水质 采样方案设计技术规定（续）
6 工业用水的采样情况
6.1 上水
上水包括饮用水、河水和井水。由于水源不同，水质随时发生变化，但在给定的时间内，通常它们的组成是均质的。这些水通过一个普通的管道系统进入工厂，不存在特殊的采样情况。
当同时存在非饮用工业供水系统时，要用适当的标志加以区分，以避免搞错采样点。为了检查水是否可以饮用，要准备一些采样设备。
如果需要各水体混合物的质量数据，采样之前必须保证水体充分混合。
6.2 锅炉系统的水
6.2.1 处理厂的水
在处理厂的设计阶段，应仔细考虑采样点的方位、各处理阶段过滤池的进口和出口的采样设备。当存在悬浮物时，取样之前应将采样管彻底清洗。
当测定水中溶解气体(如氧或二氧化碳)采样时，为了避免逸失必须使用特殊的采样技术。如果使用除气塔洗除二氧化碳，那么在随后的样品处理中就要避免二氧化碳的逸失或补充。采样管应完全浸没于水中，避免吸进气体。
6.2.2 锅炉给水和锅炉水
在蒸汽冷凝循环系统的许多采样点上采集的水样只含有痕量待测物质。因此，要特别小心，避免从采样到分析过程中样品受到污染。
通常的采样系统用不锈钢制成，采样系统要有完善的结构，能经受住所承受的运转压力。如果用长采样管采集高温高压锅炉给水，为了安全，最好在靠近采样点的地方冷却采样管中的样品。
当用物理和化学方法除气时，通常需设两个采样点，一个在加化学药品之前，检验物理方法除气效率，在第二个点检验总的除气效率。
所设计的锅炉采样点要保证能采到锅炉水的代表性样品。对于某些分析如痕量金属，它们可能部分或全部的以颗粒形式存在，在这种情况下应该使用等动力采样探头。
6.2.3 蒸汽冷凝水
在工业上控制蒸汽的质量非常重要。通常需要从蒸汽冷凝液的回路上，过热蒸汽或者加压湿蒸汽中采样。所使用的采样探头，附有不锈钢冷却器。要注意防止采样和分析期间样品受到污染。
6.2.4 冷却水
主要有三类冷却系统：
a)敞开式蒸发冷却系统;
b)直流式(单程式)冷却系统;
c)闭路循环冷却系统。
在敞开式蒸发冷却系统中，进水和循环水通常都要采样，通常在进水口设一个采样点就够了。但是就冷却系统本身而言，为了获得所需要的数据资料，则必须同时在几个点上采样。使用生物杀虫剂处理时，则直接在冷却塔的水池中采样。从理论上讲，最好的采样系统是等动力系统。
直流式冷却系统的采样点设在进水口和出水口处，闭路系统的采样点设在低处。
7 工业废水的采样情况
工业废水的采样必须考虑废水的性质和每个采样点所处的位置。通常，用管道或者明沟把工业废水排放到远而偏僻、人们很难达到的地方。但在厂区内，排放点容易接近，有时必须采用专门采样工具通过很深的入孔采样。为了安全起见，最好把入孔设计成无须人进入的采样点。从工厂排出的废水中可能含有生活污水，采样时应予以考虑所选采样点要避开这类污水。其中，第一类污染物的采样必须在车间出水口或预处理出水口。
如果废水被排放到氧化塘或贮水池，那么情况就类似于湖泊采样。
8 污水和污泥
8.1 污水
第一类污染物采样点位一律设在车间或车间处理设施的排放口或专门处理此类污染物设施的排口。
第二类污染物采样点位一律设在排污单位的外排口。
进入集中式污水处理厂和进入城市污水管网的污水采样点位应根据地方环境保护行政主管部门的要求确定。
污水处理设施效率监测采样点的布设：
a)对整体污水处理设施效率监测时，在各种进入污水处理设施污水的入口和污水设施的总排口设置采样点。
b)对各污水处理单元效率监测时，在各种进入处理设施单元污水的入口和设施单元的排口设置采样点。
8.2 污泥
需要在沉淀池、消化池、氧化塘或者干燥床采集污泥样品。
由于原污泥和消化污泥均匀性差且存在有大颗粒物，所以采样时相当困难。
用导管采样时，为了减少堵塞的可能性，采样管的内径不应小于 50 mm。取样时间间隔要短。当从沉淀池、消化池、氧化塘或者干燥床采样时，要从各种深度和位置采集大量样品。难以接近的采样点采用专门设备。
对于以上各种情况，适宜用统计学方法确定采样频率。
9 暴雨污水和地面径流
出现暴雨污水和地面径流排放时，接纳水道的流量很大，有效稀释相当大，暴雨污水的溢流可以控制。由于种种原因，地表径流可能被污染，甚至当水道内水流很大的情况下，溢流对水道内的水质也构成严重威胁。
由于暴雨污水和地面径流的排放具有间歇性，在排放期内质量变化非常明显，因此给采样带来一些特殊的问题。由于对污水管道或者不渗水表面的冲刷，最初排放出来的污水水质是很差。在这种情况下，最好使用自动采样装置。自动采样装置有许多优点，它定时采样，按规定的流量启动，能够采到有代表性的样品。在许多情况下，希望按流量的比例采样。通常暴雨污水中的固体物未达到浸渍化和沉降，性质非常不均匀，给采集有代表性的样品带来困难，同时也增加了阻塞设备的可能性。在选择采样技术和采样设备时对这一点要认真考虑。必须收集整个调查期间的有关降水量和必要的气温资料。
10 采样频率和采样时间
通常需要水质可能发生变化的全过程的资料，为此要不时地采样，使所采样品足以反映水质及其变化，但也要考虑到成本要小。相反，按主观想象确定采样频率或者仅从分析和采样的工作量考虑，会导致盲目采样或过于频繁的采样。当非正常状态出现的时候，有必要增加采样的频次，例如，在植物开始生长的过程中或者在一条河的涨潮期和水华时期等。为了统计长时间的发展趋势，需要增加采样的频次，这样采集的样品结果才是可以利用的。
10.1 采样方案的类型
采样方案有质量控制、质量表征和污染源鉴别三种类型，用于质量控制的检测可用于质量表征，反之亦然。
10.1.1质量控制方案
质量控制通常就是对一个或几个规定范围的环境要素的浓度进行检查。检查结果决定是否要即时采取措施。所确定的采样频率要比连续测量之间出现的超过控制限的显著偏离允许概率要大。确定采样频率的两个基本因素是：
a)在预期条件下，偏离的大小和持续的时间;
b)在预期条件下，出现偏离的概率。
通常，对这些因素只能给出近似的定义，但是合理的估计将能获得一个工作值，用以推算采样频率。
10.1.2质量表征方案
这些方案是针对评价一个和比较多的统计参数，这些参数表明在某一期间内的浓度及其变化。例如，平均值或者中位值表示结果的总趋势，标准偏差表示变化范围。
10.1.3污染源调查方案
编制这些方案是为了测定不知来源的污染排放物的特征。通常，对本底或污染物性质的了解是编制方案的基础。污染出现的周期与采样频率要一致。
污染源调查采样方案不同于质量控制、质量表征的采样方案，它的采样频率比污染物出现的频率要高得多。
10.2 地表水水质采样确定采样频次的原则
依据不同的水体功能、水文要素和污染源、污染物排放等实际情况，力求以最低的采样频次，取得最有时间代表性的样品，既要满足能反映水质状况的要求，又要切实可行。
采样频次与采样时间
(1)饮用水源地、省(自治区、直辖市)交界断面中需要重点控制的监测断面每月至少采样一次。
(2)国控水系、河流、湖、库上的监测断面，逢单月采样一次，全年六次。
(3)水系的背景断面每年采样一次。
(4)受潮汐影响的监测断面的采样，分别在大潮期和小潮期进行。每次采集涨、退潮水样分别测定。涨潮水样应在断面处水面涨平时采样，退潮水样应在水面退平时采样。
(5)如某必测项目连续三年均未检出，且在断面附近确定无新增排放源，而现有污染源排污量未增的情况下，每年可采样一次进行测定。一旦检出，或在断面附近有新的排放源或现有污染源有新增排污量时，即恢复正常采样。
(6)国控监测断面(或垂线)每月采样一次，在每月 5—10 日内进行采样。
(7)遇有特殊自然情况，或发生污染事故时，要随时增加采样频次。
(8)在流域污染源限期治理、限期达标排放的计划中和流域受纳污染物的总量削减规划中，以及为此所进行的同步监测。
(9)为配合局部水流域的河道整治，及时反映整治的效果，应在一定时期内增加采样频次，具体由整治工程所在地方环境保护行政主管部门制定。
10.3 污染源污水监测的采样确定采样频次的原则
10.3.1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 2～4 次。因管理或执法的需要所进行的抽查性监测或对企业的加密监测由各级环境保护行政主管部门确定。
10.3.2企业自我监测。工业废水按生产周期和生产特点确定监测频率。一般每个生产日至少 3 次。
10.3.3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。
10.3.4排污单位为了确认自行监测的采样频次，应在正常生产条件下的一个生产周期内进行加密监测：周期在 8 h 以内的，每小时采 1 次样;周期大于 8 h 的，每 2 h 采 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。根据管理需要进行污染源调查性监测时，也按此频次采样。
10.3.5排污单位如有污水处理设施并能正常运转使污水能稳定排放，则污染物排放曲线比较平稳，监督监测可以采瞬时样;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，混合样品的单元采样不得少于两次。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，以使混合样品更有代表性。
10.4 统计研究
10.4.1采样方案的确认
在任何采样方案中，只有在认真地做好准备工作之后，才能正确地确定采样时间和频率。为了提供统计技术需要的数据，在准备工作中要提高采样频率。如果水质容易发生变化，无论是随机的还是有规律的变化，所得到的值对于统计参数值，如平均值、标准偏差、最大值等仅为真实参数的估计值，两者之间有差异。在纯随机变化情况，估计值和真值的差值可用统计方法算出。差值随样品个数的增加而降低。在采样频率确定后，数据要定期检查，以便根据需要进行改变。
以下 10.4.2～10.4.5 各条中的论述是把一个统计方法应用于一个统计参数、平均值的例子，并假定正态分布是适用的。
10.4.2置信区间
实际上，n 个结果的平均值的置信区间 L 限定了一个范围，位于这个范围的真实平均值可在给定的置信水平上。
10.4.3置信水平
置信水平是在计算出来的置信区间 L 范围内，含有真实平均值的概率。由一个样品的 n 次结果计算出来的、浓度的均值为 X 的置信区间，意味着该区包含真实平均值 X 的机会是 100 次中有 95 次。在能有效采取大量系列样品情况下，该区包含 X 的频率接近 95%。
10.4.4置信区间的测定和样本数
对随机取样，样本数为 n，真实平均值的估计值 μ 和标准偏差 δ 分别用算术平均值 X 和 S 来代替，可按式(1)计算：
在选定的置信水平，为给定的置信区间 L 测定均值 X ，需要样品的数量为(2K δ/L) 2 。只有当 δ 已知时，此式才能成立。尽管 S 基于相当大的样品数，对 K 值不会有什么差别，但又采用估计值 S 时，需要较多的样品数。严格地说，当样品数小于 30 的时候，“K”应该被 t 值代替(t 值可以从 t 分布函数百分率表得到)。
10.4.5水质的随机变化和系统变化
随机变化通常既有正态分布又有对数正态分布，而系统变化可能是趋向性变化，也可能是周期性变化或者两者变化的复合，在同一个水体中不同的环境要素的变化性质是不同的。
如果随机变化占优势，尽管采样次数对质控目标可能是重要的，但对于统计学通常是不重要的。如果出现周期性变化，无论对整个检测周期，还是对要测的最大或最小浓度值，采样次数都是重要的。在整个趋向期间，采样次数应以大致相同的间距分开。对于上述每种情况所需样品的数量主要从统计学上考虑。如果不存在系统变化，或者与随机波动比较时又很小，那么需要采集的样品数量要足够大，才能满足给定条件下环境要素均值的允许误差。比如，如果应用正态分布，根据上述内容，在选定的置信水平下 n 个结果均值的置信区间由式(2)给出：
这表明，如测定周期为 1 个月，每天采两个样品，如果周期为 1 年，每星期采 1 ～ 2 个样品。
11 水流的测量及其在水质方面的应用
对污水和废水处理的控制及其用数学模型管理天然水体提高了流量测量的重要性。如不进行流量测量就不能评价污染负荷。本篇提出了在确定采样方案时，必须考虑的流量因素。然而，流量的测量通常不由水质检验专家进行，所以本文不涉及测量的具体细节。
流量测量包括三个方面：流向、流速、流量。
11.1 流向
大多数内陆水系，水流是不稳的，但流向是明显的，航道和排泄渠道水流的流向是随时间而变化的。掌握含水层中地下水径流的流向，对于评价含水层被污染的程度以及选择采样的位置都是很重要的。在废水处理过程中，处理池中水流动的模式影响到池中物质的混合和悬浮物质的沉降，要考虑到水流模式以确保所采集的样品具有代表性。
在河口和沿海水体中，经常需要测量水流方向并把它看做采样方案的主要部分。水流的方向和速度受潮流的影响，非常易变。而潮流又受到气象条件及其他因素的影响。
11.2 流速
流速是很重要的，可用以：
a )计算流量;
b )计算平均速度和迁移时间，就水质而言，迁移时间是指某一水团通过一定距离所需要的时间;
c )评价湍流影响及由流速导致的水体混合。
11.3 流量
流量指单位时间内流过某一点的流体的体积。有关流量的平均值和极限值的资料对废水、污水和水处理工厂的设计、运转以及为保护天然水系制定合理的质量极限是不可缺少的。
12 水质控制中流量测量的必要性
12.1 处理厂的负荷
评价工厂的处理负荷需要流量数据。流量数据可以在进入污水工程系统的排放点以及在污水厂内部测量得到。如果污水的流量或质量随时间变化，那么要确切估量工厂负荷，需要对排放量进行连续流量记录。至于混合样品，根据采样时间记录到的流量将样品按比例混合制成。公共下水道中废水的收费与排放污染物的质量和数量成比例。
12.2 稀释效应
要控制向公共污水管道排放有毒有害的物质，以免工作人员和污水管线及工艺过程受到危害，与此同时要充分利用提供的稀释条件。
在考虑排放对天然水道和水质限值可能产生的影响时，必须计算稀释能力。在上述情况下以及当系统中的其他污水所产生的稀释很小时，有关排放的数据非常有价值。
12.3 污染物通量的计算
通量的计算广泛地应用于确定允许排放量和评价河流宽窄对水质的影响。通量的计算是模拟整个河流和河口地区质量的基础。计算的依据是具有代表性的排放资料或者平均流量排放资料，而动态模拟技术需要连续流量数据的流量频率的测算。
12.4 污染物质的迁移和转化的速度
如果污染物的排放浓度随时间而变化，那么只有了解污染物从排放点迁移的速度才能正确估计污染物的扩散和降解情况。因此，在确定河流或河口地区的采样方案时，应尽量在沿河道流动的同一水体中采样。当污染物偶然泄漏进入水体时，掌握污染物到达下游所需的时间对评估污染影响极其重要。
12.5 与流量相关的待测物
发现某些水质待测物的浓度，如暂时硬度和氯化物，在某些情况下，通常在一定限度范围内与流速有关。如果掌握了流速和浓度的相关性，仅仅测量流速就能评价水中待测物。但要经常核查这种相关性是否发生变化。
12.6 地下水
在评价地下水源受污染的情况和转化的程度时，应掌握地下水流向、流速等相关资料。在评价地下污染时可以利用这些资料，从而避免了昂贵的地下水采样。
13 水流测量方法
13.1 测量可以是间断式的，如在河口用浮筒测量，在河流中使用直读式流量计;或者采用连续式的，如大多数排放流量计。
13.2 流向和流速的测定可以采用以下方法：
a )浮标;
b )浮筒和其他漂移物;
c )化学示踪剂(包括染料);
d )微生物示踪剂;
e )放射性示踪剂。
13.3 流速的测量还可采用以下方法：
a )直读式和自动记录式流量计;
b )流速仪;
c )超声波技术;
d )电磁技术;
e )气动技术。
13.4 流量的测定可采用以下方法：
a )在一已知横截面积的明渠中进行测定流速。
b )直接机械方式：如采用翻斗或标准水表。
c )在水流中的某一构筑物上，进行水位的测量，如在水道堰上测定水位。采用的方法有：用规准尺进行目测和利用浮标、电阻变化、压力差、照相或声变方法进行自动测定。
d )封闭管道中流量的测量：
1 )通过文丘里管颈部产生压力差;
2 )通过孔板产生压力差;
3 )扬水率乘以扬水时间;
4 )电磁、超声波及其他技术;
5 )稀释测量：用于天然水系流量的现场测量。
来源：环保部
