%BF%A0和-同位素水文学-第4讲-采样方法-2011版本

-120%0 , -15%
0
Evaporation
-150%0 , -20 %0
0%0 , 0%0
Radioactive isotope decay
中国科学院研究生院，同位素水文学课程教学用，庞忠和， z.pang@，
采样方法
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现场测量与记录

样品标签

样品编号、日期、采样地点、水样类型、分析项 目、采样者姓名等
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现场测量与记录


7）取样瓶一般情况下应装满，不留空隙，如在冬季 取样。为防止在运输过程中水结冰冻裂（取样瓶中不 应装满，保留一定空间）。取样时还应考虑取备份 样，以备需要重复测定用，备份样品量与样品需要量 相等。 8）水样取好后，要立即封好瓶口（最好再用防水胶 带封口或蜡封），用防水笔填写事先打印好的标签 （一般包括样品号、日期、地理位置、水样类型、分 析项目、采集者姓名等，见下表），将标签贴在样品 瓶做好标记并用透明胶带将标签完全盖住，防止水浸 湿；
材料与设备
取样瓶应符合下列条件： （1）取样瓶最好为密封性好的玻璃瓶。一般来 说，只要封口部分不损坏，玻璃瓶中水样可以存贮 数年。但玻璃瓶最大的弱点是在运输过程中易碎。 基于此，如样品存贮时间短（几个月），一般使用 高密度聚乙稀（HDPE）或线性聚乙稀（PP）瓶 （水和二氧化碳很容易通过低密度的聚乙烯而扩 散），瓶盖必须为密封的螺纹盖。 （2）取样瓶最好为细颈瓶。
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材料与设备

（二）化学试剂

在野外需要对取样瓶进行清洗或对水样进行处理， 需要相应的化学药品，如野外14C水样处理，需要 硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）、NaOH和SrCl2或 BaCl2等化学药品。化学药品应该是试剂级纯，避 免污染（如作14CDIC的样品处理试剂NaOH中避免 含有微量的CaCO3）。有些情况下，用于酸洗14C 取样瓶残余碳酸盐的化学试剂不必用试剂纯的。此 外还需pH试纸、甲基橙试剂、聚丙烯酰胺速沉剂 （Polyacrylamide）和HCl溶液。
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现场测量与记录



4）取降水样品，还需记录降水量情况；进行 地表水（河流、湖）取样品应记录天气情 况、河水流量、水位等。 5）在野外现场，还应测定水样物理化学性 质，如水温T、pH值、酸碱度、电导率EC和 其它的化学组成等。 6）采样前，用样品水至少清洗取样瓶3次。
材料与设备

（七）测绳或测尺 在野外，取样常需要了解地下水埋深或确定 取样深度，需利用测绳或测尺来测量地下水 位（埋深），确定取样深度等。
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材料与设备
材料与设备

（一）取样瓶

取样时最关心的问题是防止水分蒸发和与外界的同 位素交换，因此，水样必须采集、储存在密封的容 器中。取样瓶的材料和封口要经过特别选择和设计 以阻止由水分蒸发、扩散或者与外界进行交换。
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材料与设备

（九）标签

对野外取样进行编号识别，防止混扰。 用于取样信息记录，包括水样编号、取样日期、取 样地点、水样类型（大气降水、河水、湖水、地下 水等）、取样方式、取样深度、水温及气温、电导 率、取样目的、取样所处自然环境和取样人等等。

（十）采样记录本

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采样的重要性 采样方案的确定 水样采集的一般步骤 不同水体采样 不同同位素测试项目采样 小结
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1、采样的重要性

同位素水文学研究三大步骤
采样方案的确定

深入了解所要解决的问题 具体落实候选样点的条件

取样点的确定首先需深入了解研究区地形地貌、水 文特征以及区域地质和水文地质单元的特征和时空 分布，并结合已有的勘查资料和认识选择代表性的 采样点。
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Natural Water Cycle
-120%0, -15%0
庞忠和，1997
Isotope Labeling 自然界的水循环及其同位素标记
Isotope fractionation
Condensation
-70%0, -10%0
Transpiration Infiltration
-30%0 ,-5%0
采样方案的确定

深入了解所要解决的问题 具体落实候选样点的条件
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3、水样采集的一般步骤

材料与设备 采样步骤

现场测量 现场处理
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材料与设备

（3）封口盖子采用密封性好的塑料塞子或氯丁橡胶 塞子。 （4）取样瓶大小，依据分析所需样品量而定。根据 测试要求，一般来说，稳定同位素2H和18O取样量 一般为50mL；对低本底3H取样，取样量需500 mL；传统14C分析方法，样品量一般需要50 L，而 且应该在野外对14C水样进行处理，将水中14C以 CaCO3沉淀形式提取出来，如采用AMS法分析 14C，只需250 mL水样就够了。如果存贮的时间比 较长，最好是选择一个大体积的玻璃瓶存贮水样 （这样蒸发的影响将减小到最低限度）。
采样的重要性


利用同位素进行水文学研究时，同位素取样 是非常重要的一环，直接关系到分析结果的 精度，进而决定研究结论的可信度。 不正确的数据不仅浪费研究者的经费和时 间，而且影响研究结果。
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材料与设备

（六）定深取样设备 在多层含水层系统中取样时，需要取不同 层位、不同深度地下水代表性样品，定深取 样器是不可缺少的。
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材料与设备

（十一）其它 在野外采样中，还需相机、胶带、绳子、小 刀等等。
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现场测量与记录



1）首先，确定取样点地理坐标。在地图或航空照片 基础上，利用GPS定位仪精确确定取样位置，如条 件允许，还应测定取样点海拔高程。 2）测量取样井地下水位、埋深；取样深度（距地下 水面或地表水）； 3）了解井孔所揭露的地质剖面、含水层厚度和含水 性质；取样井的结构（包括滤管或滤网情况）、大小 形状；取样井为自流井，还需测定出水流量等。
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材料与设备

（五）小型发电机和抽水泵

在野外地下水取样中，地下水井筒中地下水常被污 染、且受蒸发等因素影响还不能真实反映地下水的 性质，因此取样前应采用抽水泵抽取一定时间，排 走井筒中的“旧水”，以保证所取水样为新鲜的水 样。

野外采样（选点＋水样采集） 实验室测试（样品前处理＋仪器测量） 数据解释（统计＋数值模拟）

采样方案设置与采样质量是整个项目成败的 关键的第一步！
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2、采样方案的确定

深入了解所要解决的问题

研究的目的性要明确，针对性要强，做到有的放 矢，切忌盲目采样。比如：取河水做C-14年龄！

具体落实候选样点的条件 与实验室充分沟通，了解实验流程与要求
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（八）取样桶

在取样中，取样桶是不可缺少的，特别在进行地表 水提水取样时。取样桶最好为金属的，因塑料桶 轻，不易下沉，同时取样桶不宜过大，一般家用大 小即可。在进行14C取样时，还需要用到大取样 桶，可采用常见的25L塑料桶。
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材料与设备

（四）野外多参数测定仪

常用的仪器有电导仪和pH测定仪，电导仪可用来 测定水样的电导率、温度；pH测定仪测定水样的 pH值，此外还有溶解氧测定仪。
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材位仪 为了了解取样点位置和精确确定取样点的地 理坐标，地图和GPS定位仪是不可缺少的， 可以选择价格便宜的手持GPS定位仪。
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现场测量与记录


9）同时填写取样记录，包括取样地点、取样人、 水样类型（大气降水、河水、地下水（潜水、承压 水）和泉水等）、取样方式、取样深度、水温及气 温以及取样点地形地貌、测试内容等。取样记录应 与取样瓶上标记一致。 10 ）现场拍照。在野外取样点用数码照片记录取 样过程、取样点地形地貌等，以备存档。
同位素水文学
Isotope Hydrology