底泥採樣方法

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  • 時間:2009/8/20 下午 03:35:00
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底泥採樣方法

 

一、方法概要

  底泥(Sediment)通常是黏土、泥沙、有機質及各種礦物的混合物,經過長時間物理、化學及生物等作用及水體傳輸而沉積於水體底部所形成。表面0至15公分厚之底泥稱表層底泥(Surface sediment),超過15公分厚之底泥稱為深層底泥(Deep sediment)(註1)。表層底泥之採樣可使用抓取式採樣器(Grab sampler)或鑽取式採樣器(Core sampler),深層底泥之採樣僅能使用鑽取式採樣器水器。

  底泥之採樣必須依其採樣目的,以及考量底泥、污染物質和現場周圍環境等特性而定。一般底泥之採樣可分為抓樣與混樣二種方式,抓樣係以單一樣品代表採樣點特定深度底泥中污染物濃度分佈情形;混樣為三個底泥樣品混合均勻後之樣品,代表該採樣點底泥中污染物之平均濃度值。本方法特針對上述兩種不同情況,說明底泥採樣設備、材料、採樣、樣品保存、安全方式、安全措施與品質管制等。

二、適用範圍

  本方法適用於河川、湖泊、水庫及港口等水體底泥之採樣。

三、干擾

(一)若所採底泥要分析揮發性有機物含量時,不可使用混樣方法,以避免發生待測物逸散而低估其含量。

(二)橋樑或碼頭如設有蛇籠或消波塊時則會影響水流及懸浮物之沉澱。

(三)採樣器材之交互污染會造成干擾,應避免之。

四、設備及材料

(一)採樣器材

1.採樣鏟:常用不銹鋼材質製品,或其表面具有塑膠、鐵氟龍塗佈者。規格大型者如水泥拌合用,小型者如園藝用。如樣品僅檢測重金屬時亦可使用塑膠材質之採樣鏟代替。

2.抓取式採樣器:

A:採樣杓─不銹鋼製(如附圖一)

B:艾克曼採泥器(Ekman dredge)市售商品,如附圖二。

C:幫能採泥器(Ponar dredge),市售商品,如附圖三。

D:同級品。

3.鑽取式採樣器或同級產品,如附圖四。

(二)樣品容器

1.廣口塑膠瓶或(厚)塑膠袋:容量 1 L 或以上之塑膠瓶,或耐重之塑膠袋(如至少 20 cm × 40 cm 可耐重 10 kg以上、厚度大於 0.1 mm之塑膠袋),適用檢測無機項目(如重金屬)之底泥樣品。

2.直(廣)口玻璃瓶:容量 500 mL,瓶蓋附鐵氟龍墊片之棕色玻璃瓶,適用於有機污染物檢測用。如為檢測揮發性有機物項目,則使用容積 125 mL以下(含)之直口玻璃瓶,採樣時玻璃瓶需裝滿底泥,不得留有空隙,瓶蓋附鐵氟龍墊片。若使用透明玻璃瓶,則裝入樣品後需有避光的措施。

3.不銹鋼盤或塑膠盤。

4.不銹鋼勺。

五、試劑

(一)試劑水:去離子蒸餾水或二次蒸餾水。

六、採樣及保存

(一)採樣位置選取原則

  採樣點除須考量現場採樣作業之可行性、方便性、經濟性及安全性外,採樣位置的選取應符合以下原則:

1.採樣地點應優先考慮能安全作業之處。

2.底泥之沉積與水流(Current )及流量(Flow)有關,河川之採樣應選擇流速小於0.3 m/sec,懸浮物易沈澱的地區,如彎道河段、河道變寬河段、河道束縮處上游河段、分叉型河段、分流河段及支流匯入河段;水庫、湖泊、河口及港口等水體之採樣點,應選該水域較深之處。

3.若擬採樣之附近有堤堰時或橋樑有消波塊或蛇籠保護橋墩時,均應在其上游選取緩流處採樣

4.選取之採樣點應避開不規則物堆積如消波塊或廢棄物等。

5.採樣站應盡量避在有施工及採砂作業之處。

6.港口採樣站應盡量避開岸邊有沉積物累積之處。

(二)採樣器材選取原則

  視水深及採樣目的需要,選取底泥採樣器材種類。一般使用抓取式採樣器收集表面底泥,用以分析水平之底泥特性分佈及瞭解近期沈積的底泥性質。鑽取式採樣器一般用在水道較深之河川及水庫湖泊,可採取較深層之底泥,可作為分析污染的垂直分佈,及瞭解底泥形成期間之污染特性。底泥採樣器材選取原則如下:

1.採樣位置水體水深小於1公尺,可涉水採樣者,使用採樣杓採樣。

2.採樣位置水體水深介於於1至10公尺,需利用膠筏採樣時,使用抓取式採樣器進行採樣。

3.採樣位置水體水深大於10公尺時,需利用膠筏採樣時或其它船隻,使用鑽取式採樣器進行採樣。

4.河川港口採樣時,水深大於10公尺時,同時遭遇強勁水流時,應使用足夠承受強勁水流之鑽取式採樣器採樣。

(三)樣品保存及運送

  檢測項目為有機污染物時,使用玻璃材質容器盛裝,而檢測無機污染物則以塑膠材質容器盛裝。另外對於光線敏感度高的物質,需盛裝在不透明的容器中或將容器以鋁箔紙包覆。將採好之底泥樣品置於4℃以下之冷藏櫃或冰箱運送,樣品送回實驗室後,放在4℃冰箱冷藏。若待測物為有機物時,樣品最長保存期限為14天,若待測物為無機物時,樣品最長保存期限為6個月。

(四)採樣安全注意事項

  採樣人員應該具有水上安全知識,在作業時領隊應嚴格要求隊員遵守安全規則及緊急事件連絡的方式。有關水上安全知識及相關安全要求如下:

1.採樣人員需穿著救生衣或備有其他救生裝備。

2.採樣人員在採樣時應有適當的防護設備保護。

3.採樣時至少要有二人同行。

4.水體流速超過1 m/sec時,禁止涉水勉強採樣。

5.橡皮筏採樣時,應用繩索固定,以免橡皮筏流走。

6.暴雨或洪水暴漲時,應即刻停止作業,改期再執行採樣。

7.河川底泥沉積過深時,應儘量避免涉水採樣。

七、採樣步驟

(一)抓取式採樣

1.採樣杓採樣

(1)選擇採樣位置水體水深小於1公尺,穿著連身涉水雨褲採樣。

(2)將採樣杓深入水底挖取底泥樣品,再將取出樣品全數倒入不銹鋼或塑膠的淺盤內。

(3)若為混樣,則用採樣杓取三次底泥樣品,每一底泥樣品先用肉眼觀察其外觀及顏色,若差異過大則丟棄重取。

(4)將三次底泥樣品等體積混合均勻,再裝入樣品容器內。

2.艾克曼採泥器(Ekman dredge)採樣

(1)先將連接採樣器的鋼索,固定在絞盤上。

(2)將艾克曼採泥器之抓柄先固定於卡榫上,使採樣器之抓斗呈現開啟之狀態。

(3)將採樣器舉起,鬆開絞盤,自作業船之船緣垂直沉入水中。

(4)待採樣器沉至水體底部,將鋼索拉直,但不可將採樣器拉離底部,再沿鋼索送出信錘,觸動卡榫使採樣器之抓斗關閉。

(5)以絞盤將採樣器緩慢拉起,置於樣品盛裝容器上,緩慢將抓勺拉開,儘量避免樣品散落於盛裝容器外。

(6)若為混樣,則用採樣杓取三次底泥樣品,每一底泥樣品先用肉眼觀察其外觀及顏色,若差異過大則丟棄重取。

(7)將三次底泥樣品等體積混合均勻,再裝入樣品容器內。

(二)重力鑽取式採樣:單一重力鑽取式採樣器。

1.將連接採樣器的鋼索,固定在絞盤上。

2.將重錘鎖至採樣器上。

3.打開採樣器底部的蛋形捕捉器(Eggshell core catcher),將採樣管裝入採樣器內。

4.鎖緊採樣管底部的套蓋(Nose piece),並將採樣器上之活塞固定於卡榫上,使採樣器之活塞呈現開啟之狀態。

5.舉起採樣器,鬆開絞盤,自作業船之船緣垂直將採樣器沉入水中。

6.採樣器鑽入底質層中會有氣泡產生,待氣泡消失,沿鋼索放下信錘,以關閉活塞。

7.關閉活塞後,利用絞盤緩慢拉回採樣器。

8.採樣器拉回後平放,打開採樣器底部的套蓋,取出採樣管,並用橡皮塞塞住二端。採樣管需垂直放置,以使懸浮微粒沉澱及避免破壞底質層。

9.採樣管送至樣品分樣處進行分樣及檢測作業。

10.底泥採樣器拉回時,必須將活塞緊閉,以免採樣管中的底質在拉回的過程中流失。

11.利用塑膠管或定量滴管將底質樣品上層的水導出,樣品上層水導出過程中,儘可能不要擾動固液界面。

12.將採樣管置於盛樣之塑膠淺盤中。

13.打開一邊的橡皮塞,利用橡皮塞控制,將採樣管內的底質樣品送至採樣管頂部。

14.用不銹鋼片或不銹鋼刮勺切取出欲分析層的樣品至淺盤內。

15.若為混樣,則用採樣杓取三次底泥樣品,每一底泥樣品先用肉眼觀察其外觀及顏色,若差異過大則丟棄重取。

16.將三次底泥樣品等體積混合均勻,再裝入樣品容器內。

八、結果處理

  底泥採樣進行期間,應針對底泥採樣器材及實施之作業流程保持連續、正確、完整之記錄,記錄應至少包含下列資料:

(一)日期及天候狀況。

(二)採樣人員。

(三)採樣位置簡圖及佈點位置、採樣地點及其編號、以及相關之資料。

(四)樣品編號。

(五)採樣器材及方法。

(六)採樣深度。

九、品質管制

(一)樣品容器空白樣品(Bottle blanks)

  此項作業是為瞭解樣品容器在清洗的過程中是否受到污染。在採樣出發前,將本次採樣要使用的樣品容器,每10個樣品容器隨機選取一個,添加試劑水,作為樣品容器空白樣品,而與所採得之底泥樣品一起分析。

(二)採樣管空白樣品(Core tube blanks)

  為瞭解鑽取式採樣管在清洗的過程中是否受到污染。採樣出發前,將本次採樣欲使用的採樣管,每10個隨機選取一個,利用試劑水沖洗採樣管內部,並收集沖洗水,與底泥樣品一起分析。

十、精密度與準確度

  略

十一、參考資料

(一)台北翡翠水庫管理局,翡翠水庫底泥性質及對水質影響潛勢研究(二),2002。

(二)Resources Inventory Committee, British Columbia(Canada),Lake and Stream Bottom Sediment Sampling Manual,1997.

(三)U.S. EPA, Sediment Sampling: SOP#:2016, 1994.

(四)U.S. EPA, Environmental Investigations Standard Operating Procedures and Quality Assurance Manual, 2001.

(五)International Organization for Standardization, Guidance on Sampling of Bottom Sediments: ISO 5667-12,1995.

 

註1:依美國環保署之定義。

註2:廢液分類處理原則(略)。

 

 

採樣杓

圖一、採樣杓

 

 

採樣杓

圖二、艾克曼採泥器(Ekman dredge)

 

 

幫能採泥器

圖三、幫能採泥器(Ponar dredge)

 

 

鑽取式採樣器

圖四、鑽取式採樣器(Core sampler)

本文取自行政院環保署檢測方法公告事項
中華民國92年11月24日環署檢字第0920085058號公告
自公告日起實施
NIEA S104.30C

 

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