濕地水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)與方法

劉 巍，楊 航，鄭國臣，魯 雪

（松遼流域水資源保護局，吉林 長春 130021）

濕地是水陸相互作用形成的特殊自然綜合體。濕地與森林、農(nóng)田一起并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，淡水濕地被當作瀕危野生生物的最后集結(jié)地。濕地因具有巨大的水文和元素循環(huán)功能，被譽為“地球之腎”，因具有巨大的食物網(wǎng)、支持多樣性的生物而被看作“生物超市”，是自然界最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)和人類最重要的生存環(huán)境之一。

1 濕地水樣采取與監(jiān)測技術(shù)

1.1 采樣方法

采集沼澤、河流、湖泊、水庫、蓄水池水樣時，要考慮其水深和流量。表層水樣的采集，可直接將塑料筒、塑料盆或采樣器入水面下0.3～0.5 m處采樣，采樣后立即加蓋塞緊，避免接觸空氣。深層水的采集，可用抽吸泵采樣，并利用船、車等行至特定采樣點，將采水管沉降至所規(guī)定的深度，用泵抽取水樣即可。采集底層水樣時，切勿攪動沉積層。海水的采集基本上類似于地面水的采集。地下水采集時，要用水泵先將觀察井內(nèi)原有的積水全部抽走，新滲出的水才可供采樣檢驗之用。人工采樣時，放入或提出采水器要輕、慢，盡量不攪動井水，以免混入井底和井壁雜質(zhì)而污染水樣。

1.2 采樣時間和頻率

采集的水樣必須要有代表性，要能反映出水質(zhì)在時間和空間上的變化規(guī)律。在濕地地表水常規(guī)監(jiān)測中，為了掌握水質(zhì)的變化，最好能一月采一次水樣。一般常在豐、平、枯水期（或潮汛河流的漲落、平潮期）每期采樣兩次。如受條件限制，至少也要在豐水期和枯水期各采樣一次。進行海域和灘涂調(diào)查時，采樣的時間與次數(shù)可根據(jù)需要而定。如了解江河流入?？趯ξ廴镜挠绊?，至少應于河流的枯水期、豐水期及平水期各采樣數(shù)次，采樣時間一般選擇小汛期的落潮時刻。如有需要也可統(tǒng)一規(guī)定在漲潮時觀察與采樣。地下水每年應按豐水期和枯水期分別采樣。各地水期不同，應按當?shù)厍闆r確定采樣月份。

1.3 水樣采集量與現(xiàn)場記錄

水樣采集量由監(jiān)則項目決定，不同的監(jiān)測項目對水樣的用量和保存條件有不同的要求，所以采樣量必須按照項目要求分別計算，再適當增加20%～30%的過量。采樣完成，加好保存劑后，要貼上樣品標簽。標簽內(nèi)容：編號、斷面、采樣點、添加保存劑種類與數(shù)量、監(jiān)測項目、采樣者、登記者、采樣日期和時間等。另外，選擇人員和接收人員都要簽名。

1.4 水質(zhì)物理化學特性的現(xiàn)場測定和描述

采樣者到采樣點后，首先要采集水樣，對有條件進行現(xiàn)場監(jiān)測的項目進行現(xiàn)場描述，以防變化。項目包括：水溫、色度、臭味、pH、電導率、溶解氧、氧化還原電位等。底泥采樣時要進行現(xiàn)場描述。如河流水深、斷面、采樣工具、層次、沉積物類型、厚度、顏色、臭味、生物現(xiàn)象等內(nèi)容。

1.5 水樣的保存

水樣在保存過程中，可能會發(fā)生一系列的理化性質(zhì)變化。如，金屬離子可能與玻璃器壁發(fā)生吸附和離子交換；溫度、pH都可能發(fā)生變化；溶解的氣體可能損失或增加；微生物的活動可能使三氮鹽（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮）的平衡發(fā)生變化，也可能減少酚類或BOD的數(shù)值，以及把硫酸鹽變?yōu)榱蚧铮挥嗦瓤赡鼙贿€原變?yōu)槁然?；硫化物、亞硫酸鹽、亞鐵、碘化物和氰化物可能因氧化而損失；六價鉻可還原為三價鉻；色度、臭味、濁度可能增加或減少；鈉、硅、硼可能從玻璃器中淋溶出來等。為避免或減少水樣中的組分在存放過程中的變化和損失，部分項目要在現(xiàn)場測定，都分項目可進行水樣保存處理后測定。水樣保存的目的，是使水樣的成分保持穩(wěn)定不變。即不會受污染，也不會變質(zhì)，或因被吸附而損失。實際上，至今還沒有一個完善的保存方法能夠完全制止水樣物質(zhì)、化學性質(zhì)的變化，推薦的保存方法要求做到：①減緩生物的作用；②減緩化合物的水解和氧化還原作用；③減少組分的揮發(fā)和吸附損失。

保存措施多采用：①選擇適當材器的容器；②控制溶液的pH值；③加入化學試劑抑制氧化還原反應和生化反應；④冷藏或冷凍以降低細菌活性和化學反應速率。

在水質(zhì)污染監(jiān)測中，經(jīng)常遇到的情況是：水樣中含有懸浮物，因而不能直接進行測定；水樣組成復雜，某些組分會干擾待測組分的測定；待測組分的含量很低，所用的方法不能直接測出其含量。水樣預處理的目的就是消除上述因素的影響，使水樣能滿足測定過程的要求。

2 濕地水質(zhì)分析項目與方法

1）濕地水樣分析包括水的物理指標分析和化學指標分析兩種。水的物理指標如：溫度、顏色、氣味、濁度、鹽度、電導率等屬于感官形狀指標。水的物理化學性質(zhì)與溫度有密切關(guān)系。水的溶解氧的飽和率，要求準確測定水的溫度。水溫測定必須在現(xiàn)場測定，其中表層水溫測定采用0～100℃棒狀水銀溫度計測定，專用于水溫測定的金屬外殼溫度計可以將溫度計提出水面觀測而不會造成溫度變化。

深層水溫觀測可采用深水溫度計分層觀測。水的顏色測定可以通過目視鉑鈷比色法，分光光度法測定。由于濕地水中常含有泥土、粉沙、有機物、無機物、浮游生物和其他微生物等懸浮物和膠體物質(zhì)，使水體呈現(xiàn)渾濁。水體濁度增加不僅影響水的表現(xiàn)，而且妨礙陽光透射，影響水生植物正常的光合作用以及水生動物的生長等。水樣濁度測定可用分光光度法和目視比濁法。

2）水溶液的電阻隨著所含離子數(shù)量的增加而減小，電阻減小，則電導增加。電導的大小可反映水中離解物質(zhì)濃度的高低，通過電導率的測定可以間接地推測水中離解物質(zhì)的總濃度。電導率的測定常用電導儀。

pH是一項重要的濕地水質(zhì)指標，它對濕地化學和生物化學反映有著重大影響。測定方法有酸度計法和比色法兩種。

3）由于濕地水中存在著豐富的無機、有機物質(zhì)和獲得生物體，不斷進行多種復雜的化學和生物化學過程，其中氧化還原過程占有重要地位。濕地氧化還原體系中，氧化系、鐵體系、錳體系、硫體系、氫體系以及各種有機物體等，因為所處的狀態(tài)不同，決定了水中氧化還原的狀況。水體氧化還原狀況可以用氧化還原電位表達，采用片狀的鉑金電極做指示電極，甘汞電極做參比電極，用電位儀測量。

4）濕地的水中含有豐富的有機物質(zhì)，這些有機物質(zhì)在微生物和氧的作用下，多數(shù)可以降解為CO2和水。若水中的有機物含量過高，會消耗大量溶解氧，使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)功能受到損害，厭氧微生物繁衍，導致水質(zhì)惡化。因此，測定溶解于水中氧的含量，能夠反映水體受有機污染的程度。溶解氧的測定有化學法（碘量法）和膜電極溶解氧儀法。前者是目前廣泛應用的標準方法，后者是簡單快速的測定法。

5）濕地中的微生物在好氣的條件下，會分解利用水中的有機物質(zhì)，并消耗水中的溶解氧。通過測定生化需氧量，可以反映出水中能被微生物分解的有機物質(zhì)的含量。由于微生物分解有機物是一個緩慢的過程，要把可分解的有機物質(zhì)全部分解，需要20 d以上的時間，因此，生物需氧量的測定，要在20℃溫度下培養(yǎng)5 d后測定，故稱為BOD5。

6）許多濕地臨近農(nóng)田，農(nóng)田徑流常常攜帶一些微量養(yǎng)分進入濕地。其中氮、磷等元素導致水體富營養(yǎng)化，濕地具有一定的自凈能力，因此，測定水中氮、磷等營養(yǎng)元素含量，不僅對了解濕地污染情況有重要意義，而且對研究濕地自凈能力也有重要價值。水中含氮化合物測定主要有：氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮3種。氨氮測定常用納氏試劑光度法、苯酚一次氯酸鹽光度法和氣敏氨電極法。亞硝態(tài)氮一般采用重氮偶合光度法。硝態(tài)氮測定常采用酚二磺酸光度法、德氏合金還原—納氏試劑光度法、紫外分光光度法和硝酸根離子選擇電極法。

7）濕地水中存在的非金屬無機化合物如：砷化物、硒化物、氰化物、氟化物、硫化物、氯化物、可溶性磷酸鹽和硫酸鹽等。這些化合物一般以陰離子形態(tài)存在于水中，容易被生物吸收或不甚穩(wěn)定，也能在一定條件下轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性化合物。常用的測定方法有：化學法和光度法，離子選擇電極法和離子色譜的應用已逐漸成為主要測定方法。

8）濕地水體中天然存在的各種微量的金屬化合物，其中大部分對人和生物不僅無害，而且是必需的。水中的金屬元素含量一般較低，對其測定須采用高靈敏度的方法。目前標準中主要采用原子吸收分光光度計法、陽極溶出法和光度分析法。

3 減少誤差提高水質(zhì)分析數(shù)據(jù)的準確度

3.1 避免產(chǎn)生系統(tǒng)誤差

3.1.1 定義

系統(tǒng)誤差又稱恒定誤差，可測誤差或偏倚，指在多次測量同一量時，其測量值與真值之間誤差的絕對值和符號保持恒定，或在改變測量條件時，測量值常表現(xiàn)出按某一確定規(guī)律變化的誤差。

3.1.2 消除系統(tǒng)誤差的方法

1）測量前預先對儀器進行校準，并對測量結(jié)果進行修正。

2）用空白實驗結(jié)果修改測量結(jié)果，以消除實驗中各種原因產(chǎn)生的誤差。

3）標準物質(zhì)對比分析，方法有：一是將實際樣品與標準物質(zhì)在完全相同的條件下進行測定。當標準物質(zhì)的測定值與其保證值一致時，即可認定測量的系統(tǒng)誤差已基本消除。二是將同一樣品用不同反應原理的分析方法進行分析，以校正方法誤差。

3.2 消除隨機誤差

1）定義。隨機誤差又稱偶然誤差或稱抽樣誤差，是由測量過程中各種隨機因素的共同作用造成的。在實際測量條件下，多次測量同一量時，誤差的絕對值和符號的變化時大時小，時正時負，以不可測定的方式變化。隨機誤差，遵從正態(tài)分布。

2）消除的方法。要嚴格按照實驗條件和操作規(guī)程進行，增加測量次數(shù)。

3.3 避免過失誤差

1）定義。過失誤差也叫粗差。這類誤差是分析者在測量過程中發(fā)生不應有的誤差造成的。例如器皿不潔凈，錯用樣品，錯加試劑，操作過程中樣品損失，儀器出現(xiàn)異常未發(fā)現(xiàn)，錯誤讀數(shù)以及計算錯誤等。含過失誤差的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)常表現(xiàn)為“離群數(shù)據(jù)”，可按驗證方法，將其剔除。

2）清除過失誤差的方法：關(guān)鍵在于改進和提高分析人員的業(yè)務素質(zhì)和工作責任感，不斷提高理論與技術(shù)水平。