地表水环境监测中的采样技术与质量控制措施

一、 引言

地表水是人类赖以生存的重要资源，其水质状况直接关系到生态环境安全和人民健康[1]。随着经济社会的快速发展和环境保护要求的不断提高，地表水环境质量监测已成为保障水资源可持续利用的重要基础工作。地表水环境监测，作为获取水质信息的关键技术手段，其核心价值在于为环境质量评估、污染源解析、环境风险预警以及环境政策制定提供真实、可靠、可比的科学数据支撑。目前，尽管我国在地表水监测技术方面取得了一定进展，但由于采样方法多样、现场条件复杂以及质控体系不完善，导致部分监测数据存在误差影响数据的科学性和可比性。环境监测是环境保护当中重要的组成部分，通过有效的监测方式，能够获得更加可靠且准确的数据，同时也能为政府相关决策提供科学的技术支撑和数据支撑[2]。

二、采样技术

2.1 采样点布设

（1）代表性原则

采样点的布设直接影响监测数据的代表性和科学性[3]。水体采样点的布设应坚持“代表性优先”的原则，即采集的样品能真实反映被监测水体在特定时空范围内的水质状况。不同水体类型具有不同的水文和污染特征，因此采样点布设需结合水体功能、污染源分布、水动力特征等因素综合确定。以河流为例，常采用“断面布设法”，即在河流关键位置设置典型采样断面，包括：对照断面位于上游或远离污染源区域用于反映背景水质；控制断面布设于重点排污口下游用以监测污染物扩散状况；削减断面设置于污染治理工程出水口附近用于评估治理效果。

（2）垂向分层采样

在水体垂向结构显著的环境中，如湖泊、水库、深水塘等，水体由于热分层、营养盐富集或有机物沉积等因素可能呈现明显的上下层差异。此类水体采样应实施垂向分层采样策略，通常分为：表层（ 0～0.5m^⋅ ）；中层（水深中部）；底层（靠近水底 0.5m ）。每一层的样品需单独采集、单独保存不能混合处理，以免掩盖层间水质差异，尤其是底层常富集氨氮、重金属或缺氧区污染物，对生态风险评估具有关键意义。

（3）动态水体采样

对于动态性强的河流、排水沟等水体，其流速和流量变化直接影响采样的代表性。采样时应避开死水区（如回水弯、障碍物下方）、湍流区（如跌水段、乱石区域），选择水流相对平稳且能代表整体水质的横断面中部或三分之一水宽处取样。在水流变化剧烈时，建议同步监测水流速度和流量，为采样数据提供解释依据。

2.2 采样方法

采样方法是采样技术的核心内容之一，应根据水体性质、监测目的与实际条件进行合理选择。

（1）瞬时采样

瞬时采样是指在某一时间点采集的水样，适用于水质相对均匀、污染源稳定、水文条件平稳的水体，如湖泊、封闭水库、地下水等。该方法操作简便，常用于常规监测或补充采样中。但在水质日变化或污染波动剧烈的场景中，其代表性较弱。

（2）混合采样

当需评估某一时间段或空间范围内水质平均状态时，应采用混合采样方式：

时间混合：如24 小时定时采样，将多个不同时段水样等比例混合，反映全天水质平均值适用于受周期性排污影响的水体；

空间混合：在断面横向设多个采样点，按比例混合获得断面平均水质，适用于宽河道或横向污染分布不均的情况。

（3）自动采样

在连续监测、应急响应或突发污染事件中，传统人工采样存在效率低、响应慢等问题，需借助自动采样仪进行实时采样。该设备可设定采样间隔、触发条件（如 pH 超限）、采样体积等参数实现全天候运行。然而，自动采样必须配备制冷系统、避光系统防止水样变质；同时应定期对设备进行校准、比对采样确保数据准确。

2.3 采样设备与容器

合理选用采样设备与样品容器是保证样品完整性与分析准确性的关键环节，在采样步骤流程设计的过程中，容器设备的选择最为关键[4]。

（1）采样设备选择

采样设备必须避免对样品造成污染、吸附或反应。常用设备包括：不锈钢采水器耐腐蚀、易清洗，适用于多种水质；聚乙烯采样瓶用于一般化学指标、营养盐等；棕色玻璃瓶专用于光敏性强的有机物如石油类、挥发性有机物（VOCs）；酸洗瓶专用于重金属采样采样前需用硝酸酸化并密封。河流采样可使用杆式采样器或带阀采水瓶，深水体则需使用水深定位采样器，确保采样深度精准。

（2）容器清洗与预处理

所有采样容器在使用前必须进行严格清洗。常规项目容器用去离子水反复冲洗后，再用待测水样“润洗”2＼～3 次，以降低交叉污染风险。对于痕量分析、有机污染物、微生物项目，则需采用特殊预处理方法，如无菌、高温灭菌、酸洗、洁净装填等。现场操作中应避免手部直接接触瓶口或内壁确保样品原始状态。

2.4 现场记录

现场记录是采样质量保证的重要环节，所有监测信息应完整、真实、可追溯，具体包括：基本信息是采样日期与时间、采样人员、样品编号；环境参数是水温、pH、溶解氧（DO）、电导率、浊度、氧化还原电位（ORP）等；现场条件包括天气状况、水体颜色与气味、漂浮物、有无排污口等；采样位置有经纬度坐标、采样点编号、距离岸边距离、水深、流速记录；样品处置信息是保存方式（如冷藏）、预处理（如过滤、酸化）、运输时间与接收记录。

三、质量控制措施

3.1 采样前质量控制

在现场采样的实际开展之前，需要做好诸多方面的准备工作[5]。

（1）采样计划制定

科学的采样计划是开展有效监测的前提，应依据监测项目的目标、类别和评价要求明确以下要素：一是采样目的，例行监测、执法取证、污染追踪或环境影响评价；二是监测指标与频次，如营养盐、COD、重金属、有机物、微生物等；三是采样方法与断面设置，参考水体功能区划与技术规范布设；四是执行标准，应遵循《HJ 494-2009》《HJ 495-2009》等国家或行业技术规范。

（2）采样设备校准

现场采样涉及多种精密仪器与容器，如多参数水质仪（pH、电导率、DO）、采样瓶、水深采水器等，必须在出场前进行功能测试和校准：仪器如pH 计应通过标准缓冲溶液 （pH4.00 、7.00、10.00）校准；DO 仪需进行空气饱和水校准或零点校准；流速计、浊度仪等应定期送检并具备有效检定证书；采样器材清洁无污染，采样瓶应标注种类、使用范围及预处理状态。

（3）空白样设置

设置空白样是识别和控制交叉污染的重要手段常用空白样类型包括：运输空白，运输途中未开启的清水瓶，评估运输过程是否引入污染；现场空白，现场操作中未经水样接触的瓶体，用以判断环境空气或操作是否污染；设备空白，用待测水体冲洗设备后的样品，用于判断采样器是否洁净。

3.2 采样过程控制

（1）避免污染操作

操作人员应佩戴一次性无粉手套，避免手部直接接触样品容器内壁或瓶盖内侧；使用前的采样容器必须经预处理并用待测水样润洗 2＼～3 次；每个采样点应使用独立采样器或彻底清洗后再使用，避免不同样品间交叉污染；采样时注意站位方向顺水、避开采样器阴影及浮游物干扰。

（2）样品保存措施

不同监测项目对样品稳定性要求不同，采样完成后应立即采取相应措施：重金属类采样后立即加入分析纯 HNO₃调节 pH<2 ，防止金属离子吸附或沉淀；有机污染物需避光密封，使用棕色玻璃瓶并置于4℃冷藏箱中保存；微生物类样品应无菌采集，4℃避光保存，24 小时内完成分析；营养盐类避免高温和暴露短期保存应低温、密封条件下进行。

（3）采样顺序与交叉污染防范

在多点位采样任务中，需按照“由低浓度到高浓度”顺序进行，防止高浓度污染物残留影响后续采样结果。对于污染源排口、化工区等高风险区域，应单独使用采样器具并设置专门人员采集。此外，VOC 类或含氰废水等特殊样品，应单独布控专用瓶、保温箱及运送通道。

3.3 运输与保存控制

（1）冷链运输机制

部分水质指标（如 CODMn、DO、粪大肠菌群等）对时间、温度、光照极为敏感，因此采样后必须立即投入冷链运输流程：使用移动冷藏箱控制在 4±2℃；光敏指标如光解农药、苯系物等需避光运输；所有样品应贴上防水标签、记录样品编号、指标类别与保存方式；

特别提醒：微生物样品须在6 小时内送达实验室并立即处理

（2）链式管理与记录

样品自采集至分析的全过程必须建立链式 custody 记录，确保溯源性与合法性。包括：样品标签应含采样点名称、编号、采样时间、项目编号；样品交接单由采样人与实验室签字确认，记录时间、温度、状态；样品流转台账详细记录样品去向、分析批次、异常情况。

3. 4 实验室分析质量控制

（1）空白试验与本底扣除

每一批次分析样品中应设置空白试验，包括实验用水空白、试剂空白和容器空白，分析结果用于背景值扣除。若空白值高于方法检出限，则需重做分析或更换试剂，防止误报。

（2）平行样设置

为监测实验重复性与精密度，应每批设不少于 10% 的平行样，其测定结果相对偏差（RPD）应控制在 ±20% 以内。超出限值需追查原因，调整操作或更换设备。

（3）使用标准物质验证

通过加入国家或国际认证的标准物质（CRM）对分析系统进行准确度校验。每批分析应至少使用一项相关标准物质，其测定值与证书值误差不得超过允许偏差范围。

（4）加标回收率实验

针对复杂基质（如污水、黑臭水体），通过加标回收试验评估分析方法对目标污染物的提取能力。加标回收率应控制在 80%～120% 之间，低于此范围则可能存在显著基质干扰需采用前处理优化措施。

3.5 数据审核与报告质量控制

（1）异常值判断与剔除

结合现场采样记录、天气变化、仪器校准记录等信息，对监测数据进行甄别，如：pH 与溶解氧矛盾（低pH 高DO 可能不合理）；营养盐浓度与透明度趋势不一致；同一断面多个指标同时高于历史极值。通过技术复核与专家判断，可判断是否为异常或测定误差。

（2）不确定度评估

监测报告中需对分析误差进行不确定度评估，明确指出采样误差、分析误差、仪器误差等来源，以便对结果进行科学解释与应用。

四、结语

地表水环境监测作为水环境保护和管理的重要基础，其数据的科学性和准确性直接关系到环境状况的真实反映及治理效果的评估。尽管我国地表水环境监测技术取得了显著进展，但仍面临采样自动化程度不足、质控体系尚需完善、数据管理信息化水平有待提升等挑战。展望未来，应加强自动采样设备的研发与应用，推动采样与监测流程的数字化转型，结合大数据和人工智能技术，实现数据质量的智能监控与动态调整。建立统一、标准化的质控体系和完善的数据共享机制，将有助于提升全国地表水监测网络的整体水平。

参考文献

[1]马国凤.浅谈环境监测中地表水检测存在的问题与对策[J].清洗世界，2025，41（2）：49-51

[2] 张 锐 . 地 表 水 环 境 监 测 中 的 采 样 质 量 管 理 浅 析 [J]. 皮 革 制 作 与 环 保 科技，2022，3（3）：35-3639

[3]徐志鹏.浅析地表水环境监测中的采样质量管理[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2024（2）：0090-0093

[4] 曹卫， 王陶芬. 地表水环境监测中采样质量管理分析[J]. 皮革制作与环保科技，2024，5（5）：85-87

[5]何玉荣.探讨环境监测现场采样的质量控制措施[J].环境与发展，2020，32（1）：171-171173