水质采样
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2023年3月18日发(作者：千字文全文解释)1
水质采样方案设计技术规定
GB12997-91
批准日期0000-00-00实施日期1991-08-09
水质采样方案设计技术规定
GB12997-91
Waterquality—Technicalregulationonthedesignofsamplingprogrammes
本标准是水质采样标准第一部分。
本标准等同采用ISO5667／1《水质——采样——第1部分：采样方案设计指导》。
1主题内容与适用范围
本标准规定了水(包括底部沉积物和污泥)的质量控制、质量表征、污染物鉴别采样
方案的原则。
第一篇采样目标的确定
2引言
本篇强调在进行水、底部沉积物和污泥采样方案设计时必须考虑的比较重要的因
素。采样和检验的主要目的是测定其有关的物理、化学、生物和放射性参数。
在表征水体、底部沉积物和污泥的质量时，不可能检验其整体，必须采集样品，并
且要采取一切措施，预防样品在采集和分析的间隔内发生变化。当采集合悬浮固体
或者含难混溶的有机液体的多相样品时，还会遇到特殊的问题。
确定采样地点、采样时机、采样额率、采样持续时间、样品处理和分析的要求时主
要取决于采样目标。所以在设计采样方案之前，要首先确定采样目标。在设计采样
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方案时还要对详尽程度、适宜的精密度、以及表达形式和提供结果的方式也要给予
考虑，比如浓度或负荷、最大值和最小值、算术平均值、中位数等。此外，还要编
制有彦义参数的目录和确定相应的分析方法。它们将对采样和输送样品时的保护进
行指导。在保证获得所需资料的前提下，要注重效率。
采样目标可区分为以下三种(详见第14章)：
a.质量控制检测
需要进行短期过程的校正时由管理部门决定。
b.质量特性检测
用于表明质量，多数情况作为研究项目的组成部分，以达到长期质量控制目的或指
出发展趋势。
c.污染源的鉴别
采样方案的目标可由质量特性检测变为质量控制检测，比如，当硝酸盐浓度接近限
值时需要提高采样频率，这样就可由较长时期的质量表征变为短期的质量控制方
案。
3要求
要求可分为以下两类：
3
3.1一般要求
在选定的测点(例如水体的表面或里层)确定特定参数的浓度水平的数量级(或负荷)
或直观表达底部沉积物的特性。
3.2特定要求
详细地确定整个或部分水体中所研究的物理或化学参数的浓度水平或者负荷分布
及有意义的生物种类。通常把这些参数变化的研究与时间、流量、工厂工艺、气候
条件因素等结合考虑。
还可以细分为以下更具体的采样情况：
a.测定水对某种用途的使用性。如检验井水能否用作冷却、锅炉给水、工艺用水或
者饮用水。
b.研究排放污染物（包括偶然泄露）对所承受水体的影响。排放污染物除了增加污
染负荷外，还导致其他反应，如化学沉淀或产生气体等。
c.评价水、污水、工业废水处理厂的性能和管理。比如，评价进入废水处理厂负荷
的波动和长期的变化；测定处理过程各阶段的处理效率，提供净化后水的质量数据，
控制使用净水剂的浓度；控制那些可能损害企业构筑物或设备的物质等。
d.研究河口淡水径流和海水对河口环境的影响，提供混合类型及因潮汐和淡水流动
的变化引起咸淡分层情况的资料。
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e.测定工业生产过程中产品的损失。这些资料对评定全厂物料衡算、测量废水排放
量都是需要的。
f.测定锅炉水、蒸汽冷凝水和其他回水的质量。对这些水是否能用于预定目的可行
性做出评价。
g.调节工业冷却水系统的运行操作，使水得到最佳利用，与此同时，尽量减少锅垢，
把腐蚀降低到最低限度。
h.研究大气污染物对雨水质量的影响。它为研究室气质量提供有价值的资料。它还
可以指出有些问题是否会发生。如暴露的电触点是否会出问题。
i.评价地面物质输入对水质的影响。这些影响或来自天然的存在中的物质，或来自
化肥、农药，或农业化学品的污染，或两者兼而有之。
j.评价底部沉积物的积集和释放对水体中或底部沉积物中水生生物的影响。
k.研究导流、河流调节，不同河流间河水的相互转移对天然水道的影响。比如，在
河水调节期间各种不同质量水体的比例在不断发生变化，导致河水质量被动。
l.评价水质在配水系统中发生的变化。引起这些变化的因素很多，比如：污染、从
新水源引水、生物的生长、水垢的沉积或金属的溶解。
在某些情况下环境状况是相当稳定的。可从简单的采样方案中获得需要的数据，然
而大多数监测点的质量特性在不断地发生变化。因此，要想得到理想的评价需要进
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行连续采样。虽然，连续采样不仅代价太高，而且在许多情况下也不现实。一些特
殊情况的采样方案详见第4章。
4与可变性有关的特殊考虑
4.1当待测水质项目的浓度出现大幅度、急剧的变化时所要求的采样方案是复杂的。
这些变化可由温度的极端变化、流态、污水厂运行状况所引起。除非有特殊需要，
应避免在系统的边界或靠近边界部位采样。
4.2评价一个大的集水面积是很复杂的，即使浓度变化缓慢，而且变化不大显著时，
也是这样。
4.3消除或减少由采样过程本身造成待测水质项目浓度的变化，要求在采样至分析
期间把变化降低到最低限度。
4.4如果待测水质项目在采样和检验期间稳定，能很好地反映整个周期内平均组成
的最好指标。但是混合样对确定瞬时峰值的情况价值不大。
第二篇采样点的选择
5引言
本篇论述采样实践中所遇到的各种情况和它们对选择采样点所产生的影响，鉴于安
全防护的重要性和普遍性，在各种情况下都要重视安全。本篇予以专门论述。
6
6一般的安全预防措施
6.1在水体和底部沉积物中进行采样时，会遇到各种危害人体安全和健康的情况。
为了保护人体不受伤害，要采取措施避免吸入有毒气体，防止通过口腔和皮肤吸收
有毒物质。
负责设计采样方案和负责实施采样操作的人员，必须考虑相应的安全要求。在采样
过程中采样人员要了解应采取的必要的防护措施。
6.2为了保证工作人员、仪器的安全，必须考虑气象条件。在大面积水体上采样时，
要使用救生圈和救生绳。在冰层覆盖的水体采样之前，要仔细检查薄冰层的位置和
范围。当采用水下整装呼吸装置或其他潜水器具时，则应经常检查和维护这些器具
的可靠性。
6.3采样船要坚固，在各种水域中采样时都要防止商船和捕捞船支靠近。例如：要
正确使用信号旗，以表明正在进行的工作性质。
6.4尽可能避免从不安全的河岸等危险地点采样，如果不能避免，要采取相应的安
全措施，并注意不要单人行动。
6.5要选择任何气候条件下都能方便地进行频繁采样的地点，在某些情况下必须考
虑到可能的自然危害，如有毒的枝叶、兽类和爬行动物。
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6.6安装在河岸上的仪器和其他设备，为了防止洪水淹没或破坏行为，需要采取适
当的防护措施。
6.7为了防止一些偶然情况的出现，如：一些工业废水可能具有腐蚀性，或者含有
有毒或易燃物质，污水中也可能含有危害的气体、微生物、病害或动物，如变形虫
或蠕虫。在采样期间，必须采取一些特殊的防护措施。
6.8当采样人员进入有毒气体环境中时，要使用气体防毒面具、呼吸、苏醒器具和
其他安全设备。此外，在进入封闭空间之前，要测量氧气的浓度和可能存在的有毒
蒸汽和毒气。
6.9在采集蒸汽和热排放物时，需特别谨慎。应使用认可的技术。
6.10处理放射性样品要特别小心，必须采用专门的技术。
6.11在水中或者靠近水使用电动采样设备时有触电的危险。因此，在安排工业步骤、
采样点的选定、设备的维护保养时，防止这种危险的发生。
7采样的专门注意事项
7.1采样方案的设计
根据不同的采样目的，采样网络可以是单点也可扩展到整个流域。一个干流网络应
包括潮区界以内的各采样点，较大支流的汇入口和主要污水或者工业废水的排放
口。
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在设计高质量的采样网络时，通常要做好主要水文站的流量测量（见第四篇）。
7.2采样点的定位
只有固定采样点位才能对不同时间所采集的样品进行对比。
大多数河流的采样点可参照河岸地貌特点标定。
确定非封闭海湾以及海岸边的采样点时寻找容易识别的固定目标作参照。在船上采
样，使用仪器为采样点定位。可以使用地图或其他一些标准图表定位。
7.3水流的特征
从充分混合的湍流中取样最为理想。只要有可能就要把层流诱发成湍流。但是诱发
的湍流会引起某些检测项目浓度的变化，采集测定溶解气体，易挥发物质的样品时，
不能把层流诱发成湍流。
7.4水流的特征随时间变化
水流可从展流变成湍流，反之亦然。可能出现从本水系的其他部分流来的逆流水能
给采样点带来污染。
7.5流体的组分随时间变化
流体的组分是变化的，随时可能出现不连续的“团状”物，如可溶性污染物、固体物、
挥发性物质，或者漂浮的油层膜。
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7.6从管道中采样
用适当大小的管子（如：抽取多相液体时，管的最小公称内径为25mm）从管道中
抽取样品。液体在管中的线速度要大，足够保证液体呈湍流的特征，避免液体在管
内水平方向流动。
7.7液体的性质
液体可能具有腐蚀性和磨蚀性，因此要考虑使用耐腐蚀和耐磨材料。对于长期采样，
可寻找一种容易替换，对样品无显著污染的配件，以代替昂贵的耐化学腐蚀的仪器
设备。
7.8采样系统内出现的温度变化
采样系统内长期或者短期内的温度变化可能引起样品性质的变化，这种变化可能影
响到采样设备的使用。
7.9测定悬浮固体物的采样
悬浮物可以分散在遍及液体深度的任一部位。如果可能，可借湍流条件使固—液混
合均匀；从理论上讲，线速度应足以引起湍流。采样应该在等动力下进行。如果做
不到，可在流体的整个断面上取一系列样品。应注意到，在采样期间，悬浮固体物
的位置分布在整个采样过程中可能发生变化。
7.10测定挥发性物质的采样
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采样泵的吸入高度要小，管网系统要严密。把最先抽出的样品放掉一部分，以保证
所采集的样品具有代表性。
7.11不同密度的混合水
在层流中，水困密度不同而产生分层，比如：在冷水层上面产生一个温水层，盐水
上面有淡水层。
7.12有害液体
必须注意有毒液体、有毒烟雾的出现，以及可能发生爆炸气体的积集。
7.13气象环境的影响
有时气象环境的变化给水质带来明显的差异。要注意这些变化，并在整理检测结果
时予以修正。
8天然水的各种采样情况
8.1降水
为化学分析而收集降水作品时，所选采样点应位于避免外界物质污染的地方。比如，
应避开烟尘、化肥、农药等污染。采样仪器最好放在草坪上。
如果样品被冻或者含有雪或雹之类，最好用电加热器为采样漏斗加热保温。如果现
场无法进行加热保温，则可将全套设备移到高于0℃的低温环境解冻。
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8.2河口、沿海岸水体、海洋
8.2.1范围和深度
要明确被测水面的边界范围和考虑与邻近水面的相互关系。选择采样点采样部位时
应考虑到潮汐的流向以及风、海水密度、海底粗糙度、离海岸线的距离对潮汐流向
的影响。要考虑航行对水体流向和水质产生的影响。此外，还要研究局部排放对采
样所产生的影响。
8.2.2船只的使用
在适宜的气候条件下，在整个检测期间，应保证采样船能到达所要求的采样位置。
8.2.3冰覆盖层。在冻层下面和4℃水体顶部形成0～3℃的冷水层(约5mm)。由于
温度梯度明显，生物群体也可能分层。
8.3河流和溪流
8.3.1混合
如果在采样点存在着明显的束流或者分层，为了确定束流或者分层的性质和范围，
需要进行横向和纵向系列采样。
8.3.2选点
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要选择能提供有代表性样品的点。采样点应选在水质发生明显变化或者河流有重要
用途的地点，例如，采样点设在汇流口、主要排放或吸水处。在溢流堰或只产生局
部影响的小排出口通常不布点。
测点最好选在可得到流量数据的地点。水质监测设备可安装在河流水文站。
在汇合点从支流中采样时要特别小心，要避免混入来自主河道的水。当监测排出液
对水体产生影响时，就要在排放点的上、下游同时采样。要认真研究排放水和承纳
水的混合情况及混合对下游所带来的影响，在下游采样要延伸适当距离，以便评价
排放对水体的影响。
8.3.3潮汐河段
涨潮和落潮时采样点的布设不同。
8.4运河
通常，对河流的研究大体上适用于运河，但要特别注意下述因素。
8.4.1流量
水流的方向是可变的。流速可能发生明显的变化。流量的变化取决于航运的频繁情
况(船闸起闭次数)和气象条件的变化等，前者的影响大于后者。
8.4.2分层和束流
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静止状态时，运河中的分层和束流比河流明显。而当船只驶过的短时间内，水质，
特别是悬浮固体的浓度发生明显的变化。
8.5水库和湖泊
除了人口外，还要在所有有用的泄水点和泄水深度采样。水体有热分层，其不同深
度可能存在明显的质量差异。生态研究需要更详细的采样方案，而且还需要流量和
气象资料。
8.6地下水体
8.6.1被抽出的地下水
尽管从个别采样点所采样品不能代表整个含水层的质量，但在评价水能否适用于某
种用途时，样品只能来自个别采样点。
8.6.2含水层水
为了评价蓄水层的水质采样时，只要有可能，要在采样前把取样井或钻孔中的存水
抽出。井和钻孔中的水也会分层，为了评价分层情况需要采取附加样品，并要记下
地下采样深度。
并和钻孔的套衬材料易腐蚀，采样之前要进行彻底抽吸，清除系统中积集的腐蚀产
物。
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在含水层的各个预定深度采集代表性样品时，对监测井的每一层深度或者那些分散
井眼的每一层深度，应使用采样管采样。
8.7河流、河口、海洋、湖泊和水库的底部沉积物
所制定的采样方案应考虑到沉积物组分纵、横方向的变化，必须取得有关底部沉积
物的深度和不同深度上沉积物组成的数据。
采水样时的许多重要因素，如船只的使用，也适用于底部沉积物的采样。
底层通常是不均匀的。为了提供有代表性的评价参数，应保证采集足够数量的样品。
8.8饮水
8.8.1供水
在供水中检测消毒剂的残余量时，采样点应选择在全部反应完成之后和消毒剂的残
余量未发生任何损耗之前。比如，二氧化硫与过量的氯反应后监测余氯。
在供水中，为了常规生物检验需要采样，并遵从适当的预防措施。
通常，从与泵体连接的水龙头上采样。水龙头不应有附件，并能用火焰消毒。采样
管的材质可根据试验要求进行选择。如：铜管因导致水中铜离子的增加因而降低了
细菌计数。为了保证样品直接进入容器，容器应放在水龙头的下面对准龙头，但不
能与之接触。
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8.8.2配水池
应在尽可能靠近配水池的水龙头下采样。许多配水池的进水和出水使用同一个管
道。因此，只有当配水池管处于出水时才能采样。
8.8.3配水系统
从自来水用户所使用的水龙头上采样是最好的办法。采样前应移去龙头上的防溅湿
装置，采样时不能使用带有混合式的龙头。在干线和支线管道采样可利用消防栓和
冲洗处。此外，为细菌学检验采集样品时要特别小心。
8.8.4饮水处理过程中所产生的污泥
大多数饮水处理厂所生成的污泥为氢氧化铝或氢氧化铁，但也有一些处理厂产生石
灰软化泥或者生物污泥。这些样品可在凝聚槽混凝沉淀池内的不同深度采取，也可
在浓缩池内采取。因样品的特殊性在取出后几分钟内就会发生明显变化，因此采样
后要尽量少搅动，尽快检验。
8.9浴场
从天然浴场采样，按照水库和湖泊采样方法进行。使用循环水系统的游泳池，应该
从进口、出口和水体中分别采样。
9工业用水采样
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9.1上水
上水包括饮用水、河水、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。
9.2锅炉系统的水
9.2.1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。当存在悬浮固体时，取样之前应将采样管彻底清洗。
当测定水中溶解气体(如氧和二氧化碳)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。
9.2.2锅炉给水和锅炉火
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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。
9.2.3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。
9.2.4冷却水
主要有三类冷却系统：
a.敞开式蒸发冷却系统；
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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。
10工业废水
10.1采样点
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人孔采样。为了安全起见，最好把
人孔设计成无需人进入的采样点。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。
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。
10.2废水的性质
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在一些工业废水中（个别工厂不经稀释就直接排放）某些组分的浓度很难确定，需
要专门研究。例如，含石油或润滑油、高悬浮固体含量、强酸废水、易燃液体或气
体的废水。
当各种不同行业的废水排入同一公共管道时，为了采到符合要求的样品，要进行充
分的混合。
10.3工业用水和废水处理的污泥
处理工业用水所产生的化学污泥的范围很广，有些污泥含有毒金属，或放射性物质。
废水处理厂产生的生物污泥的采样详见（11.1.2）。采集这类样品时，要采取相应
的安全措施。
11污水和污水厂出水
进入污水厂的污水，处理过程各阶段的水以及处理后的出水都需要采样。
11.1采样点的选择
11.1.1液体
污水的组成随时间发生明显的变化，因此在一个过程的每个阶段选择采样点时，尤
其是在原水中采样时需要特别认真。污水可能蓄存在横截面很大的涵洞中，其组成
可随深度和沿涵洞直径发生很大变化。不同来源的污水可能混合不均，而且在低流
速下污水中的悬浮物可能沉降。为了确认这些变化，在选择采样点之前要实施一个
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预采样方案，由预采样获得的资料来决定常规采样点的位置。在许多情况下在不同
采样点需要采2个或3个常规样品，混合这些样品得到一个综合样。当表面有漂
浮物质时，如石油或者润滑油，不能按常规办法采样，而要从表层下面采样。原
污水常常需要过筛并将大的颗粒粉碎之后才能采样，以避免样品中出现大的颗粒。
不过，在使用自动采样器的地方，采样部位可选在预处理的上流断面，为防止堵塞
自动采样器。在采样器的入口安装滤网和小破碎机。
在处理广选择原污水的采样部位时，必须把工厂内部的回流液考虑在内。最好采集
两个样品，一个样品包括所有液体，代表工厂的总负荷，另一个样品不包括回流液，
用于衡量外源的负荷。如果实际上采集本到所述样品，可以用分别采样的办法计算
出污水的组成。
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样品。
由于原污泥和消化污泥均匀性差及存在有大颗粒物，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50mm。取样时间
间隔要短。当从池、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。
难于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。
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12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质，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坏的。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，按规定的流量起动，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。
第三篇采样频率和采样时间
13引言
通常需要水质可能发生变化全过程的资料，为此要不时的采样，使所采样品足以反
映水质及其变化，但也要考虑到代价要小。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。
14采样方案的类型
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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。
14.1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
显著偏离允许几率要大。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，但是合理的估价将能获得一个工作值，用
以推算采样频率。
14.2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：平均值或者中值表示结果的总趋势，标准偏差表示交率。这些结
果可以作为调查研究的一部分或者表征那些不需要控制，仅有长期控制意义的水质
项目。
14.3污染源调查方案
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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，是对本底或污染物
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
物出现的频率要高的多。
15统计研究
15.1采佯方案的确认
在任何采样方案中，只有在做好认真的准备工作之后，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学算出。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。
在以下15.2至15.5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。
15.2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。
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15.3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％。
15.4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X和标准偏差的估计值分别是算术平均X和
S，可按式(1)计算：
式中：Xi
——某一单位。
当n足够大时(见15.1条)，S的δ的数值差很小，并且由样本数n计算得到的X的
置信区间是X±K／n。其中K值由下表给出，K值取决于所采纳的置信水平。
置信水
平，％
99989590806850
K2.582.331.961.641.281.000.67
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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(2Kδ／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。15.5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：
式中：δ——频率分布的标准偏差。
如果要求的置信区间是均值的10％，所要求的置信水平是95％，均值的标准偏差
是20％，那么：
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因此：n≈61
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。
16异常的变化
在出现异常情况时，如制造厂的开工，河水的洪峰过程，或者各种藻类疯长时期，
必须提高采样频率。在预测长期变化趋向时，只有增加采样频率时，才可运用这些
采样结果。
17采样的持续时间和混合样品
在一个周期内，如果仅仅平均质量有意义，只要待测项目是稳定的，那么延长作品
的收集时间是有利的，并且采样周期最好与研究的周期相同。这个原则类似于制备
混合样品的原则。这两种方法减少了分析工作量，但却损失了对质量变化的了解。
第四篇水流的测量及其在水质方面的应用
18引言
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18.1总则
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，所以本篇不涉及测
量的具体细节。
流量测量包括三个方面：
a.流向；
b.流速；
c.流量。
18.2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。
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在河口和沿海水体中，经常需要测量水流方向并把它看作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。
18.3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。
18.4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
否可缺少的。
19水质控制中流量测量的必要性
19.1处理厂的负荷
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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。如果污水的数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。
19.2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。
19.3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。
19.4污染物质的迁移和转化的速度
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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，在确定一河流或河口地区的采样方案
时，要力图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，了解
污染物到达下游所需的时间对估价污染影响是极其重要的。
19.5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。
19.6地下水
在评价地下水源受污染的情况和转化的程度时，要求掌握地下水流动的方向和速度
的有关资料。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。
20水流测量方法
20.1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。
20.2测流向和流速可以使用：
a.浮标；
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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。
20.3流速的测量还可采用：
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。
20.4测定流量时可采用：
20.4.1流速的测量可按20.2条或20.3条所述，在一已知横截面积的明渠中进行。
20.4.2直接机械方式。例如采用翻斗或标准水表。
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20.4.3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:
a.用规准尺进行目测；
b.利用浮标、电阻变化、压力差、照相或声变方法进行自动测定。
20.4.4下列方法适用封闭管道测量：
a.通过文氏管颈部产生压力差；
b.通过孔板产生压力差；
e.扬水率乘以扬水时间；
d.电磁、超声波及其他技术。
20.4.5稀释测量。用于天然水系流量的现场测量。
附加说明：
本标准由国家环保局标准处提出。
本标准由中国环境监测总站负责起草。
本标准委托中国环境监测总站解释。
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起草人刘振庄。