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水質 采樣方案設計技術規定

GB 12997—91

Water quality—Technical regulation on the design of sampling programmes

本標準是水質采樣標準*部分。

本標準等同采用ISO5667／1《水質——采樣——第1部分：采樣方案設計指導》。

1 主題內容與適用范圍

本標準規定了水（包括底部沉積物和污泥）的質量控制、質量表征、污染物鑒別采樣方案的原則。

*篇 采樣目標的確定

2 引言

本篇強調在進行水、底部沉積物和污泥采樣方案設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的物理、化學、生物和放射性參數。

在表征水體、底部沉積物和污泥的質量時，不可能檢驗其整體，必須采集樣品，并且要采取一切措施，預防樣品在采集和分析的間隔內發生變化。當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、采樣持續時間、樣品處理和分析的要求時主要取決于采樣目標。所以在設計采樣方案之前，要首先確定采樣目標。在設計采樣方案時還要對詳盡程度、適宜的精密度、以及表達形式和提供結果的方式也要給予考慮，比如濃度或負荷、zui大值和zui小值、算術平均值、中位數等。此外，還要編制有彥義參數的目錄和確定相應的分析方法。它們將對采樣和輸送樣品時的保護進行指導。在保證獲得所需資料的前題下，要注重效率。

采祥目標可區分為以下三種（詳見第14章）：

a.質量控制檢測

需要進行短期過程的校正時由管理部門決定。

b.質量特性檢測

用于表明質量，多數情況作為研究項目的組成部分，以達到長期質量控制目的或指出發展趨勢。

c.污染源的鑒別

采樣方案的目標可由質量特性檢測變為質量控制檢測，比如，當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量表征變為短期的質量控制方案。

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）確定特定參數的濃度水平的數量級（或負荷）或直觀表達底部沉積物的特性。

3.2特定要求

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

還可以細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荷外，還導致其他反應，如化學沉淀或產生氣體等。

c.評價水、污水、工業廢水處理廠的性能和管理。比如，評價進入廢水處理廠負荷的波動和長期的變化；測定處理過程各階段的處理效率，提供凈化后水的質量數據，控制使用凈水劑的濃度；控制那些可能損害企業構筑物或設備的物質等。

d.研究河口淡水徑流和海水對河口環境的影響，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.測定工業生產過程中產品的損失。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量。對這些水是否能用于預定目的可行性做出評價。

g.調節工業冷卻水系統的運行操作，使水得到*利用，與此同時，盡量減少鍋垢，把腐蝕降低到zui低限度。

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

i.評價地面物質輸入對水質的影響。這些影響或來自天然的存在中的物質，或來自化肥、農藥，或農業化學品的污染，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.研究導流、河流調節，不同河流間河水的相互轉移對天然水道的影響。比如，在河水調節期間各種不同質量水體的比例在不斷發生變化，導致河水質量被動。

l.評價水質在配水系統中發生的變化。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。

在某些情況下環境狀況是相當穩定的。可從簡單的采樣方案中獲得需要的數據，然而大多數監測點的質量特性在不斷地發生變化。因此，要想得到理想的評價需要進行連續采樣。雖然，連續采樣不僅代價太高，而且在許多情況下也不現實。一些特殊情況的采樣方案詳見第4章。

4 與可變性有關的特殊考慮

4.1當待測水質項目的濃度出現大幅度、急劇的變化時所要求的采樣方案是復雜的。這些變化可由溫度的變化、流態、污水廠運行狀況所引起。除非有特殊需要，應避免在系統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雜的，即使濃度變化緩慢，而且變化不大顯著時，也是這樣。

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

4.4如果待測水質項目在采樣和檢驗期間穩定，能很好地反映整個周期內平均組成的指標。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生的影響，鑒于安全防護的重要性和普遍性，在各種情況下都要重視安全。本篇予以專門論述。

6 一般的安全預防措施

6.1 在水體和底部沉積物中進行采樣時，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。

負責設計采樣方案和負責實施采樣操作的人員，必須考慮相應的安全要求。在采樣過程中采樣人員要了解應采取的必要的防護措施。

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，要仔細檢查薄冰層的位置和范圍。當采用水下整裝呼吸裝置或其他潛水器具時，則應經常檢查和維護這些器具的可靠性。

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，以表明正在進行的工作性質。

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備，為了防止洪水淹沒或破壞行為，需要采取適當的防護措施。

6.7 為了防止一些偶然情況的出現，如：一些工業廢水可能具有腐蝕性，或者含有有毒或易燃物質，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措施。

6.8 當采樣人員進入有毒氣體環境中時，要使用氣體防毒面具、呼吸、蘇醒器具和其他安全設備。此外，在進入封閉空間之前，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，需特別謹慎。應使用認可的技術。

6.10 處理放射性樣品要特別小心，必須采用專門的技術。

6.11 在水中或者靠近水使用電動采樣設備時有觸電的危險。因此，在安排工業步驟、采樣點的選定、設備的維護保養時，防止這種危險的發生。

7 采樣的專門注意事項

7.1 采樣方案的設計

根據不同的采樣目的，采樣網絡可以是單點也可擴展到整個流域。一個干流網絡應包括潮區界以內的各采樣點，較大支流的匯入口和主要污水或者工業廢水的排放口。

在設計高質量的采樣網絡時，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行對比。

大多數河流的采樣點可參照河岸地貌特點標定。

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準圖表定位。

7.3 水流的特征

從充分混合的湍流中取樣zui為理想。只要有可能就要把層流誘發成湍流。但是誘發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，易揮發物質的樣品時，不能把層流誘發成湍流。

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，隨時可能出現不連續的“團狀”物，如可溶性污染物、固體物、揮發性物質，或者漂浮的油層膜。

7.6 從管道中采樣

用適當大小的管子（如：抽取多相液體時，管的zui小公稱內徑為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，避免液體在管內水平方向流動。

7.7 液體的性質

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腐蝕的儀器設備。

7.8 采樣系統內出現的溫度變化

采樣系統內長期或者短期內的溫度變化可能引起樣品性質的變化，這種變化可能影響到采樣設備的使用。

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，線速度應足以引起湍流。采樣應該在等動力下進行。如果做不到，可在流體的整個斷面上取一系列樣品。應注意到，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生變化。

7.10 測定揮發性物質的采樣

采樣泵的吸入高度要小，管網系統要嚴密。把zui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，水困密度不同而產生分層，比如：在冷水層上面產生一個溫水層，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，以及可能發生爆炸氣體的積集。

7.13 氣象環境的影響

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

8 天然水的各種采樣情況

8.1 降水

為化學分析而收集降水作品時，所選采樣點應位于避免外界物質污染的地方。比如，應避開煙塵、化肥、農藥等污染。采樣儀器放在草坪上。

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

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系。選擇采樣點采樣部位時應考慮到潮汐的流向以及風、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產生的影響。此外，還要研究局部排放對采樣所產生的影響。

8.2.2 船只的使用

在適宜的氣候條件下，在整個檢測期間，應保證采樣船能到達所要求的采樣位置。

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和范圍，需要進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。采樣點應選在水質發生明顯變化或者河流有重要用途的地點，例如，采樣點設在匯流口、主要排放或吸水處。在溢流堰或只產生局部影響的小排出口通常不布點。

測點選在可得到流量數據的地點。水質監測設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。當監測排出液對水體產生影響時，就要在排放點的上、下游同時采樣。要認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）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

靜止狀態時，運河中的分層和束流比河流明顯。而當船只駛過的短時間內，水質，特別是懸浮固體的濃度發生明顯的變化。

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量差異。生態研究需要更詳細的采樣方案，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，采樣之前要進行*抽吸，清除系統中積集的腐蝕產物。

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

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考慮到沉積物組分縱、橫方向的變化，必須取得有關底部沉積物的深度和不同深度上沉積物組成的數據。

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，應保證采集足夠數量的樣品。

8.8 飲水

8.8.1 供水

在供水中檢測消毒劑的殘余量時，采樣點應選擇在全部反應完成之后和消毒劑的殘余量未發生任何損耗之前。比如，二氧化硫與過量的氯反應后監測余氯。在供水中，為了常規生物檢驗需要采樣，并遵從適當的預防措施。通常，從與泵體連接的水上采樣。水不應有附件，并能用火焰消毒。采樣管的材質可根據試驗要求進行選擇。如：銅管因導致水中銅離子的增加因而降低了細菌計數。為了保證樣品直接進入容器，容器應放在水的下面對準，但不能與之接觸。

8.8.2 配水池

應在盡可能靠近配水池的水下采樣。許多配水池的進水和出水使用同一個管道。因此，只有當配水池管處于出水時才能采樣。

8.8.3 配水系統

從自來水用戶所使用的水上采樣是的辦法。采樣前應移去上的防濺濕裝置，采樣時不能使用帶有混合式的。在干線和支線管道采樣可利用消防栓和沖洗處。此外，為細菌學檢驗采集樣品時要特別小心。

8.8.4 飲水處理過程中所產生的污泥

大多數飲水處理廠所生成的污泥為*或氫氧化鐵，但也有一些處理廠產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的不同深度采取，也可在濃縮池內采取。因樣品的特殊性在取出后幾分鐘內就會發生明顯變化，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行。使用循環水系統的游泳池，應該從進口、出口和水體中分別采樣。

9 工業用水采樣

9.1 上水

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

當同時存在非飲用工業供水系統時，要用適當的標志加以區分，以避免搞錯采樣點。為了檢查水是否可以飲用，要準備一些采樣設備。如果需要各水體混合物的質量數據，采樣之前必須保證水體充分混合。

9.2 鍋爐系統的水

9.2.1 處理廠的水

在處理廠的設計階段，應仔細考慮采樣點的方位、各處理階段過濾池的進口和出口的采樣設備。當存在懸浮固體時，取樣之前應將采樣管*清洗。當測定水中溶解氣體（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。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*浸沒于水中，避免吸進氣體。

9.2.2 鍋爐給水和鍋爐火

在蒸汽冷凝循環系統的許多采樣點上采集的水樣只含有痕量待測物質。因此，要特別小心，避免從采樣到分析過程中樣品受到污染。通常的采樣系統用不銹鋼制成，采樣系統要有完善的結構，能經受住所承受的運轉壓力。如果用長采樣管采集高溫高壓鍋爐給水，為了安全，在靠近采樣點的地方冷卻采樣管中的樣品。當用物理和化學方法除氣時，通常需設兩個采樣點，一個在加化學藥品之前，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，在這種情況下應該使用等動力采樣探頭。

9.2.3 蒸汽冷凝水

在工業上控制蒸汽的質量非常重要。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：

a.敞開式蒸發冷卻系統；

b.直流式（單程式）冷卻系統；

c.閉路循環冷卻系統。

在敞開式蒸發系統中，進水和循環水通常都要采樣，通常在進水口設一個采樣點就夠了。但是就冷卻系統本身而言，為了獲得所需要的數據資料，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。從理論上講的采樣系統是等動力系統。直流式冷卻系統的采樣點設在進水口和出水口處，閉路系統的采樣點設在低處。

10 工業廢水

10.1 采樣點

工業廢水的采樣必須考慮廢水的性質和每個采樣點所處的位置。 通常，用管道或者明溝把工業廢水排放到遠而偏僻、人們很難達到的地方。但在廠區內，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，把人孔設計成無需人進入的采樣點。 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

在一些工業廢水中（個別工廠不經稀釋就直接排放）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。當各種不同行業的廢水排入同一公共管道時，為了采到符合要求的樣品，要進行充分的混合。

10.3 工業用水和廢水處理的污泥

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

11 污水和污水廠出水

進入污水廠的污水，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。為了確認這些變化，在選擇采樣點之前要實施一個預采樣方案，由預采樣獲得的資料來決定常規采樣點的位置。在許多情況下在不同采樣點需要采2個或3個常規樣品，混合這些樣品得到一個綜合樣。 當表面有漂浮物質時，如石油或者潤滑油，不能按常規辦法采樣，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，必須把工廠內部的回流液考慮在內。采集兩個樣品，一個樣品包括所有液體，代表工廠的總負荷，另一個樣品不包括回流液，用于衡量外源的負荷。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，所以采樣時相當困難。用導管采樣時，為了減少堵塞的可能性，采樣管的內徑不應小于50mm。取樣時間間隔要短。當從池、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備。對于以上各種情況，適宜用統計學方法確定采樣頻率。

12 暴雨污水和地面徑流

出現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，甚至當水道內水流很大的情況下，溢流對水道內的水質也構成嚴重威脅。由于暴雨污水和地面徑流的排放具有間歇性質，在排放期內質量變化非常明顯。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，zui初排放出來的污水水質是很壞的。在這種情況下，使用自動采樣裝置。自動采樣裝置有許多優點，它定時采樣，按規定的流量起動，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到浸漬化和沉降，性質非常不均勻，給采集有代表性的樣品帶來困難，同時也增加了阻塞設備的可能性。在選擇采樣技術和采樣設備時對這一點要認真考慮。 必須收集整個調查期間的有關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

通常需要水質可能發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

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

14.1 質量控制方案

質量控制通常就是對一個或幾個規定范圍的環境要素的濃度進行檢查。檢查結果決定是否要即時采取措施。所確定的采樣頻率要比連續測量之間出現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.在預期條件下，偏離的大小和持續的時間；

b.在預期條件下，出現偏離的概率。

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 質量表征方案

這些方案是針對評價一個和比較多的統計參數。這些參數表明在某一期間內的濃度及其變化。例如：平均值或者中值表示結果的總趨勢，標準偏差表示交率。這些結果可以做為調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項目。

14.3 污染源調查方案

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的了解，是編制方案的基礎。污染出現的周期與采樣頻率要一致。污染源調查采樣方案不同于質量控制、質量表征的采樣方案，它的采樣頻率比污染物出現的頻率要高的多。

15 統計研究

15.1 采佯方案的確認

在任何采樣方案中，只有在做好認真的準備工作之后，才能正確地確定采樣時間和頻率。為了提供統計技術需要的數據，在準備工作中要提高采樣頻率。如果水質容易發生變化，無論是隨機的還是有規律的變化，所得到的值對于統計參數值，如平均值、標準偏差、zui大值等僅為真實參數的估計值，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計學算出。差值隨樣品個數的增加而降低。在采樣頻率確定后，數據要定期檢查，以便根據需要進行改變。在以下15.2至15.5各條中的論述是把一個統計方法應用于一個統計參數、平均值的例子，并假定正態分布是適用的。

15.2 置信區間

實際上，n個結果的平均值的置信區間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間L范圍內，含有真實平均值的概率。由一個樣品的n次結果計算出來的、濃度的均值為X的置信區間，意味著該區包含真實平均值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，該區包含X的頻率接近95％。

15.4 置信區間的測定和樣本數

對隨機取樣，樣本數為n，真實平均值X和標準偏差的估計值分別是算術平均X和S，可按式（1）計算：

式中：X_i——某一單位。

當n足夠大時（見15.1條），S的δ的數值差很小，并且由樣本數n計算得到的X的置信區間是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。

在選定的置信水平，為給定的置信區間L測定均值X，需要樣品的數量為（2Kδ／L）2。只有當δ已知時，此式才能成立。盡管S基于相當大的樣品數，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。15.5 水質的隨機變化和系統變化 隨機變化通常既有正態分布又有對數正態分布，而系統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合，在同一個水體中不同的環境要素的變化性質是不同的。如果隨機變化占優勢，盡管采樣次數對質控目標可能是重要的，但對于統計學通常是不重要的。如果出現周期性變化，無論對整個檢測周期，還是對要測的zui大或zui小濃度值，采樣次數都是重要的。在整個趨向期間，采樣次數應以大致相同的間距分開。對于上述每種情況所需樣品的數量主要從統計學上考慮。如果不存在系統變化，或者與隨機波動比較時又很小，那么需要采集的樣品數量要足夠大，才能滿足給定條件下環境要素均值的允許誤差。比如，如果應用正態分布，根據上述內容，在選定的置信水平下n個結果均值的置信區間由式（2）給出：

式中：δ——頻率分布的標準偏差。

如果要求的置信區間是均值的10％，所要求的置信水平是95％，均值的標準偏差是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果。

17 采樣的持續時間和混合樣品

在一個周期內，如果僅僅平均質量有意義，只要待測項目是穩定的，那么延長作品的收集時間是有利的，并且采樣周期與研究的周期相同。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，但卻損失了對質量變化的了解。

第四篇 水流的測量及其在水質方面的應用

18 引言

18.1 總則

對污水和廢水處理的控制及其用數學模型管理天然水體提高了流量測量的重要性。如：不進行流量測量就不能評價污染負荷。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檢驗專家進行，所以本篇不涉及測量的具體細節。

流量測量包括三個方面：

a.流向；

b.流速；

c.流量。

18.2 流向

大多數內陸水系，水流是不穩的，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的混合和懸浮物質的沉降，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。就水質而言，遷移時間是指某一水團通過一定距離所需要的時間；

c.評價湍流影響及由流速導致的水體混合。

18.4 流量

流量指單位時間內流過某一點的流體的體積。有關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計、運轉以及為保護天然水系制定合理的質量極限是否可缺少的。

19 水質控制中流量測量的必要性

19.1 處理廠的負荷

評價工廠的處理負荷需要流量數據。流量數據可以在進入污水工程系統的排放點以及在污水廠內部測量得到。如果污水的數量或質量隨時間變化，那么要確切估量工廠負荷，需要對排放量進行連續流量記錄。至于混合樣品，根據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量和數量成比例。

19.2 稀釋效應

要控制向公共污水管道排放有毒有害的物質，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限值可能產生的影響時，必須計算稀釋能力。在上述情況下，以及當系統中的其他污水所產生的稀釋很小時，有關排放的數據非常有價值。

19.3 污染物通量的計算

通量的計算廣泛地應用于確定允許排放量和評價河流寬窄對水質的影響。通量的計算是模擬整個河流和河口地區質量的基礎。計算的依據是具有代表性的排放資料或者平均流量排放資料，而動態模擬技術需要連續流量數據的流量頻率的測算。

19.4 污染物質的遷移和轉化的速度

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的采樣方案時，要力圖在沿河道流動的同一水體中采樣。當污染物偶然泄漏進入水體時，了解污染物到達下游所需的時間對估價污染影響是極其重要的。

19.5 與流量相關的待測物

發現某些水質待測物的濃度，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與流速有關。如果掌握了流速和濃度的相關性，僅僅測量流速就能評價水中待測物。但要經常核查這種相關性是否發生變化。

19.6 地下水

在評價地下水源受污染的情況和轉化的程度時，要求掌握地下水流動的方向和速度的有關資料。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；或者采用連續式的，如大多數排放流量計。

20.2 測流向和流速可以使用：

a.浮標；

b.浮筒和其他漂移物，

c.化學示蹤劑（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；

d.電磁技術；

e.氣動技術。

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行。

20.4.2 直接機械方式。例如采用翻斗或標準水表。

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

a.用規準尺進行目測；

b.利用浮標、電阻變化、壓力差、照相或聲變方法進行自動測定。

20.4.4 下列方法適用封閉管道測量：

a.通過文氏管頸部產生壓力差；

b.通過孔板產生壓力差；

e.揚水率乘以揚水時間；

d.電磁、超聲波及其他技術。

20.4.5 稀釋測量。用于天然水系流量的現場測量。

附加說明：

本標準由國家*標準處提出。

本標準由中國環境監測總站負責起草。

本標準委托中國環境監測總站解釋。

起草人劉振莊。