水质自动采样器采集水样的检测结果可靠性分析

邱小燕，刘海春

（扬州市职业大学，江苏 扬州 225000）

水质采样方法主要有人工采样与自动采样。水质自动采样器通过远程控制，实现定量、定时定量、定时流量比例和定流定量等多种方式采样及装瓶，减少了采样周期及劳动强度，实时性强，且可连接自动监测装置分析水质指标，在水环境监测中应用日渐广泛[1]。自动采样采集水样的保真性是水质分析监测工作的基础，通过两种方式采集水样，然后进行分析对比，人们可以判断自动采样系统的运行可靠性[2]。

1 水质自动采样器技术参数

水质自动采样器一般由控制单元、采水单元、水样分配单元、采样瓶和恒温单元等组成。在控制器的控制下，水样经过蠕动泵按设定程序定量采入指定的采样瓶中，并完成低温冷藏供实验室分析使用。

本研究中采用的水质自动采样器性能及采样程序符合《水质自动采样器技术要求及检测方法》（HJ/T 372—2007）、《水质 采样技术指导》（HJ 494—2009）、《水质样品的保存和管理技术规定》（HJ 493—2009）等标准规定的要求。

2 水样采集

自动采样较人工采样主要有以下几点区别。

2.1 采样位置不同

人工采样一般根据被测水体情况，综合考虑水深、水流断面面积和水力条件等因素，设置一个或多个采样点。自动采样器则安装在站房内，采样头位置固定且对水位有一定的要求，采样位置往往与人工采样不同。

2.2 采样环节不同

人工采样的中间环节较少，水样与采样器具接触面积小、时间短，不易造成水样污染，检测结果能较真实地反映水质状况。自动采样器按预定设置的采样模式，自动采集水样，直至定量注入采样瓶，最后将多余或滞留的水样排走并清洗管路，样品在采样系统中传送距离较长，与传送器具接触面积较大，水样中的污染物质易发生成分、含量的变化，导致检测结果与真实情况存在差距[3]。

2.3 设置过滤网

自动采样器采样头设置了过滤网，防止悬浮物堵塞采样管路，但部分物质被截留会影响检测结果。例如，悬浮物被截留，导致自动采集水样的COD检测结果偏低。

采集化工废水、印染废水以及生活污水的3家污水处理厂出水作为分析对象，采样前对人工采样器及自动采样器的采样头和取水管路进行清洗，人工采样位置选择在自动采样器采样头所处的同一水深相邻点位上，两种方式同时采集瞬时水样后当天送实验室用同种方法检测。

3 试验分析

3.1 检测指标及方法

化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）三个常规水质指标作为检测项目，检测执行的方法标准分别为《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》（HJ 828—2017）、《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535—2009）、《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB 11893—1989）。

3.2 检测结果

针对3家污水处理厂出水，采用两种采样方式，各连续采集6个水样，然后进行实验室检测，设定人工采样检测结果为真值，以相对误差在±15%以内的数据为比对合格数据，检测结果如表1、表2、表3所示。其中，自动方式和人工方式检测结果的单位均为mg/L。

表1 化工废水处理后出水自动采样与人工采样检测结果

表2 印染废水处理后出水自动采样与人工采样检测结果

表3 生活污水处理后出水自动采样与人工采样检测结果

3.3 检测结果分析

对比同时段、同位置的自动采样与人工采样样品检测数据，本研究得出以下结果。一是自动采样器采集的3类共18个水样检测结果总合格率分别为CODCr94.4%、NH3-N 66.7%、TP 88.9%。其中，NH3-N总合格率较低，因自动采样采集的样品不加盖存放于采样器内较长时间，造成氨氮的损失。二是自动检测结果大于人工采样结果，出现的比例分别为CODCr61.1%、NH3-N 50%、TP 77.8%。由于采样及分析工作在7月进行，气温较高，自动采样系统管路內受藻类污染，导致CODCr、TP检测结果偏大。

另外，自动采样采集的3类水样的前50%样品合格率分别为：CODCr88.9%、NH3-N 55.6%、TP 88.9%。后50%样品合格率有所提高，分别为：CODCr100%、NH3-N 88.9%、TP 88.9%。采样前虽然对采样器、采样头及采样管路进行了清洗，但是由于管线较长，人们需要充分清洗才能使采集的初始样品合格率增加。随着采集样品数量的增加，采样管路得到了进一步的清洗，后50%样品合格率提高。

4 提高自动采样器运行可靠性措施

水质自动采样与人工采样检测结果虽存在一定差异，但是人们可采取措施提高其运行可靠性，提高环境监测工作成效，充分发挥其在水质监控、污染源监督等方面的优势。一是样品留于采样器内开盖保存较长时间容易引起挥发性物质检测结果偏低，因此采样完成后尽快取出样品进行分析，样品保存及运输过程中应减少震荡、密闭瓶盖[4-5]。二是自动采样后还应检查每个样品中是否存在较大的颗粒物，如叶子、碎石块等，如果存在，应弃掉该样品，重新采集。三是在使用水质自动采样器进行采样前对采样头和采样管路进行充分清洗，自动采样器取水管路应选用机械强度高、化学及热稳定些好、内壁光滑易清洗的材料，从而尽量减少样品污染，还可在自动采样系统中设置专用于去除水生藻类滋生的臭氧发生器系统，定期对采样头及取水管路系统进行臭氧消杀。四是不定期采取自动和人工两种方式进行比对分析，若出现偏离，应及时分析原因进行纠正，保证自动采样器采集样品的可靠性。