水样的采集和保存
一、地面水样的采集
（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）
采集表层水时，可用桶、瓶等容器直接采取。一般将其沉至水面下0.3—0.5m处采集。
采集深层水时，可使用如图2－4（图略）所示的带重锤的采样器沉入水中采集。将采样容器沉降至所需深度（可从绳上的标度看出），上提细绳打开瓶塞，待水样充满容器后提出。对于水流急的河段，宜采用图2－5（图略）所示的急流采样器。它是将一根长钢管固定在铁框上，管内装一根橡胶管，其上部用夹子夹紧，下部与瓶塞上的短玻璃管相连，瓶塞上另有一长玻璃管通至采样瓶底部。采样前塞紧橡胶塞，然后沿船身垂直伸入要求水深处，打开上部橡胶管夹，水样即沿长玻璃管流入样品瓶中，瓶内空气由短玻璃管沿橡胶管排出。这样采集的水样也可用于测定水中溶解性气体，因为它是与空气隔绝的。
测定溶解气体（如溶解氧）的水样，常用图2－6（图略）所示的双瓶采样器采集。将采样器沉入要求水深处后，打开上部的橡胶管夹，水样进入小瓶（采样瓶）并将空气驱入大瓶，从连接大瓶短玻璃管的橡胶管排出，直到大瓶中充满水样，提出水面后迅速密封。
此外，还有多种结构较复杂的采样器，例如，深层采水器、电动采水器、自动采水器、连续自动定时采水器等。
（三）水样的的类型
1.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。
2.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���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。
3.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，当为几条废水河、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、废水样品的采集
（一）采样方法
1.浅水采样
可用容器直接采集，或用聚乙烯塑料长把勺采集。
2.深层水采样
可使用专制的深层采水器采集，也可将聚乙烯筒固定在重架上，沉入要求深度采集。
3.自动采样
采用自动采样器或连续自动定时采样器采集。例如，自动分级采样式采水器，可在一个生产周期内，每隔一定时间将一定量的水样分别采集在不同的容器中；自动混**样式采水器可定时连续地将定量水样或按流量比采集的水样汇集于一个容器内。
（二）废水样类型
1.瞬时废水样
对于生产工艺连续、稳定的工厂，所排放废水中的污染组分及浓度变化不大，瞬时水样具有较好的代表性。对于某些特殊情况，如废水中污染物质的平均浓度合格，而高峰排放浓度超标，这时也可间隔适当时间采集瞬时水样，并分别测定，将结果绘制成浓度-时间关系曲线，以得知高峰排放时污染物质的浓度；同时也可计算出平均浓度。
2.平均废水样
由于工业废水的排放量和污染组分的浓度往往随时间起伏较大，为使监测结果具有代表性，需要增大采样和测定频率，但这势必增加工作量，此时比较好的办法是采集平均混合水样或平均比例混合水样。前者系指每隔相同时间采集等量废水样混合而成的水样，适于废水流量比较稳定的情况；后者系指在废水流量不稳定的情况下，在不同时间依照流量大小按比例采集的混合水样。有时需要同时采集几个排污口的废水样，并按比例混合，其监测结果代表采样时的综合排放浓度。
三、地下水样的采集
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，将积留在管道内的杂质及陈旧水排出，然后用采样容器接取水样。对于无抽水设备的水井，可选择适合的专用采水器采集水样。
对于自喷泉水，可在涌水口处直接采样。
对于自来水，也要先将水龙头完全打开，放水数分钟，排出管道中积存的死水后再采样。
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、底质（沉积物）样品的采集
水、底质和水生生物组成了一个完整的水环境体系。底质能记录给定水环境的污染历史，反映难降解物质的积累情况，以及水体污染的潜在危险。底质的性质对水质、水生生物有着明显的影响，是天然水是否被污染及污染程度的重要标志。所以，底质样品的采集监测是水环境监测的重要组成部分。
底质监测断面的设置原则与水质监测断面相同，其位置应尽可能与水质监测断面相重合，以便于将沉积物的组成及其物理化学性质与水质监测情况进行比较。
由于底质比较稳定，受水文、气象条件影响较小，故采样频率远较水样低，一般每年枯水期采样1次，必要时可在丰水期增采1次。
底质样品采集量视监测项目、目的而定，一般为1-2kg，如样品不易采集或测定项目较少时，可予酌减。
采集表层底质样品一般采用挖式（抓式）采样器或锥式采样器。前者适用于采样量较大的情况，后者适用于采样量少的情况。管式泥芯采样器用于采集柱状样品，以供监测底质中污染物质的垂直分布情况。如果水域水深小于3m，可将竹竿粗的一端削成尖头斜面，插入床底采样。当水深小于0.6m时，可用长柄塑料勺直接采集表层底质。
五、流量的测量
在采集水样的同时，还需要测量水体的水位（m）、流速（m/s）、流量（m3/s）等水文参数，因为在计算水体污染负荷是否超过环境容量、控制污染源排放量、估价污染控制效果等工作中，都必须知道相应水体的流量。
对于较大的河流，水文部门一般设有水文监测断面，应尽量利用其所测参数。下面介绍小河流、明渠和废水、污水流量的测量方法。
（一）流速仪法
对于水深大于0.05m，流速大于0.015m/s的河、渠，可用流速仪测定水流速度，然后按下式计算流量。
式中：Q——水流量（m3/s）；
S——水流断面面积（m2）。
目前商品流速仪有多种规格，如LS45型旋杯式浅水低流速仪，其测速范围为0.015—0.5m/s，工作水深为0.05—1.0m；XKC-3型信控测流仪，其测速范围为0.1—4.0m/s，工作水深大于0.1m，等等。
（二）浮标法
浮标法是一种粗略测量流速的简易方法。测量时，选择一平直河段，测量该河段2m间距内水流横断面的面积，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/min）；
S——水流平均横断面面积（m2）。
（三）堰板法
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。
图2－7（图略）堰法测量流量的示意图，流量计算式如下：
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
（四）其他方法
用容积法测定污水流量也是一种简便方法。即将污水导入已知容积的容器或污水池、污水箱中，测量流满容器或池、箱的时间，然后用其除受纳容器的体积便可求知流量。
现已生产多种规格的污水流量计，测定流量简便、准确。例如，WML型污水流量计的测量范围为1—6000m3/h；WMJ－Ⅱ型污水流量计测量范围为10—400m3/h等。此外，还可以用压差法、根据工业用水平衡计算法或排水管径大小测量法估算污水流量。
六、水样的运输和保存
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。为将这些变化降低到*低程度，需要尽可能地缩短运输时间、尽快分析测定和采取必要的保护措施；有些项目必须在采样现场测定。
（一）水样的运输
对采集的每一个水样，都应做好记录，并在采样瓶上贴好标签，运送到实验室。在运输过程中，应注意以下几点：
（1）要塞紧采样容器口塞子，必要时用封口胶、石蜡封口（测油类的水样不能用石蜡封口）。
（2）为避免水样在运输过程中因震动、碰撞导致损失或沾污，*好将样瓶装箱，并用泡沫塑料或纸条挤紧。
（3）需冷藏的样品，应配备专门的隔热容器，放入致冷剂，将样品瓶置于其中。
（4）冬季应采取保温措施，以免冻裂样品瓶。
（二）水样的保存
贮存水样的容器可能吸附欲测组分，或者沾污水样，因此要选择性能稳定、杂质含量低的材料制做的容器。常用的容器材质有硼硅玻璃、石英、聚乙烯和聚四氟乙烯。其中，石英和聚四氟乙烯杂质含量少，但价格昂贵，一般常规监测中广泛使用聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器。
不能及时运输或尽快分析的水样，则应根据不同监测项目的要求，采取适宜的保存方法。水样的运输时间，通常以24小时作为*大允许时间；*长贮放时间一般为：
清洁水样 72h；
轻污染水样 48h；
严重污染水样 12h；
保存水样的方法有以下几种：
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*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。
水样的贮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2－6列出我国《水质采样》标准中建议的水样保存方法。
表2—6 常用水样保存技术
注：P为聚乙烯容器；G为玻璃容器；BG为硼硅玻璃容器。
（三）水样的过滤或离心分离
如欲测定水样中组分的全量，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）态组分的含量，国内外均采用以0.45μm微孔滤膜过滤的方法，这样可以有效地除去藻类和**，滤后的水样稳定性好，有利于保存。测定不可过滤的金属时，应保留过滤水样用的滤膜备用。如没有0.45μm微孔滤膜，对泥沙型水样可用离心方法处理。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。
