第三节水质监测方案的制定
一、地面水质监测方案的制订
(一)基础资料的收集
在制订监测方案之前，应尽可能完备地收集欲监测水体及所在区域的有关资料，主要有：
(1)水体的水文、气候、地质和地貌资料。如水位、水量、流速及流向的变化；降雨量、蒸发量及历史上的水情；河流的宽度、深度、河床结构及地质状况；湖泊沉积物的特性、间温层分布、等深、线等。
(2)水体沿岸城市分布、工业布局、污染源及其排污情况、城市给排水情况等。
(3)水体沿岸的资源现状和水资源的用途；饮用水源分布和重点水源保护区；水体流域土地功能及近期使用计划等。
(4)历年的水质资料等。
(二)监测断面和采样点的设置
在对调查研究结果和有关资料进行综合分析的基础上，根据监测目的和监测项目，并考虑人力、物力等因素确定监测断面和采样点。
1、监测断面的设置原则
在水域的下列位置应设置监测断面：
(1)有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。
(2)湖泊、水库、河口的主要入口和出口。
(3)饮用水源区、水资源集中的水域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。
(4)较大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处；入海河流的河口处；受潮汐影响的河段和严重水土流失区。
(5)国际河流出入国境线的出入口处。
(6)应尽可能与水文测量断面重合，并要求交通方便，有明显岸边标志.
2、河流
(1)监测断面的设置原则:
①在确定的调查范围的两端应布设断面,
②调查范围内重点保护水域重点保护对象附近水域应设断面,
③水文特征突然变化处(支流汇入处)水质急剧变化处(污水排入处)重点水工构建物(取水口桥梁涵洞)水文站附近应设断面.
对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面，即对照断面、控制断面和削减断面。
①对照断面：
为了解流入监测河段前的水体水质状况而设置。这种断面应设在河流进入城市或工业区以前的地方，避开各种废水、污水流入或回流处。一个河段一般只设一个对照断面。有主要支流时可酌情增加。
②控制断面：
为评价、监测河段两岸污染源对水体水质影响而设置。控制断
面的数目应根据城市的工业布局和排污口分布情况而定。断面的位置与废水排放口的距离应根据主要污染物的迁移转化规律,河水流量和河道水力学特征确定.一般设在排污口下游500-1000m处.
③消减断面
指河流受纳废水和污水后,经稀释扩散和自净作用,使污染物浓度显著下降,其左中右三点浓度差异较小的断面,通常设在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上.水量小的小河流应视具体情况而定.
有时为了取得水系和河流的背景监测值,还应设置背景断面.这种断面上的水质要求基本上未受人类活动的影响,应设在清洁河段上.
注:当污染物排入河流中后,并不是立即完全混合,要经过一段距离才能达到完全混合,一般可以根据河水呈现的不同特点将河流分为上游河段混合过程段充分混合段.(画图)
上游河段:排放口上游的河段,
混合过程段:排放口下游至充分混合以前的河段,
充分混合段:污染物浓度在断面上均匀分布的河段.
其中最重要的是确定混合过程段的长度l
B----河流宽度,m
a----排放口到岸边的距离
u----x方向流速(断面平均流速)
g----重力加速度
H----平均水深
I----河流底坡或地面坡度
(2)断面上采样点的布设:
①断面垂线的确定
水面宽小于50m时, 只设一条中泓垂线;
水面宽50-100m时, 在左右近岸有明显水流处各设一条垂线;
水面宽为100-1000m时, 设左中右三条垂线(中泓左右近岸有明显水流
处);
水面宽大于1500m时, 至少要设置5条等距离采样垂线;
(较宽的河口应酌情增加垂线数.)
在利用以上规律布设垂线时,河流的断面必须是矩形或接近于矩形,如果断面形状十分不规则时,应结合主流线的位置,适当调整垂线的位置或数目.
②采样点的布设
当水深小于或等于5m时, 只在水面下0.3-0.5m处设一个采样点;
水深5-10m时, 在水面下0.3-0.5m处和河底以上约
0.5处各设一个采样点;
水深10-50m时, 设三个采样点,即水面下
0.3-0.5m处一点,河底以上约0.5m处一点,1/2
水深处一点;
(水深超过50m时,应酌情增加采样点数.)
注:三级的小河不论河水深浅,只在一条垂线上一个点取样.
思考:监测一段河流需要测试水样数量是非常庞大的
(10*5*4*25*3*5),如何设计出一套标签,将各个样品区分开来.
3.湖泊水库监测断面的设置
对不同类型的湖泊水库应区别对待.为此,首先判断湖库是单一水体还是复杂水体;考虑汇入湖库的河流数量,水体的径流量季节变化或动态变化,沿岸污染源分布及污染物扩散与自净规律生态环境特点等.然后按照前面讲的设置原则确定监测断面的位置:
(1)监测断面的设置原则:
①在进出湖泊水库的河流汇合处分别设置监测断面.
②以各功能区(如城市和工厂的排污口饮用水源风景游览区排灌站等)为中心,在其辐射线上设置弧形监测断面.
③在湖库中心,深浅水区,滞流区,不同鱼类的回游产卵区,水生生物经济区等设置监测断面.
(2)采样点位的确定
对于湖库监测断面上采样点位置和数目的确定方法和河流相同.如果存在间温层,应先测定不同水深处的水温溶解氧等参数,确定成层情况后再确定垂线上采样点的位置.
监测断面和采样点的位置确定后,其所在位置应该有固定而明显的岸边天然标志.如果没有天然标志物,则应设置人工标志物,如竖石柱打木桩等.每次采样要严格以标志物为准,使采样的样品取自同一位置上,以保证样品的代表性和可比性.
可考虑用方格布点法设采样点.
①垂线布设
a.大型湖泊水库:
污水排放量<50000m3/d一级1-2.5km2
二级 1.5-3.5km2
三级2-4km2
污水排放量>50000m3/d一级3-6km2
二三级4-7km2
b.小型湖泊水库:
污水排放量<50000m3/d一级0.5-1.5km2
二三级1-2km2污水排放量>50000m3/d0.5-1.5km2
②采样位置
水深<5m水面下0.5m处，但距底不应小于0.5m 5-10m水面下0.5m处，距底0.5m处各取一个点
10-15m水面下0.5m处，水深10m处，距底0.5m
处各取一个点
>15m水面下0.5m处，斜温层上下，距底0.5m
处各取一个点
(三)采样时间和采样频率的确定
为使采集的水样具有代表性,能够反应水质在时间和空间上的变化规律,必须确定合理的采样时间和采样频率,一般原则是:
(1) 对于较大水系干流和中小河流全年采样不少于6次;采样时间为丰水期枯水期和贫水期,每期采样两次.流经城市工业区污染较重的河流游览水域饮用水源地全年采样不少于12次;采样时间为每月一次或视具体情况选定.底泥每年在枯水期采样一次.
(2) 潮汐河流全年在丰枯平水期采样,每期采样两天,分别在大潮期和小潮期进行,每次应采集当天涨退潮水样分别测定.
(3) 排污渠每年采样不少于三次.
(4) 设有专门监测站的湖库,每月采样一次,全年不少于12次.其他湖泊水库全年采样两次,枯丰水期各一次.有废水排入污染较重的湖库,应酌情增加采样次数.
(5) 背景断面每年采样一次.
可以看到进行地表水体监测时,必须从宏观中观微观三个层次来考虑:
宏观定位:在一条河流上确定要监测的河段
中观定位:在确定的河段上再确定要采样的断面(对照断面控制断面消减断面)
微观定位:在各自的断面上确定采样点位.
例:涟源地区一座山底的煤炭资源特别丰富,有两家煤矿,黄禾岭煤矿和利民煤矿,由于煤矿中铁含量大,使得排放出来的污水含有大量的铁的氧化物,污染了山下的河流和稻田,通过监测,最后找到了事故的责任者.
二、水污染源监测方案的制定
水污染源包括工业废水源、医院污水源和生活污水源等。
在制订监测方案时，首先也要进行调查研究，收集有关资料，查清用水情况、废水或污水的类型、主要污染物及排污去向和排放量，车间、工厂或地区的排污口数量及位置，废水处理情况，是否排入江、河、湖、海，流经区域是否有渗坑等。然后进行综合分析，确定监测项目、监测点位，选定采样时间和频率、采样和监测方法及技术，制订质量保证程序、措施和实施计划等。
瞬时水样：有些工厂的生产工艺过程连续恒定，废水中的组分和浓度不随时间变化，这时可以用瞬时采样的方法。
平均混合水样：在一段时间内(一般为一昼夜或一个生产周期)，每隔相同的
时间分别采集等量的水，然后混合均匀而组成的水样。
平均比例混合水样：即在一段时间内，每隔相同的时间分别采样，然后按相
应的流量比例混合均匀而组成的水样；或在一段时间内，
流量大时多取，流量小
时少取，然后将所取水样混合均匀。
（一）采样点的设置
1．工业废水
（1）在车间或车间设备废水排放口设置采样点监测第一类污染物。
这类污染物主要有汞、镉、砷、铅的无机化合物，六价铬的无机化合物及有机氯化合物和强致癌物质等。
（2）在工厂废水总排放口布设采样点监测第二类污染物。
这类污染物主要有悬浮物、硫化物、挥发酚、氰化物、有机磷化合物、石油类、铜、锌、氟的无机化合物、硝基苯类、苯胺类等。
（3）已有废水处理设施的工厂，在处理设施的排放口布设采样点。为了解废水处理效果，可在进出口分别设置采样点。
（4）在排污渠道上，采样点应设在渠道较直、水量稳定，上游无污水汇入的地方。
（二）采样时间和频率
工业废水的污染物含量和排放量常随工艺条件及开工率的不同而有很大差异，故采样时间、周期和频率的选择是一个比较复杂的问题。
由于废水的性质和排放特点各不相同，因此无论是天然水水质还是工业企业废水和城市生活污水的水质在不同时间里也往往是有变化的。采样时间和频率的选取主要也应根据分析的目的和排污的均匀程度。一般说来，采样次数越多的混合水样，结果更加准确，即真实代表性越好。为了使水样有代表性，就要根据分析目的和现场实际情况来选定采样的方式。通常，水样采集的方式有瞬时水样、平均混合水样、平均比例混合水样等。
一般情况下，可在一个生产周期内每隔半小时或1小时采样1次，将其混合后测定污染物的平均值。如果取几个生产周期（如3－5个周期）的废水监测，可每隔两小时取样1次。对于排污情况复杂，浓度变化的废水，采样时间间隔要缩短，有时需要5－10分钟采样1次，这种情况最好使用连续自动采样装置。对于水质和水量变化比较稳定或排放规律性较好的废水，待找出污染物浓度在生产周期内的变化规律后，采样频率可大大降低，如每月采样测定两次。
城市排污管道大多数受纳10个以上工厂排放的废水，由于在管道内废水已进行了混合，故在管道出水口，可每隔1小时采样1次，连续采集8小时，也可连续采集24小时，然后将其混合制成混合样，测定各污染组分的平均浓度。
我国《环境监测技术规范》中对向国家直接保送数据的废水排放源规定：工业废水每年采样监测2－4次；
生活污水每年采样监测2次，春夏季各一次；
医院污水每年采样监测4次，每季度1次。
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