬时水样混合为一个样品(时间应尽可能接近,以便得到所需要的资料) ,称作综合水样。综合水样的采集包括两种情况:在特定位置采集一系列不同深度的水样(纵断面样品) ;在特定深度采集一系列不同位置的水样(横截面样品) 。综合水样是获得平均浓度的重要方式,有时需要把代表断面上的各点或几个污水排放口的污水按相对比例流量混合,取其平均浓度。

    采集综合水样,应视水体的具体情况和采样目的而定。如几条排污河渠建设综合污水处理厂,从各个河道取单样分析不如综合样更为科学合理, 因为各股污水的相互反应可能对设施的处理性能及其成分产生显著的影响,由于不可能对相互作用进行数学预测,因此取综合水样可能提供更加可靠的资料。而有些情况取单样比较合理, 如湖泊和水库在深度和水平方向常常出现组分上的变化, 此时大多数平均值或总值的变化不显著,局部变化明显。在这种情况下,综合水样就失去了意义。

3.7 大体积水样

   有些分析方法要求采集大体积水样,范围从 50 L 到几立方米。例如,要分析水体中未知的农药和微生物时,就需要采集大体积的水样。水样可用通常的方法采集到容器或样品罐中,采样时应确保采样器皿的清洁;也可以使样品经过一个体积计量计后,再通过一个吸收筒(或过滤器) ,可依据监测要求选定。

   随后的采样程序细节应依据水样类型和监测要求而定。用一个调节阀控制在一定压力下通过吸收筒(或过滤器)的流量。大多数情况下,应在吸收筒(或过滤器)和体积计后面安装一个泵。如果待测物具有挥发性,泵要尽可能安放在样品源处,体积计安放在吸收筒(或过滤器)后面。

   如果采集的水样混浊且含有能堵塞过滤器(或吸收筒)的悬浮固体,或者分析要求的采样量超过了过滤器(或吸收筒)的最大容量,应将一系列过滤器(或吸收筒)安放在平行的位置,在出入口安装旋塞阀。采样初期,水样只通过一个过滤器(或吸收筒) ,其余的不采样;当流速显著减小时,使水样流经新的过滤器(或吸收筒) 。注意不要超过过滤器(或吸收筒)的最大容量,因此要在第一个过滤器(或吸收筒)达最大容量之前将一系列新的过滤 器(或吸收筒)排列起来准备替换。达到最大容量的过滤器(或吸收筒)应停止采样。

   若使用多个过滤器(或吸收筒)进行采样,应将它们合并在一起作为一个混合样品。如果要将采样过程中多余的水倾倒回水体中,应选择距离采样点足够远的位置,以免影响采样点处的水质。

3.8 平均污水样

   对于排放污水的企业而言,生产的周期性影响着排污的规律性。为了得到代表性的污水样(往往需要得到平均浓度) ,应根据排污情况进行周期性采样。不同的工厂、车间生产周期不同,排污的周期性差别也很大。一般应在一个或几个生产或排放周期内,按一定的时间间隔分别采样。对于性质稳定的污染物,可将分别采集的样品进行混合后一次测定;对于不稳定的污染物可在分别采样、分别测定后取其平均值为代表。

生产的周期性也影响污水的排放量, 在排放流量不稳定的情况下, 可将一个排污口不同时间的污水样, 按照流量的大小, 按比例混合, 得到平均比例混合的污水样。这是获得平均浓度的最常采用的方法,有时需将几个排污口的水样按比例混合,用以代表瞬时综合排污浓度。

在污染源监测中,随污水流动的悬浮物或固体微粒,应看成是污水样的一个组成部分,不应在分析前滤除。油、有机物和金属离子等,可能被悬浮物吸附,有的悬浮物中就含有被测定的物质,如选矿、冶炼废水中的重金属。所以,分析前必须摇匀取样。

4 采样类型

4.1 开阔河流的采样

在对开阔河流进行采样时,应包括下列几个基本点:

a)用水地点的采样;

b)污水流入河流后,应在充分混合的地点以及流入前的地点采样;

c)支流合流后,对充分混合的地点及混合前的主流与支流地点的采样;

d)主流分流后地点的选择;

e)根据其他需要设定的采样地点。

   各采样点原则上应在河流横向及垂向的不同位置采集样品。采样时间一般选择在采样前至少连续两天晴天,水质较稳定的时间(特殊需要除外) 。采样时间是在考虑人类活动、工厂企业的工作时间及污染物到达时间的基础上确定的。另外,在潮汐区,应考虑潮的情况,确定把水质最坏的时刻包括在采样时间内。

4.2 封闭管道的采样

   在封闭管道中采样, 也会遇到与开阔河流采样中所出现的类似问题。采样器探头或采样管应妥善地放在进水的下游,采样管不能靠近管壁。湍流部位,例如在“T”形管、弯头、阀门的后部,可充分混合,一般作为最佳采样点,但是对于等动力采样(等速采样)除外。

采集自来水或抽水设备中的水样时,应先放水数分钟,使积留在水管中的杂质及陈旧水排出,然后再取样。采集水样前,应先用水样洗涤采样器容器、盛样瓶及塞子 23 次(油类除外)

4.3 水库和湖泊的采样

   水库和湖泊的采样,由于采样地点不同和温度的分层现象可引起水质很大的差异。

   在调查水质状况时, 应考虑到成层期与循环期的水质明显不同。了解循环期水质, 可采集表层水样,了解成层期水质,应按深度分层采样。

   在调查水域污染状况时,需进行综合分析判断,抓住基本点,以取得代表性水样。如废水流入前、流入后充分混合的地点、用水地点、流出地点等,有些可参照开阔河流的采样情况,但不能等同而论。

   在可以直接汲水的场合,可用适当的容器采样,如水桶。从桥上等地方采样时,可将系着绳子的聚乙烯桶或带有坠子的采样瓶投于水中汲水。要注意不能混入漂浮于水面上的物质。

   在采集一定深度的水时,可用直立式或有机玻璃采水器。这类装置是在下沉的过程中,水就从采样器中流过。当到达预定深度时,容器能够闭合而汲取水样。在水流动缓慢的情况下,采用上述方法时,最好在采样器下系上适宜重量的坠子,当水深流急时要系上相应重的铅鱼,并配备绞车。

采样过程应注意:

   a)采样时不可搅动水底部的沉积物。

   b)采样时应保证采样点的位置准确。必要时使用 GPS 定位。

   c)认真填写采样记录表,字迹应端正清晰。

   d)保证采样按时、准确、安全。

   e)采样结束前,应核对采样方案、记录和水样,如有错误和遗漏,应立即补采或重新采样

   f)如采样现场水体很不均匀,无法采到有代表性样品,则应详细记录不均匀的情况和实际采样情况,供使用数据者参考。

   g)测定油类的水样,应在水面至水面下 300 mm 采集柱状水样,并单独采样,全部用于测定。采样瓶不能用采集的水样冲洗。

   h)测溶解氧、生化需氧量和有机污染物等项目时的水样,必须注满容器,不留空间,并用水封口。

   i)如果水样中含沉降性固体,如泥沙等,应分离除去。分离方法为:将所采水样摇匀后倒入筒型玻璃容器,静置 30 min,将已不含沉降性固体但含有悬浮性固体的水样移入乘样容器并加入保存剂。

  测定总悬浮物和油类的水样除外。

   j)测定湖库水 COD、高锰酸盐指数、叶绿素 a、总氮、总磷时的水样,静置 30 min 后,用吸管一次或几次移取水样,吸管进水尖嘴应插至水样表层 50 mm 以下位置,再加保存剂保存。

   k)测定油类、BOD 5 、溶解氧、硫化物、余氯、粪大肠菌群、悬浮物、放射性等项目要单独采样。

4.4 底部沉积物采样

沉积物可用抓斗、采泥器或钻探装置采集。

典型的沉积过程一般会出现分层或者组分的很大差别。此外, 河床高低不平以及河流的局部运动都会引起各沉积层厚度的很大变化。

采泥地点除在主要污染源附近、 河口部位外, 应选择由于地形及潮汐原因造成堆积以及底泥恶化的地点。另外也可选择在沉积层较薄的地点。

在底泥堆积分布状况未知的情况下,采泥地点要均衡设置。在河口部分,由于沉积物堆积分布容易变化,应适当增设采样点。采泥方法,原则上在同一地方稍微变更位置进行采集。

混合样品可由采泥器或者抓斗采集。需要了解分层作用时,可采用钻探装置。

在采集沉积物时,不管是岩芯还是规定深度沉积物的代表性混合样品,必须知道样品的性质,以便正确地解释这些分析或检验。此外,如对底部沉积物的变化程度及性质难以预测或根本不可能知道时,应适当增设采样点。

采集单独样品,不仅能得到沉积物变化情况,还可以绘制组分分布图,因此,单独样品比混合样品的数据更有用。

6 章提供的样品容器也适用于沉积物样品的存放, 一般均使用广口容器。由于这种样品水分含量较大,要特别注意容器的密封性。

4.5 地下水的采样

地下水可分为上层滞水、潜水和承压水。

上层滞水的水质与地表水的水质基本相同。

潜水含水层通过包气带直接与大气圈、水圈相通,因此其具有季节性变化的特点。

承压水地质条件不同于潜水。其受水文、 气象因素直接影响小, 含水层的厚度不受季节变化的支配,水质不易受人为活动污染。采集样品时,一般应考虑的一些因素:

a)地下水流动缓慢,水质参数的变化率小;

b)地表以下温度变化小,因而当样品取出地表时,其温度发生显著变化,这种变化能改变化学反应速度,倒转土壤中阴阳离子的交换方向,改变微生物生长速度;

c)由于吸收二氧化碳和随着碱性的变化,导致 pH 值改变,某些化合物也会发生氧化作用;

d)某些溶解于水的气体如硫化氢,当将样品取出地表时,极易挥发;

e)有机样品可能会受到某些因素的影响,如采样器材料的吸收、污染和挥发性物质的逸失;

f)土壤和地下水可能受到严重的污染,以致影响到采样工作人员的健康和安全。

监测井采样不能像地表水采样那样可以在水系的任一点进行, 因此, 从监测井采得的水样只能代表一个含水层的水平向或垂直向的局部情况。

如果采样目的只是为了确定某特定水源中有没有污染物, 那么只需从自来水管中采集水样。当采样的目的是要确定某种有机污染物或一些污染物的水平及垂直分布, 并做出相应的评价, 那么需要组织相当的人力物力进行研究。

对于区域性的或大面积的监测,可利用已有的井、泉或者就是河流的支流,但要符合监测要求,如果时间很紧迫,则只有选择有代表性的一些采样点。但是,如果污染源很小,如填埋废渣、咸水湖,或者是污染物浓度很低,比如含有机物,那就极有必要设立专门的监测井。增设的井的数目和位置取决于监测的目的,含水层的特点,以及污染物在含水层内的迁移情况。

如果潜在的污染源在地下水位以上,则需要在包气带采样,以得到对地下水潜在威胁的真实情况。

除了氯化物、硝酸盐和硫酸盐,大多数污染物都能吸附在包气带的物质上,并在适当的条件下迁移。因此很有可能采集到已存在污染源很多年的地下水样, 而且观察不到新的污染, 这就会给人以安全的错觉,而实际上污染物正一直以极慢的速度通过包气带向地下水迁移。另外还应了解水文方面的地质数据和地质状况及地下水的本底情况。另外采集水样还应考虑到:靠近井壁的水的组成几乎不能代表该采样区的全部地下水水质,因为靠近井的地方可能有钻井污染,以及某些重要的环境条件,如氧化还原电位,在近井处与地下水承载物质的周围有很大的不同。所以,采样前需抽取适量水。

对于自喷的泉水,可在涌口处直接采样。采集不自喷的泉水时,将停滞在抽水管的水汲出,新水更替之后,再进行采样。从井水采集水样,必须在充分抽汲后进行,以保证水样能代表地下水水源。

4.6 降水的采样

准确地采集降水样品难度很大,在降水前,必须盖好采样器,只在降水实际出现之后才打开。每次降水取全过程水样(降水开始到结束) 。采集样品时,应避开污染源,采样器四周应无遮挡雨、雪的高大树木或建筑物,以便取得准确的结果。

4.7 污水的采样

4.7.1 采样频次

a)监督性监测:地方环境监测站对污染源的监督性监测每年不少于 1 次,如被国家或地方环境保护行政主管部门列为年度监测的重点排污单位,应增加到每年 24 次。因管理或执法的需要所进行的抽查性监测由各级环境保护行政主管部门确定。

b)企业自控监测:工业污水按生产周期和生产特点确定监测频次。一般每个生产周期不得少于3 次。

c)对于污染治理、环境科研、污染源调查和评价等工作中的污水监测,其采样频次可以根据工作方案的要求另行确定。

d)根据管理需要进行调查性监测,监测站事先应对污染源单位正常生产条件下的一个生产周期进行加密监测。周期在 8 h 以内的,1 h 1 次样;周期大于 8 h,每 2 h 1 次样,但每个生产周期采样次数不少于 3 次。采样的同时测定流量。根据加密监测结果,绘制污水污染物排放曲线(浓度-时间,流量-时间,总量-时间) ,并与所掌握资料对照,如基本一致,即可据此确定企业自行监测的采样频次。

e)排污单位如有污水处理设施并能正常运行使污水能稳定排放,则污染物排放曲线比较平稳,监督检测可以采瞬时样;对于排放曲线有明显变化的不稳定排放污水,要根据曲线情况分时间单元采样,再组成混合样品。正常情况下,混合样品的采样单元不得少于两次。如排放污水的流量、浓度甚至组分都有明显变化,则在各单元采样时的采样量应与当时的污水流量成比例,以使混合样品更具代表性。

4.7.2 采样方法

a)污水的监测项目根据行业类型有不同要求。在分时间单元采集样品时,测定 pHCODBOD 5 、溶解氧、硫化物、油类、有机物、余氯、粪大肠菌群、悬浮物、放射性等项目的样品,不能混合,只能单独采样。

b)自动采样用自动采样器进行,有时间等比例采样和流量等比例采样。当污水排放量较稳定时,可采用时间等比例采样,否则必须采用流量等比例采样。

c)采样的位置应在采样断面的中心,在水深大于 1 m 时,应在表层下 1/4 深度处采样,水深小于或等于 1 m 时,在水深的 1/2 处采样。

4.7.3 流量测量

4.7.3.1 流量测量原则

a)污染源的污水排放渠道,在已知其流量-时间排放曲线波动较小,用瞬时流量代表平均流量所引起的误差可以允许时(小于 10% ,则在某一时段内的任意时间测得的瞬时流量乘以该时段的时间即为该时段的流量。

b)如排放污水的流量-时间排放曲线虽有明显波动,但其波动有固定的规律,可以用该时段中

几个等时间间隔的流量来计算出平均流量, 则可定时进行瞬时流量测定, 在计算出平均流量后再乘以时间得到流量。

c)如排放污水的流量-时间排放曲线既有明显波动又无规律可循,则必须连续测定流量,流量对时间的积分即为总流量。

4.7.3.2 流量测量方法

a)污水流量计法:污水流量计的性能指标必须符合污水流量计技术要求。

b)容积法:将污水纳入已知容量的容器中,测定其充满容器所需要的时间,从而计算污水量的方法。本方法简单易行,测量精度较高,适用于污水量较小的连续或间歇排放的污水。对于流量小的排放口用此方法。在溢流口与受纳水体应有适当落差或能用导水管形成误差。

c)速仪法:通过测量排污渠道的过水截面积,以流速仪测量污水流速计算污水量。适当地选用流速仪,可用于很宽范围的流量测量。多数用于渠道较宽的污水量测量。测量时需要根据渠道深度和宽度确定点位垂直测点数和水平测点数。本方法简单,但易受污水水质影响,难用于污水量的连续测定。排污截面底部需硬质平滑,截面形状为规则几何形,排污口处有不少于 35 m 的平直过流水段,且水位高度不小于 0.1 m

d)量水槽法:在明渠或涵管内安装量水槽,测量其上游水位可以计量污水量。常用的有巴氏槽。

用量水槽测量流量与溢流堰法相比,同样可以获得较高的精度(±2%±5%)和进行连续自动测量。其优点为水头损失小、壅水高度小、底部冲刷力大,不易沉积杂物。但造价较高,施工要求也较高。

e)溢流堰法:是在固定形状的渠道上安装特定形状的开口堰板,过堰水头与流量有固定关系,据此测量污水流量。根据污水量大小可选择三角堰、矩形堰、梯形堰等。溢流堰法精度较高,在安装液位计后可实行连续自动测量。为进行连续自动测量液位,已有的传感器有浮子式、电容式、超声波式和压力式等。

利用堰板测流,由于堰板的安装会造成一定的水头损失。另外,固体沉积物在堰前堆积或藻类等物质在堰板上黏附均会影响测量精度,必须经常清除。

在排放口处修建的明渠式测流段要符合流量堰(槽)的技术要求。

在选用以上方法时,应注意各自的测量范围和所需条件。以上方法无法使用时,可用统计法。

f)如污水为管道排放,所使用的电磁式或其他类型的测量计应定期进行计量检定。

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