ISO 5667-1 1980 水质 取样 第一部分 取样方案设计导则(中文版).pdf

水质一取样一第一部分：取样方案设计导则水质一取样一第一部分：取样方案设计导则 ISO 566711980 引言49 1 适用范围和领域49 2 引用标准49 第一节 确定目的49 3 引言49 4 要求5l 5 有关可变性(Variability)的特殊考虑52 第二节 取样场所的鉴定53 6 引言53 7 一般安全防护措施53 8 取样方面的特殊考虑54 9 各种取样场所天然水56 10 工业系统的取样场所60 11 工业污水62 12 生活污水及其处理后排水63 13 暴雨污水和地面迳流64 第三节 取样时间和取样频率64 14 引言64 15 取样方案的类型65 16 统计学方面的考虑65 17 异常变化68 18 取样持续时间及混合样品68 第四节 用于水质的水流测量及其测量地点的调整68 19 引言68 20 在水质控制中调整水流测量70 21 测量流量的方法71 0 引言引言 本国际标准是一组(三个)标准中的第一个，使用时应相互联系起来加以考虑ISO 56672 和 ISO 56673 分别论及取样技术和样品的保存与管理标准中所使用的通用术语遵循 ISOTC47 水质技 术委员会的规定，特别是遵循 ISO 61072 中有关取样术语的规定。 1 适用范围和领域适用范围和领域 本国际标准为进行质量控制，质量表征和鉴别水(包括水底沉积物和污泥)污染源而设计取样方案， 提出了适用的一般原则有关具体取样场所的详细说明将在以后的国际标准中提出。 2 引用标准引用标准 ISO 2602 试验结果的统计说明一均值估计一置信区间； ISO 3534 统计学一词汇和符号； ISO 56672 水质一取样一第二部分：取样技术导则： ISO 56673 水质一取样一第三部分：关于样品保存与处理的一般建议； ISO 61071 水质一词汇一第一部分； ISO 61072 水质一词汇一第二部分 第一节第一节 确确 定定 目目 的的 3 引言引言 本节着重叙述在进行有关水、底部沉积物和污泥的取样方案设计时，所需考虑的一些较为重要的因 素。后面各节将提供更详细的资料收集和检验样品主要是为了测定有关的物理、化学、生物学和放 射性参数 欲对大量的水、底部沉积物或污泥表征其特性时，一般不可能全部地进行检验，因此，必须进行取 样。所采集的样品应尽可能充分代表被表征的整体，并应采取一切措施尽可能保证从取样到进行分析 的这段时间内样品不发生任何变化。对于多相体系，如水中含有悬浮固体或不互溶的有机液体，则取 样时会有一些特殊问题。 在拟订取样方案之前，极重要的是要确定取样的目的。因为它是决定取样点位置、取样频率、取样 持续时间，取样方法，样品的处理以及分析要求的主要因素。还应考虑详细程度和精确程度是否满足 需求，以及表达、提供结果的方式，例如浓度或负荷、最大值和最小值、算术平均值、中值等。此外， 应将有意义的参数及相关的参考分析方法汇编成表， 以供取样和样品处理时作为指导之用(取样和样品 处理导则分别见本国际标准的第二和第三部分)。 在确定最终目的之前，制订出一个初步的取样和分析方案通常是需要的。从以前的方案中，在同一 位置或类似位置取得全部有关数据以及有关当地条件的其它资料是很重要的工作。前人的经验亦很有 价值。业已证明，为确保有效而经济地取得所需资料，拨些经费，占用一些时间去设计一个适用的 取样方案是很值得的。 取样的目的主要有以下三点(细节详见第 15 款)： a)以质量控制为目的的测量，地方管理机构可据以确定什么时间需对工艺上作短期的调整。 b)以质量表征为目的的测量。用以表明水质情况(或为了长期控制而作为研究项目的一部分)，或表 明长期的趋向 c)以鉴别污染源为目的。 取样方案的目的是可以改变的，可以从质量表征改变为质量控制；反之，也可以从质量控制改变为 质量表征。例如，一个硝酸盐质量表征的长期控制方案，当硝酸盐的浓度达到临界值时，则可以改变 为增加取样频率的短期质量控制方案。 4 要求要求 有关取样和分析方案要求方面的全部具体理由不准备在此列出，仅将有关要求做如下分类： 41 一般要求 确定所选定的取样位置处(如在水面或在水体内)特定参数的浓度值或负荷，包括对底部沉积物取样 时要取得有关其性质的目测指标 42 特殊要求 为详细确定整个水体或部分水体中有关的物理或化学参数及生物品种的浓度或负荷的分布情况， 通 常要研究其由时间、流量、操作装置条件、气候条件等因素所引起的变化。 这些取样的理由可如下细分为更多的具体目的： a)确定水对某一预定用途的适用性，如有必要，可对任何处理或控制要求进行评价。例如对钻孔用 的冷却水，锅炉给水或工艺用水以及天然泉水用作饮用水水源时检验其适用性。 b)研究排放的废水(包括事故溢漏)对受纳水体的影响。这类废水除属于污染负荷外，还可能产生诸 如化学沉淀或排出气体等其它反应 c)对水、 污水和工业排水装置的性能进行评价和控制。 例如评价进入处理厂的负荷变量和长期变化； 确定处理工艺中每一级的效率；对处理后的水质提供证明数据；控制被处理物(包括可能会成为危害健 康或抑制细菌学过程的物质)的浓度；控制可能会损坏装置或设备结构的物质。 d)研究淡水和咸水流对河口状况的影响，以便提供淡水与咸水混合方式及其分层情况随潮汐和淡水 水流变化方面的资料。 e)对工业生产过程中漏损的产品进行鉴别和定量。在评价生产装置的物料平衡和测定废水排放量 时，这方面的资料是需要的。 f)确定锅炉水、蒸气冷凝水和其它回收水的水质，从而对水是否适于预期的目的作出评价。 g)控制工业冷却水系统的运行。使水在最佳化条件下使用，同时能使结垢和腐蚀问题减少到最低限 度 h)研究大气污染物对雨水质量的影响。这种研究可提供有关空气质量的有用资料，并可指出是否会 出现问题，例如暴露在风雨中的电接触件是否会发生问题。 i)评价来自地面的物质对水质的影响。天然物质和(或)农业上使用的肥料、农药及化学品均可能造 成污染。 j)评价底部沉积物物质的积累与释放，对水中或沉积物中的水生生物群的影响。 k)研究由于抽取、调节河水以及河流与河流间的相互输水所造成的对天然水源的影响。例如，河水 调节会改变不同水质河水的比例，混合后的水流其水质会有变动。 l)评价配水系统中水质所发生的变化这种变化由多种原因造成。例如存在污染，有新的水源引入、 生物的生长、污垢沉积以及金属的溶解。 某些情况下，由于各种条件可能相当稳定，因此以简单的取样方案即可得到所需资料。但在大多数 场合其水质特征是不断变化的，因此最好应连续地进行评价。然而这样做不但代价昂贵，而且在很多 情况下是行不通的。当考虑取样方案时应牢记第 5 款的特殊考虑， 5 有关可变性有关可变性(variability)的特殊考虑的特殊考虑 51 对于所关心的被测物的浓度变化范围很宽而且变化又很快的情况，其取样方案可能是复杂的。 这些变化可能由于温度、流动形态、设备操作条件等因素的急剧变化所致。除非是特殊要求，一般应 避免在系统的分界处或靠近分界处取样。 52 即使在浓度变化缓慢、甚至是不很明显的情况下，对一个大的集水面积（如流域)进行评价也 是一件复杂的工作。 53 应特别注意尽量消除或减少取样过程本身所造成的被测物浓度上的变化，要保证从取样到分 析这段时间内样品不发生变化或变化极小。 54 在从取样到测定这段时间内，只要被测物保持稳定，则混合样品最能表达该段时间内的平均 组成但对于测定瞬时峰值状况则混合样品几乎没什么价值。 第二节第二节 取样场所的鉴定取样场所的鉴定 6 引言引言 本节叙述在进行取样时可能遇到的各种场所及其对选择取样位置的影响程度。 由于安全防护措施方 面具有重要性和通用性，因此这方面内容专门列于第 7 款中叙述， 7 一般安全防护措施一般安全防护措施 71 对水和底部沉积物进行采样时，可能会遇到各式各样的条件，会遇到各种各样危及人体安全 与健康的情况除需防止肉体伤害以外；还应采取措施防止通过口腔和皮肤吸入有毒气体和摄入有毒 物质。 负责拟订取样方案和进行取样操作的工作人员，必须考虑到有关的安全规程方面的要求，以及对取 样人员所需采取的必要的安全防护措施 注：防事故保险亦需考虑。 更为具体的情况详述如下。 72 应考虑到气候条件，以保证人身与设备的安全取大量水样时，应穿救生衣，系救生索。在 取冰层覆盖下的水样之前，应仔细检查取样工作地点和薄冰层的范围。如果使用配套的水下呼吸装置 或其它潜水设备，应经常检查和维修以确保其可靠性 73 用于取样的船只其稳定性是很重要的。在整个水域应对有关的商船和渔船采取防范措施，例 如悬挂正确的信号旗，以标明正在从事的工作的特性。 74 如果可能，应尽量避免在不安全的地点取样(如危险的堤岸)。如果不可避免，这种操作亦应 在采取适当的预防措施的情况下，由一个班组去完成而不是单人作业。假如适当应从桥上进行取样。 75 接近于全天候的取样方法是重要的，这对于频繁地进行例行取样是必要的。在某些情况下， 应考虑到其它的自然危险，如有毒的叶子，野兽和爬虫。 76 如果仪器或其它的设备零部件需安装在河岸上，应选在不易遭受洪水或人为破坏之处，或采 取适当的防范措施。 77 在取水样时，会发生许多其它情况而不得不采取具体措施以避免事故。例如某些工业排水有 腐蚀性或可能含有毒性或可燃性物质。污水带来的危险亦不能忽视，这些危险物可能是气体的、微生 物的、病毒的或动物学的(如阿米巴或蠕虫)。 78 当工作人员必须进入危险的大气环境时，应备有瓦斯防护设备、呼吸器、复苏(救生)器及其它 安全装置。此外，当工作人员进入密闭空间之前，应对氧气浓度和可能存在的任何有毒蒸气或气体进 行测定 79 当对蒸气和热的排放物进行取样时，应特别小心，并采用被认可的技术方法。 710 当处理放射性样品时，要特别谨慎，并采用所要求的专门技术 71l 在水中或接近水体使用电动取样设备会有触电的危险对取样工作步骤，取样点的设计和设 备的维护均需作出安排，以最大限度地减少这类危险 8 取样方面的特殊考虑取样方面的特殊考虑 81 取样方案的设计 根据所预期达到的目的(见第 6 款)，取样网络可以从单个取样点直到整个河流流域。一个基本的河 流取样网络可以包括潮汐限，主要支流的汇合点和主要的污水或工业排水的排放点 在设计水质取样网络时，通常要为在关键的取样站测定流量做好准备(见第四节) 82 判定取样位置 将取样位置判定，即可以使在其它不同时间所取得的样品之间进行比较。对于大多数河流，取样位 置可以很容易地根据河岸特征确定。 对于空旷的河口与海滨，取样位置也可以根据一个易于识别的固定目标加以确定。在这种情况下， 如果是从船上取样，则应使用仪器来确定取样位置，地图标记或其它标准标记形式亦很有用。 83 水流特性 样品最好是从紊流的、充分混合好的液体中采集，因此，如有可能就应使呈层流的水流产生紊流。 但是为测定溶解气体和挥发性物质时则不能如此采集样品，因为紊流会使其浓度有所改变。 84 水流特性随时间的变化 水流可以从层流变为紊流，反之亦可从紊流变为层流。由于可能有来自水系中其它部分的“反向水 流(reverseflow)”，从而会导致取样点受到污染。 85 液体组成随时间的变化 任何时候都会产生不连续的物质“团”(s1ugs)，例如由溶解的污秽物、固体、挥发物或表面油层所形 成。 86 从管道中取样 各种液体应泵送通过适宜尺寸管道(如对多相液体取样时其最小公称直径为 25mm)，并应具有足够 高的线速度以维持紊流水流特性。应避免在水平的输送管道内取样。 8液体的性质 液体可能是腐蚀性或磨蚀性的，对此情况应考虑防护措施但需记住，如果设备易于更换，腐蚀产 物对样品的污染又不显得很重要的情况下，对于短期取样，从最经济的角度考虑，就不一定必须使用 昂贵的抗化学腐蚀设备 88 取样系统中的温度变化 长期或短期的温度变化会导致样品性质的改变，并会影响所使用的取样设备. 89 用于测定悬浮固体的取样 固体可能会分布到整个液体深度的任何部位。如有可能，应保持紊流状态以使其充分混合。最好是 具有足够的线速度以使之产生紊流，而且应是在等速(同流态)状态(isokinetic condi-tions)下进行取样。 如果不能这样，就需在水流的整个断面采集一系列样品。应该记住的是，在完成取样所需的这段时间 内，悬浮固体的粒度分布会有变化。 810 用于测定挥发性化合物的取样 应使用吸程和扬程小的泵进行物料取样。为保证取样具有代表性，管道内各处应保持充满，并且在 正式取样之前先放掉一些，然后再从有压管道中取出样品。 811 不同密度水的混合水 不同密度的水在层流中会产生分层现象，例如在冷水层上形成温水层，在咸水层上形成淡水层。 812 危险液体 必须考虑到有毒液体或烟雾(或两者兼有)存在的可能性，以及形成爆炸性蒸气的可能性。 813 气象条件的影响 气象条件的变化会引起水质显著的变化。这些变化应予记录并在整理结果时进行修正。 9 各种取样场所各种取样场所天然水天然水 91 降水 当收集降水样品用于化学分析时， 所选择的取样点应避免外来物如灰尘、 肥料、 农药等的污染。 取样装置宜放在草坪上 如果样品是冻结的或含有雪或雹，则应使取样漏斗保持温热(例如使用电热元件加热)当不能这样 做时，应将整个设备移走并于低温下将样品融化 92 河口、海滨和海洋 921 范围和深度 对准备调查的水域范围应予明确规定，并需考虑到该水域与邻近水域的关系。取样地点和位置的选 择应考虑到下述实际情况，即潮汐流及由于风力、水的密度、底部粗糙度、距岸边的距离和航运对潮 汐流引起的变化，都会对所指定的取样地点处的水引起明显的干扰，并使水质产生变化。此外，局部 的排放对取样所产生的影响亦需慎重考虑。 922 船舶的使用 当使用船舶时，在适宜的气候条件下，船舶应能在调查的时限之内到达所有取样地点。 923 冰覆盖层 在冰覆盖层下面的水中，主体温度为 4的水体之上，由有限倒热分层现象(a restricted inverse thermal stratification)产生的一个温度为 03、薄的冷水层(约 5mm)，此热分层可能有明显的热流密 度梯度，而生物群落也可能分层 93 江河与溪流 931 混合 如果在取样点有明显的层流(Streaming)或分层现象，则应在不同的横断面和不同深度处采集一系列 的样品，以确定层流和分层的性质和范围。 932 取样点的选择 对取样点应予选择以便能提供有代表性的样品。 最好选在水质会发生显著变化之处或河水有重要用 途的地点，如汇合处、主要的排放点或抽取点对于仅有局部影响的堰或小的排放点则一般不设取样 点， 取样点最好选在具有流量数据测量的地方，河道流量测定站常用以安装水监测设备。 如果取样是为了监测排放的影响，则其上游和下游均应取样，但应仔细考虑排放水及其受纳水体之间 的混合情况及对下游取样样品的影响取样点应延续到排放点下游适当距离以评价对河流的影响。 94 运河 一般而言，对江河与溪流所需注意的事项亦均适用于运河，但尚应特别注意下列因素。 941 水流 水流的方向是会改变的，流量亦会有明显变化，而且较之起主导作用的天气条件更多地是取决于航 运量(亦即水闸关闭的次数)。 942 分层与层流 由于运河处于较为静止的状态，因此分层与层流要较之江河更为明显。船舶的航行对运河的水质， 尤其是对水中悬浮固体浓度会有很明显的短期影响。 95 蓄水库与湖泊 除在进水口取样以外，还应在各取水点和取水深度处进行取样。水体可能是按温度进行分层的而且 还会出现不同深度处的水质有显著差别。进行生态学调查时则可能要求制定更为详细的取样方案，或 许还需要流量和气象方面的资料 对于较大的水域，通常需要使用船只进行取样。 96 地下水 961 抽取的地下水 为了评价所抽取的地下水对于某一特定用途的适用性需要采集水样。可以在抽水点进行采样，但这 些样品不能代表含水层中水的一般水质情况。 962 含水层的水 当对含水层中的水取样进行水质评价时，只要有可能，就应在取样之前先用泵将井或钻孔中的水抽 出一些，以保证从含水层中所抽取的水是新鲜水。既使如此，井或钻孔中的水仍会是分层的，这样就 需额外地进行取样以评价其分层的程度。应该随时将取样点距地面的深度进行记录。 当井或钻孔采用易被腐蚀的材料作衬层时， 则取样之前应彻底用泵抽水以将系统中所有积累的腐蚀 产物清除干净。 要求从含水层的预定深度采集有代表性的水样时，应使用对不同深度进行采样的取样管，或使用单 独的可到达各个深度的钻孔。 97 河流、河口、海洋、湖泊和水库的底部沉积物 确定取样方式时应考虑到沉积物组成在水平与垂直方向上是有变化的。 可能需要得到有关底部沉积 物深度的资料或不同深度下底部沉积物组成的资料。 取水样时的许多重要因素(例如使用船舶时要考虑的一些重要因素)亦适用于底部沉积物取样。 底质(底物，substrate)一般是不均质的，取样时要特别谨慎，保证取得足够数量的样品以便对所研 究的参数提供有代表性的评价。 98 饮用水 981 供入给水系统的水 监测残余消毒剂的取样点应选择在其尚未消失但所有反应又已完成的地点。例如监测残余氯，要在 过量氯与二氧化硫的反应完成后再进行取样。 常规性的细菌检测也需要取样， 须采取适当的防护措施， 其中包括应遵守一切有关的国家安全条例。 一般的取样点是与压力干管直接相连的龙头。取样龙头应不带附件，并宜用火焰消毒。取样管的材 质应按要求仔细选择，例如，铜管会造成水中铜的浓度增加而细菌计数则减少了。为了确使样品直接 从龙头引入到容器内，样品容器应放在最靠近龙头的下面，但不得连接在一起，并不能直接接触。 982 供水池 样品应从安装在供水池主要出水管上的龙头中采集。龙头应尽可能靠近供水池。很多供水池被设计 成进水与出水用同一个主管道，因此需要注意，应保证管道处于出水时再进行取样。 983 配水系统 从一般配水系统取样的最适宜地点是在各用户室内水龙头处取样。 在取样前应将用于防止喷溅或类 似的装置卸掉，建议不要用混合龙头(mixer tap)取样各分支管线与主配水系统干管之间的样品，通 常是从消防栓和冲洗阀处取样。此外，用于细菌检测的样品取样需要特殊防护措施。 984 饮用水处理过程产生的污泥 一些水处理装置会产生石灰软化泥渣或生物污泥。 但在饮用水处理过程中所产生的大多数是氢氧化 铝或氢氧化铁泥渣。 这些样品需要在混凝池内或沉淀池内的不同深度处采集， 也可以在浓缩池内采集， 对泥渣样品进行检验时尽可能不要拖延和搅动，这一点常常是很重要的，因为样品的特性在数分钟之 内就会发生明显的变化 99 浴场 对于天然浴场，应如对蓄水库和湖泊那样进行取样(见 95)。对于有循环系统的游泳池，则应在进 水口、出水口及游泳池水体内进行取样 10 工业系统的取样场所工业系统的取样场所 101 进水 包括饮用水、河水和井水，其组成在任一给定时间内通常是均质的(homogeneous)，然而水质会随 时间而有变化。这些水一般以常规的管路系统进入工厂， 因此没有特殊的取样场所问题， 如果所供应的工业给水系单独的非饮用水，则需特别注意保证各个配水系统能被清楚地加以鉴别， 而且取样点处没有变化的因素。为了核实某一种水是否适合于饮用，则应具有取样设施。 如果需要最终混合水样的水质资料，则应保证在取样前进行充分混合。 102 锅炉系统用水 1021 来自处理装置的水 在进行水处理装置设计阶段，就应仔细考虑取样的位置，通常包括在不同的处理阶段以及滤池的进 水口和出水口需要设取样点。水中有悬浮物时，应在取样前彻底将取样管线冲洗一下。 测定溶解氧或二氧化碳等溶解气体时，需特殊的取样技术，以免有所损失。如果系统中采用了除二 氧化碳脱气塔， 则下一步样品的处理中需防止二氧化碳损失或被溶入水样。 取样管通常应深入水体中， 以避免不正常的表面条件所产生的影响。 1022 锅炉给水和锅炉水 在蒸汽、冷凝水、水循环系统中许多取样点处，其水样中所含待测杂质仅为痕量浓度， 因此要特 别谨慎，以免从取样到分析这段时间使水样受到污染。 取样装置通常采用不锈钢制作，整体结构完善，以承受可能出现的操作压力。 加入锅炉的水通常是经过处理的锅炉补给水和回用的冷凝水的混合水， 因此取样点应设在水充分混 合以后的位置。如果必须通过很长的取样管线采集高温高压的锅炉给水水样，为安全起见，最好是使 取样管内的样品在尽可能靠近取样点处得到冷却这样冷却之后，还可避免由于扩容蒸汽损失所产生 的误差，同时还可最大限度地减少由于在取样管上(或者与取样管管壁)产生反应而损失氧的危险。 当采用物理及化学两种脱气处理工艺时， 一般需设两个取样点， 一个用以检测在化学药剂加入以前， 物理方法脱气处理的效率，第二个则用以检测总的脱气处理的效率。 确定锅炉上取样点位置时，应能保证采集到有代表性的锅炉水样品。对于某些分析(例如对于痕量 金属，它们可能部分或全部地以颗粒态形式存在)，应采用等速(同流态)取样探头(isokinetic sampling probes)进行取样。 1023 蒸汽和蒸汽冷凝液 在工业上，控制蒸汽的质量是重要的，一般需要在一定压力下从蒸汽冷凝液回水管和过热或湿蒸汽 管中进行取样。由不锈钢制成的等速(同流态)取样探头与适当的冷凝器连接， 可用于蒸汽取样，但应 特别小心避免在取样和分析期间受到污染。 1024 来自冷却系统的水 冷却系统主要有三种类型： a)敞开蒸发式； b)直流式； c)密闭循环式。 一般情况下，在敞开蒸发式系统中是从补充水和循环水中取样。通常在补充水进水管线上设有一个 取样点，但对冷却系统本身，为取得所需资料，可能需要在几个取样点进行采样，例如在循环水泵的 进水管处取样；而若已进行杀生物处理，则还要直接在进入冷却塔之前取样；若所用冷却水含高浓度 悬浮固体物，则尽量在冷却塔集水池中取样。应该使用等速(同流态)取样器。 在直流式和密闭循环系统，通常设有取样点。例如，对于直流式，是设在进水管和出水管处，密闭 系统则在低位取样。 11 工业污水工业污水 111 取样位置 对工业排水取样时，必须分别考虑到每种排放水的性质和位置。工业排水一般可用管道或暗渠送到 人烟罕至和不为人用的偏远地带。另外，排放点也可设在厂区内易于到达之处。有些情况下要从较深 的检查井处取样，因此需要特殊设计的装置。在由检查井取样时，为安全起见，最好设计不需进入井 中即可从事取样的操作。 要考虑到水样中可能含有工厂排出的生活污水，必要时应在没有这种污水的地点取样。 若排放水是进入废水塘或大的贮水池，则取样位置应与湖泊的情况相同。 112 污水的性质 某些工业污水(例如各工厂未稀释前的排放水)； 由于某些组分的浓度很难提供， 例如存在油或油脂、 高含量悬浮固体物、强酸性排水以及易燃性液体或气体等，所以这种情况需要单独予以考虑。 如果将各种生产工艺排水排入共用的总干管时，为取得满意的样品，需使其充分混合后取样。 113 工业水和排水处理的污泥 在工业水处理中会产生多种化学污泥，例如，污泥中会含有毒性金属或放射性物质。来自排水处理 装置的生物污泥也需要取样(见 1212)。对某些污泥进行取样时需采取适当的安全措施，包括应遵 守国家有关的安全规定。 12 生活污水及其处理后排水生活污水及其处理后排水 进入处理装置的生活污水及其在各个处理阶段都需要取样，其中包括经处理过的排水。 121 取样位置的选择 1211 液态排放物 整个处理过程各阶段的取样位置的选择均应慎重，特别是对原污水，其组成因时间不同而有很大差 异。污水可能处于截面较大的涵洞中，其组成则随涵洞深度和横截面的不同而不同。也有不同来源的 污水，混合不完全以及在流速较低时悬浮物会沉降下来的情况。在选择取样位置以前，应制订初步取 样方案以确认这些变化，并从所得到的数据资料确定常规取样点的位置。在很多情况下，需要在不同 点采集两三个常规样品予以混合得到混合样品 漂浮物质，诸如油或油脂不能按常规方法取得有代表性的样品通常情况下，样品应在表面以下取 得。 为避免样品中偶然夹杂大的颗粒，原污水样品经常是在初步过筛和破碎处理以后取得。然而当使用 自动取样器时，可以把取样点设在初步处理过程之前，只需将一个滤网或一个小的破碎机安装于取样 器的进口处以防止堵塞。 在污水处理厂内选择原污水的取样点时， 应考虑到厂内再循环液中所含物质。 可能需要取两个样品， 其中一个包括全部液体，代表处理装置的总负荷；另一个则不包括再循液部分，从而得出来自外界的 污染负荷量。如果其中有一个样品不便收集，则可通过分别取样并进行分析从而计算出污水组成。 1212 污水处理中的污泥 污泥需要在一些(槽)池中，诸如沉淀池、消化池、污水塘或干化场中进行取样。 如果初沉污泥和消化污泥都要取样，则由于缺乏均匀性及存在大颗粒物，会使取样遇到很大困难。 如果是从管道取样，取样管道直径至少应为 50mm，以尽量避免堵塞现象，而且取样要频繁地经常 进行。当从(槽)池、污水塘或干化场取样时，要从不同深度和不同位置进行多点取样。取样地点可能 难于靠近，因而可能需要特殊的取样装置。 所有这些情况，希望用统计学方法确定取样频率。应用该方法的实例在第 16 款中叙述。 13 暴雨污水和地面迳流暴雨污水和地面迳流 暴雨污水和地面迳流水通常排放至大流量受纳水道，其所提供的稀释作用相应较大。但是由于种种 原因，往往暴雨污水溢流和地面迳流也会被污染，结果这种溢流就可能对河道水质产生严重危胁，既 使在大流量的情况下也会如此。 由于暴雨污水和地面迳流是间断性地出现，又由于这些排水在整个排放期间水质有很大变化，从而 使取样出现一些特殊问题。 初期排放对排水管渠和不透水的地区起着冲洗作用， 因此排出的水质很差。 按一定的时间间隔采集样品并按规定流量启动的自动取样装置具有很多优点，这种装置应妥善安装处 于常备状态。在很多场合下，流量比例取样是最理想的。通常情况下，未经浸解(unmacerated)或未经 沉降的暴雨污水具有的极不均质性，它会增加取得代表性样品的困难，甚至堵塞取样设备。当选择取 样技术和取样设备时应把这种不均质性考虑进去。 在整个调查期间，应该收集有关降水量和气温的资料。 第三节第三节 取样时间和取样频率取样时间和取样频率 14 引言引言 由于水质在一段时间内会有变化，所以整个这一期间资料都是需要的，因此，取样应安排在能够代 表水质及其变化同时工作量又最少的时刻进行。这种取样方法，与根据主观考虑或根据有多少工作量 可供取样和分析，来选择取样频率的做法是大不相同的，后两者不是导致取样次数过少就是导致不必 要的频繁取样 15 取样方案的类型取样方案的类型 取样方案主要有三种类型，即质量控制、质量表征和污染源鉴别(见第 3 款)。用于质量控制的各种 测量可以用于质量表征，反之亦然。 151 质量控制方案 质量控制方案通常涉及对一种或几种待测物的浓度控制在限定范围内。 当决定是否需立即采取处理 措施时，就需要这方面的结果。因此，选择取样频率时应使其大于连续测量中偏差明显超过控制极限 的允许概率。确定取样频率的基本因素有两个： a)偏离理想条件的幅度(magnitude)和持续时间； b)偏离理想条件所出现的概率。 通常，仅近似地确定这两个因素是可能的，而做出合理的估计则能以推导出取样频率的工作值 152 质量表征方案 质量表征方案的目的是，在一定的周期时间内对浓度或其变化率(或对两者)的一个或多个统计学参 数进行评价。例如，平均值或中值表示结果的主要趋势，标准偏差则表示变化率。这些结果，无论作 为研究调查的一部分，或作为表示待测物特征(目前尚不需进行控制)，或者为了长期控制的目的，都 是需要的 153 污染原因调查方案 设计这些方案目的是，为了确定尚不知其来源的污染排放特性。设计这些方案要基于对污染物性质 和种类的了解，要基于采样和污染物排放的周期性是一致的。 取样准则，应随污染出现的频率进行十分频繁的取样，这与质量控制和质量表征中的取样要求不同。 确定取样频率会是很有用的。 16 统计学方面的考虑统计学方面的考虑 161 取样方案的确定 在任何一个方案中，取样时间和频率只有在详尽地做好准备工作之后才能加以正确地确定。在准备 工作中需频繁地取样，以便提供能够用统计学方法进行处理的资料。如果水质易发生变化，无论是随 机的抑或有规则的变化，所得到的统计参数数值，如平均值、标准偏差、最大值，仅仅是真实参数的 估计值，而通常两者是不一致的。 在纯随机变化的情况下，这些估计值与真实值之间的差异可用统计学方法进行计算；而这种差异将 随样品数的增加而减少取样频率确定之后，应定期地对所获得的数据进行复检，以便根据需要改变 取样频率。 在 162 至 165 款中介绍以上述方法进行处理的一个例子，亦即采用一种统计方法用于一个统计 参数平均值，并且假定是在正态分布条件下使用的。所用术语系以 ISD3534 有关术语的定义为依 据的。 有关利用置信区间对平均值进行计算的全部处理方法应参照 ISD2602。 162 置信区间 实际上， 个结果平均值的置信区间 L 限定了一个范围， 在此范围内真实平均值可处在给定的置信 度下。 163 置信度 置信度是真实平均值包含在计算的置信区间L内的概率， 对于由一个样品的n个结果计算出来的(置 信度为 95)一个浓度平均值 x 的置信区间，其含意为该区间包含真实平均值 x 的机会是 100 次中有 95 次。在有效地取得一系列样品结果的情况下，区间包含 x 的频率将接近 95。 164 置信区间和样品数的确定 对于随机取样，所得 n 个结果而言，真实平均值 x 和标准偏差 的估计值分别为算术平均值 x 和 s， 相应的 s 值可按下式计算 (公式暂缺) 当 n 很大时(见 161)，s 和真实值 的差别很小，而且 x 的置信区间(由 n 个结果计算)为 xKn， 其中 K 值由下表给出，并根据所选择的置信度而定。 置信度() 99 98 95 90 80 68 50 K 258 233196164128100 067 如果在选定的置信度下给出一个置信区间 L，则为了估计平均值 x 所必需的样品数为(2K3L)2。 只有在口已知时这才是严格真实的。当仅可得到 s 估计值时， 则需要更多的样品数；如果 s 是基于 相当大的样品数量，则与 K 值并无多大差别。 165 水质的随机变化和规则变化 随机变化通常呈正态分布或对数正态分布。 规则变化(syste-matic variation)可以是趋势变化或周期性 变化，也可能是两种变化的结合同一种水中不同待测物的可变性可能是不同的 如果随机变化是主要的，那么取样次数在统计学上通常是不重要的，尽管对质量控制为目的而言可 能是重要的。如果出现周期性变化，则无论对于整个检测周期抑或对于我们所欲测的最大或最小浓度 值而言，采样次数都是重要的。在趋势变化期间取样次数按大致等间隔地进行。在上述各种情况下， 样品数目主要按以上所述的统计学方面的考虑来确定。 如果不存在周期变化，或周期变化与随机变化相差是很小的，那么只需使所取的样品数量足够大， 能够满足在给定置信度下待测物平均值的允许误差要求即可。 例如，如果随机变化呈正态分布，按以上所述，在选定的置信度下 n 个结果平均值的置信区间 L 由下式给出（公式暂缺）： 式中： 为分布的标准偏差。 如果要求的置信区间是平均值的 10，置信度为 95，标准偏差为平均值的 20，那么：（公式 缺） 这表明，如果观测周期为一个月，取样频率即为每天取两个样品； 如果观测周期为一年，取样频 率则为每周 l 一 2 个样品。 17 异常变化异常变化 当持续存在异常情况时，例如在工艺装置启动阶段，河水泛滥期间或藻类茂盛时期，有必要增加取 样频率。在预测长期变化趋势时，只有当增加取样频率的问题考虑到了，才能使用从这些样品中得到 的结果。 18 取样持续时间及混合样品取样持续时间及混合样品 如果在一段时间内所关心的只是平均质量，而且待测物是稳定的，那么收集样品的持续时间可以长 于或最好是等于所关心的那一段时间。这一原理与制备混合样品是类似的，二者都是依靠对质量变化 方面的了解而减少分析工作量 第四节第四节 用于水质的水流测量及用于水质的水流测量及 其测量地点的调整其测量地点的调整 19 引言引言 191 总则 采用数学模型方法对污水、排水处理进行控制，进行天然水水质管理，这就突出了水流数据的重要 性。例如不进行水流测量就不能评价污染物负荷。本节叙述了在建立取样方案时应考虑的水流测量原 则。然而，水流测量工作通常不是由水质检验科学家来进行的，有关实地应用方面的具体细节此处不 再叙述。可参考由 ISOTC30 制订的“密闭管道中流体的测量”和由 ISOTC113 制订的“明渠中流体 的测量”两项国际标准 需要测量水流的三个方面是： a)水流方向； b)水流速度； c)流量。 192 水流方向 大多数的内陆水系，不言而喻其流动是不定向的，但是通航运河和排水渠道却不总是如此，其流向 因时间而有所变化。有关含水层中地下水流向的资料对于评价含水层污染结果以及取样钻孔地点的选 择是很重要的 在水处理过程中，水在池里的流动方式会影响其组分的混合及悬浮物的沉降，为此应考虑如何保证 采集到具有代表性的样品。 对于港湾和沿海水域，常常需要把测定水流方向作为取样程序中的一个重要组成部分。流向和流速 会有很大变化，这取决于气象条件及其它因素或条件对潮汐流的影响。 193 流速 水的流速对以下各方面很重要： a)计算流量(见 91)； b)计