湿地水质监测技术与方法

2011-04-01郑国臣

东北水利水电 2011年10期

刘巍，杨航，郑国臣，鲁雪

（松辽流域水资源保护局，吉林长春 130021）

湿地是水陆相互作用形成的特殊自然综合体。湿地与森林、农田一起并列为全球三大生态系统，淡水湿地被当作濒危野生生物的最后集结地。湿地因具有巨大的水文和元素循环功能，被誉为“地球之肾”，因具有巨大的食物网、支持多样性的生物而被看作“生物超市”，是自然界最具生产力的生态系统和人类最重要的生存环境之一。

1 湿地水样采取与监测技术

1.1 采样方法

采集沼泽、河流、湖泊、水库、蓄水池水样时，要考虑其水深和流量。表层水样的采集，可直接将塑料筒、塑料盆或采样器入水面下0.3～0.5 m处采样，采样后立即加盖塞紧，避免接触空气。深层水的采集，可用抽吸泵采样，并利用船、车等行至特定采样点，将采水管沉降至所规定的深度，用泵抽取水样即可。采集底层水样时，切勿搅动沉积层。海水的采集基本上类似于地面水的采集。地下水采集时，要用水泵先将观察井内原有的积水全部抽走，新渗出的水才可供采样检验之用。人工采样时，放入或提出采水器要轻、慢，尽量不搅动井水，以免混入井底和井壁杂质而污染水样。

1.2 采样时间和频率

采集的水样必须要有代表性，要能反映出水质在时间和空间上的变化规律。在湿地地表水常规监测中，为了掌握水质的变化，最好能一月采一次水样。一般常在丰、平、枯水期（或潮汛河流的涨落、平潮期）每期采样两次。如受条件限制，至少也要在丰水期和枯水期各采样一次。进行海域和滩涂调查时，采样的时间与次数可根据需要而定。如了解江河流入海口对污染的影响，至少应于河流的枯水期、丰水期及平水期各采样数次，采样时间一般选择小汛期的落潮时刻。如有需要也可统一规定在涨潮时观察与采样。地下水每年应按丰水期和枯水期分别采样。各地水期不同，应按当地情况确定采样月份。

1.3 水样采集量与现场记录

水样采集量由监则项目决定，不同的监测项目对水样的用量和保存条件有不同的要求，所以采样量必须按照项目要求分别计算，再适当增加20%～30%的过量。采样完成，加好保存剂后，要贴上样品标签。标签内容：编号、断面、采样点、添加保存剂种类与数量、监测项目、采样者、登记者、采样日期和时间等。另外，选择人员和接收人员都要签名。

1.4 水质物理化学特性的现场测定和描述

采样者到采样点后，首先要采集水样，对有条件进行现场监测的项目进行现场描述，以防变化。项目包括：水温、色度、臭味、pH、电导率、溶解氧、氧化还原电位等。底泥采样时要进行现场描述。如河流水深、断面、采样工具、层次、沉积物类型、厚度、颜色、臭味、生物现象等内容。

1.5 水样的保存

水样在保存过程中，可能会发生一系列的理化性质变化。如，金属离子可能与玻璃器壁发生吸附和离子交换；温度、pH都可能发生变化；溶解的气体可能损失或增加；微生物的活动可能使三氮盐（铵态氮、硝态氮、亚硝态氮）的平衡发生变化，也可能减少酚类或BOD的数值，以及把硫酸盐变为硫化物；余氯可能被还原变为氯化物；硫化物、亚硫酸盐、亚铁、碘化物和氰化物可能因氧化而损失；六价铬可还原为三价铬；色度、臭味、浊度可能增加或减少；钠、硅、硼可能从玻璃器中淋溶出来等。为避免或减少水样中的组分在存放过程中的变化和损失，部分项目要在现场测定，都分项目可进行水样保存处理后测定。水样保存的目的，是使水样的成分保持稳定不变。即不会受污染，也不会变质，或因被吸附而损失。实际上，至今还没有一个完善的保存方法能够完全制止水样物质、化学性质的变化，推荐的保存方法要求做到：①减缓生物的作用；②减缓化合物的水解和氧化还原作用；③减少组分的挥发和吸附损失。

保存措施多采用：①选择适当材器的容器；②控制溶液的pH值；③加入化学试剂抑制氧化还原反应和生化反应；④冷藏或冷冻以降低细菌活性和化学反应速率。

在水质污染监测中，经常遇到的情况是：水样中含有悬浮物，因而不能直接进行测定；水样组成复杂，某些组分会干扰待测组分的测定；待测组分的含量很低，所用的方法不能直接测出其含量。水样预处理的目的就是消除上述因素的影响，使水样能满足测定过程的要求。

2 湿地水质分析项目与方法

1）湿地水样分析包括水的物理指标分析和化学指标分析两种。水的物理指标如：温度、颜色、气味、浊度、盐度、电导率等属于感官形状指标。水的物理化学性质与温度有密切关系。水的溶解氧的饱和率，要求准确测定水的温度。水温测定必须在现场测定，其中表层水温测定采用0～100℃棒状水银温度计测定，专用于水温测定的金属外壳温度计可以将温度计提出水面观测而不会造成温度变化。

深层水温观测可采用深水温度计分层观测。水的颜色测定可以通过目视铂钴比色法，分光光度法测定。由于湿地水中常含有泥土、粉沙、有机物、无机物、浮游生物和其他微生物等悬浮物和胶体物质，使水体呈现浑浊。水体浊度增加不仅影响水的表现，而且妨碍阳光透射，影响水生植物正常的光合作用以及水生动物的生长等。水样浊度测定可用分光光度法和目视比浊法。

2）水溶液的电阻随着所含离子数量的增加而减小，电阻减小，则电导增加。电导的大小可反映水中离解物质浓度的高低，通过电导率的测定可以间接地推测水中离解物质的总浓度。电导率的测定常用电导仪。

pH是一项重要的湿地水质指标，它对湿地化学和生物化学反映有着重大影响。测定方法有酸度计法和比色法两种。

3）由于湿地水中存在着丰富的无机、有机物质和获得生物体，不断进行多种复杂的化学和生物化学过程，其中氧化还原过程占有重要地位。湿地氧化还原体系中，氧化系、铁体系、锰体系、硫体系、氢体系以及各种有机物体等，因为所处的状态不同，决定了水中氧化还原的状况。水体氧化还原状况可以用氧化还原电位表达，采用片状的铂金电极做指示电极，甘汞电极做参比电极，用电位仪测量。

4）湿地的水中含有丰富的有机物质，这些有机物质在微生物和氧的作用下，多数可以降解为CO2和水。若水中的有机物含量过高，会消耗大量溶解氧，使湿地生态系统功能受到损害，厌氧微生物繁衍，导致水质恶化。因此，测定溶解于水中氧的含量，能够反映水体受有机污染的程度。溶解氧的测定有化学法（碘量法）和膜电极溶解氧仪法。前者是目前广泛应用的标准方法，后者是简单快速的测定法。

5）湿地中的微生物在好气的条件下，会分解利用水中的有机物质，并消耗水中的溶解氧。通过测定生化需氧量，可以反映出水中能被微生物分解的有机物质的含量。由于微生物分解有机物是一个缓慢的过程，要把可分解的有机物质全部分解，需要20 d以上的时间，因此，生物需氧量的测定，要在20℃温度下培养5 d后测定，故称为BOD5。

6）许多湿地临近农田，农田径流常常携带一些微量养分进入湿地。其中氮、磷等元素导致水体富营养化，湿地具有一定的自净能力，因此，测定水中氮、磷等营养元素含量，不仅对了解湿地污染情况有重要意义，而且对研究湿地自净能力也有重要价值。水中含氮化合物测定主要有：氨氮、硝态氮和亚硝态氮3种。氨氮测定常用纳氏试剂光度法、苯酚一次氯酸盐光度法和气敏氨电极法。亚硝态氮一般采用重氮偶合光度法。硝态氮测定常采用酚二磺酸光度法、德氏合金还原—纳氏试剂光度法、紫外分光光度法和硝酸根离子选择电极法。

7）湿地水中存在的非金属无机化合物如：砷化物、硒化物、氰化物、氟化物、硫化物、氯化物、可溶性磷酸盐和硫酸盐等。这些化合物一般以阴离子形态存在于水中，容易被生物吸收或不甚稳定，也能在一定条件下转化为挥发性化合物。常用的测定方法有：化学法和光度法，离子选择电极法和离子色谱的应用已逐渐成为主要测定方法。

8）湿地水体中天然存在的各种微量的金属化合物，其中大部分对人和生物不仅无害，而且是必需的。水中的金属元素含量一般较低，对其测定须采用高灵敏度的方法。目前标准中主要采用原子吸收分光光度计法、阳极溶出法和光度分析法。