李西標(biāo) 聶維忠 張軍偉 李金有 陳春田 劉明杰 阮 新 王 林 李 磊

（1.煙臺出入境檢驗檢疫局 山東煙臺 264000；2.秦皇島出入境檢驗檢疫局；3.中國檢驗檢疫科學(xué)研究院）

1 前言

水質(zhì)采樣器在環(huán)境監(jiān)測的水質(zhì)分析、污水處理、海洋生物研究、液體（油、有機溶劑等）質(zhì)量分析等方面均有廣泛應(yīng)用。原國家環(huán)?？偩謱λ|(zhì)采樣有明確規(guī)定[1-2]，對水深超過5m的水體要求分層采樣等。水質(zhì)采樣器（液體采樣器）也廣泛應(yīng)用于檢驗檢疫行業(yè)，如進口動植物成品油采樣和船舶壓艙水采樣等。目前常見的有吊桶式、單層采水瓶式、直立式采水器、塑料手搖泵式采樣器以及電動采水泵、連續(xù)自動定時采水器等種類[3]，功能各有優(yōu)缺點。現(xiàn)將各類采樣器的相關(guān)特點做一綜述。

2 各類水質(zhì)采樣器特點

2.1 環(huán)境監(jiān)測常用的水質(zhì)采樣器

朱晨陽[4]報道了便攜式水質(zhì)采樣器的研制。該采樣器由蠕動泵總成、連接軟管、采樣頭、箱體、鋰電池、積水杯、伸縮延長桿等組成。當(dāng)采樣頭到達采樣點位時，打開電源，蠕動泵開始工作，采集的水樣經(jīng)采樣頭、連接軟管到達樣品容器內(nèi)。其主要優(yōu)點是有可伸縮延長桿，在各種復(fù)雜的工況下方便地進行采樣；缺陷則為蠕動泵需要電源做動力。朱廣偉[5]報道了淺水水體沉積物——界面水采樣器，由手柄桿、取樣管和分樣頂托3部分組成。其主要優(yōu)點是控制點準(zhǔn)確，采樣器結(jié)構(gòu)簡單；缺點則是只能采集淺水水域的樣品。由鳳翔[6]等報道了負(fù)壓式水質(zhì)采樣器的研制及應(yīng)用，該采樣器通過操作者連續(xù)踏動負(fù)壓發(fā)生器,系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓增強,被采水樣在大氣作用下，水樣經(jīng)過濾網(wǎng)采樣頭、軟管進入儲罐，當(dāng)儲罐內(nèi)水樣足夠時,停止踏動即可取得樣品。該采樣器簡便易操作，取水深度約7m。史常立等設(shè)計了一種積深式采樣器，其底部是有小孔的玻璃瓶或塑料瓶，瓶口連有乳膠管（配有彈簧止水夾）。采樣時先打開止水夾,使采樣器底部貼近水面,向下作勻變速(加速) 沉降,當(dāng)瓶底到水體底部時停止，采好樣后,將膠管卡死,迅速提出采樣器,并盡快倒置打開止水夾,將水樣立即轉(zhuǎn)入分析容器中。這種采樣器操作煩瑣，張衛(wèi)東[7]對此進行改進研究，發(fā)明了一種玻璃體固定在鋁座上類似吊桶的采樣器。

2.2 船舶壓艙水采樣器

目前，國際航行船舶壓艙水污染環(huán)境和引發(fā)的外來生物入侵事件越來越受到重視[8]。壓艙水艙一般分布在首尾尖艙、邊艙和底艙，作用各不相同。首尾尖艙的作用是確保船舶的首尾吃水差，尾尖艙的壓艙水同時起著冷卻主軸的作用，所以一般不會一次排空；邊艙是防止船舶的橫向傾斜，邊艙有多對，一般主要選取其中一對進行調(diào)節(jié)，邊艙灌注壓艙水時不能注滿；底艙是保證船舶的穩(wěn)定性，一般左右底艙是同時注滿。

現(xiàn)有的船舶在設(shè)計上并沒有預(yù)留壓艙水的采樣口[9]。而如果不進行檢測，不合格的船舶壓艙水排放，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和外來生物入侵，危害近海安全。國家質(zhì)檢總局頒布SN/T1757-2006《入出境船舶壓艙水衛(wèi)生監(jiān)測規(guī)程》，對船舶壓艙水進行采樣和檢測，以分析和評估船舶壓艙水可能攜帶的病原微生物的風(fēng)險和危害。國家有關(guān)部門明確規(guī)定將所有非中國海域壓艙水納入管理范圍，確保到達中國領(lǐng)海的船舶所裝載的壓艙水在衛(wèi)生、環(huán)保和海洋生態(tài)等方面符合安全要求。國際海事組織(IMO)規(guī)定消防水泵和壓艙水泵可以相互換用。對于大多數(shù)船舶，消防水泵和壓艙水泵可共用一套管路，可以通過調(diào)整管路的閥門，利用消防水泵抽取任意壓載艙中的壓艙水[10]。Carney K J等為了精確評價壓艙水，設(shè)計了大容量采樣器，以滿足采得的水樣具有代表性[11]。如果不利用消防泵采樣，可以用潛水泵從出入孔采樣，或者直接從壓艙水排放口取樣，或者從測量壓艙水水深的測量管取樣，或者從通氣管取樣[9]。某出入境檢驗檢疫局發(fā)明了一種采樣器[12]，外形為一不銹鋼圓筒，下面附一鐵鏈，依靠鐵鏈的重量把采樣筒引入水底收集水樣。該采樣器適應(yīng)性有限，主要原因是船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，當(dāng)測量孔直徑過小或帶有孤度時，采樣器放置不進而采集不到樣品。另外，船艙的壓艙水由于出水管是采用測水深的專用管，水管狹窄，取水不方便，一般采用抽吸管或小水泵，還需配備電源等輔助條件，應(yīng)用過程繁瑣，對于出水管彎曲的情況，更難取出水樣。針對船舶結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，David M設(shè)計了一種新的適應(yīng)性良好的采樣器，并進行了實際操作和效果評價[10]。于健等發(fā)明了撞針式底層液體采樣器[13]，利用機械力學(xué)原理實現(xiàn)底層采樣的功能。該采樣器下降過程中，在撞桿和撞針的重力作用下，密封墊緊閉，保持采樣桶內(nèi)無液體進入；到達底部后，撞針上彈，密封墊打開，底層液體進入采樣桶；采樣器提起后，在重力作用下，密封墊重新閉合，保采樣桶內(nèi)的液體樣品不混入其它液體，可以有效地采集底層液體樣。筆者通過探索研究，初步研制了一種水體定位采樣器，主要解決現(xiàn)有的水體采樣器測量水深不方便、精確度差及采樣密封性較差，適應(yīng)性不強等問題，可較好地應(yīng)用于船舶壓艙水樣本的采集工作。

3 結(jié)語

目前船舶運輸占據(jù)國際貿(mào)易運輸90%以上份額的主導(dǎo)地位，而船舶壓艙水?dāng)y帶的海洋物種對海洋環(huán)境的侵害，被認(rèn)為是海洋的四大危害之一。據(jù)估計，每年約有100億t的壓艙水在全球轉(zhuǎn)移，每天約有超過3000種生物通過壓艙水在全世界范圍內(nèi)遷徙[14]。為此，IMO于2004年2月13日在倫敦通過了《國際船舶壓艙水和沉積物管理與控制公約》，以更好地管理和控制壓艙水的取排。我國作為海洋大國，隨著改革開放力度不斷加強和對外貿(mào)易快速發(fā)展，往來我國口岸的國際航行船舶與日俱增，同時每年有數(shù)億t境外壓艙水帶入我國，其主要危害是壓艙水?dāng)y帶外來生物、有毒有害物質(zhì)、放射性物質(zhì)、致病微生物等。為此，加強國際航行船舶載自境外的壓艙水衛(wèi)生危害因素監(jiān)測與控制更是檢驗檢疫工作的重要內(nèi)容之一。

根據(jù)工作需要，對船舶壓艙水采樣器的設(shè)計要求是要突出結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，結(jié)實耐用，應(yīng)用靈活，適應(yīng)性強，無需要自帶電源，能準(zhǔn)確定位到某一濃度并采集到一定深度的水樣，材質(zhì)環(huán)保，對采集的水樣無吸附、無污染。這樣新型的水體定位采樣器可以解決壓艙水采樣遇到的樣品代表性不足、取樣因難、費時費力、安全性差等實際問題，尤其是對解決檢驗檢疫工作中壓艙水衛(wèi)生安全研究面臨的采樣最基本問題，具有較大的實際意義和科學(xué)價值。

［1］國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法(第三版)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989：78-80.

［2］國家環(huán)保局.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(第一冊:地表水和廢水部分)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1986：2-9.

［3］由鳳翔.負(fù)壓式水樣采樣器：中國，95218984·4[P].1997，13（12）：80.

［4］朱晨陽，龍湘.便攜式水質(zhì)采樣器的研制與應(yīng)用[J].四川環(huán)境，2011，30（6）：51-52.

［5］朱廣偉，陳英旭，王鳳平，等.SW—Shollow一1型淺水水體沉積物一界面水采樣器的研制[J].地質(zhì)地球化學(xué)，2001，29（2）：91-93.

［6］由鳳翔，梅桂友.負(fù)壓式水質(zhì)采樣器的研制及應(yīng)用[J].中國環(huán)境監(jiān)測,1999,15(4):78.

［7］張衛(wèi)東，夏克柞，羅江明.水和廢水中含油水樣的成套采集技術(shù)研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，1996，12（4）：27-29.

［8］Stephan G,Matej D,Matthias V.Critical review of the IMO international convention on the management of ships’ballast water and sediments[J].Harmful Algae,2007,6:585-600.

［9］馮道倫，許樂平.船舶壓艙水中生物取樣和檢測的幾個問題[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009，32（3）：87-90.

［10］David M，Perkovi M.Ballast water sampling as a criticalcomponent of biological invasions risk management[J].Marine Pollution Bulletin，2004，49：313-318.

［11］Carney K J,Basurko O C,Pazouki K.Difficulties in obtaining representative samples for compliance with the Ballast Water Management Convention[J].Mar Pollut Bull,2013,68(1-2):99-105.

［12］李德昕，聶維忠，汪仁杰，等.秦皇島港入境船舶壓艙水大腸菌群監(jiān)測報告[J].中國國境衛(wèi)生檢疫雜志，2009，32（5）：394-395.

［13］于健，張宏偉，張紅生，等.撞針式底層液體采樣器的設(shè)計研究[J].中國國境衛(wèi)生檢疫雜志，2005，28（S1）：60-62.

［14］黨坤，宋家慧，趙殿榮，等.船舶壓艙水問題綜述[J].航海技術(shù)，2001，4：60-63.