一、底质监测的意义及采样方法

水、底质和生物共同构成一套完整的水环境体系。通过底质的监测，可以了解水环境污染的现状，也可以追溯水环境污染的历史，研究污染物的沉积、迁移、转化规律和对水生生物特别是底栖生物的影响，并对评价水体质量，预测水质变化的趋势和沉积污染物对水体的潜在危险提供依据。

底质监测的断面应当与水质监测断面重合，采样点在水质采样点垂线的正下方，以便于与水质监测情况进行比较；当正下方无法采样时，可略作移动。湖泊（水库）底质采样点一般设在主要河流及污染源水进入后与湖（库）水混合均匀处。采样点应避开底质沉积不稳定、易受搅动和水表层水草茂盛处。

由于底质水文、气象条件影响较小，比较稳定，因此每年只能在枯水期采样测定一次，必要时可在丰水期增加采样一次。采样量一般视监测项目、目的而定，通常为1－2kg，若一次采样量不足，可在周围采集样品，混匀后形成均匀样品。样品中的砾石、贝壳、动植物残体等杂质应剔除。

图3-43底泥取样示意图

在较深的水域采集表层底质时，大多用掘式采泥进行采集，而要采集垂直分布的样品，应当用管式泥芯采样器采集柱状样品（图3-43）。在浅水或干涸的河段，用长柄塑料或金属铲采样即可。采集的样品尽量沥干水分，装入玻璃瓶或塑料袋中。其样品的保存和运输方法与水样相同。

二、底质样品的制备和分解

底质样品送交实验室后，应尽快处理和分析，如放置时间较长，应放于-20——-40℃的冷冻柜中保存。在处理过程中应尽量避免沾污和污染物损失。

（一）制备

1.脱水

底质中含有大量水分，必须用适当的方法除去，不可直接在日光下曝晒或高温烘干。常用脱水方法有：在阴凉、通风处自然风干（适于待测组分较稳定的样品）；离心分离（适于待测组分易挥发或易发生变化的样品）；真空冷冻干燥（适用于各种类型样品，特别是测定对光、热、空气不稳定组分的样品）；无水硫酸钠脱水（适于测定油类等有机污染物的样品）。

2.筛分

将脱水干燥后的底质样品平铺于硬质白纸板上，用玻璃棒等压散（勿破坏自然粒径）。剔除砾石及动植物残体等杂物，使其通过20目筛。筛下样品用四分法缩分至所需量。用玛瑙研钵（或玛瑙碎样机）研磨至全部通过80-200目筛，装入棕色广口瓶中，贴上标签备用。但测定汞、砷等易挥发元素及低价铁、硫化物等时，不能用碎样机粉碎，且仅通过80目筛。测定金属元素的试样，使用尼龙材质网筛；测定有机物的试样，使用铜材质网筛。

对于用管式泥芯采样器采集的柱状样品，尽量不要使分层状态破坏，经干燥后，用不锈钢小刀刮去样柱表层，然后按上述表层底质方法处理。如欲了解各沉积阶段污染物质的成分和含量变化，可沿横断面截取不同部位样品分别处理和测定。

（二）分解

底质样品的分解方法随监测目的和监测项目不同而异，常用的分解方法有以下几种。

1.硝酸-氢氟酸-高氯酸（或王水-氢氟酸-高氯酸）分解法

该方法也称全量分解法，适用于测定底质中元素含量水平及随时间变化和空间分布的样品分解。其分解过程是称取一定量样品于聚四氟乙烯烧杯中，加硝酸（或王水）在低温电热板上加热分解有机质。取下稍冷，加适量氢氟酸煮沸（或加高氯酸继续加热分解并蒸发至约剩0.5mL残液）。再取下冷却，加入适量高氯酸，继续加热分解并蒸发至近干（或加氢氟酸加热挥发除硅后，再加少量高氯酸蒸发至近干）。最后，用1％硝酸煮沸溶解残渣，定容，备用。这样处理得到的试液可测定全量Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等。

2.硝酸分解法

该方法能溶解出由于水解和悬浮物吸附而沉淀的大部分重金属，适用于了解底质受污染的状况。其分解过程是称取一定量样品于50mL硼硅玻璃管中，加几粒沸石和适量浓硝酸，徐徐加热至沸并回流15分钟，取下冷却，定容，静置过夜，取上清液分析测定。

3.水浸取法

称取适量样品，置于磨口锥形瓶中，加水，密塞，放在振荡器上振摇4小时，静置，用干滤纸过滤，滤液供分析测定。该方法适用于了解底质中重金属向水体释放情况的样品分解。

4.有机溶剂提取法

可采用索氏提取法（见第五章）、超声波提取法、超临界萃取法和微波辅助提取法进行预处理。

超声波提取法是以超声波为能源，在液体介质中产生大量看不到的微泡，微泡迅速膨胀、破裂，促使萃取剂与样品基体密切接触，并渗入内部，将欲测组分迅速提取出来。适用于从底质、污泥、土壤等固体样品中提取非挥发性和半挥发性有机化合物。

超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)是70年代末发展起来的一种新型物质分离、精制技术。所谓超临界流体，是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态。这种流体兼有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有极高的溶解能力，能深入到提取材料的基质中，发挥非常有效的萃取功能。而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。这些特性使得超临界流体成为一种好的萃取剂。而超临界流体萃取，就是利用超临界流体的这一强溶解能力特性，从动、植物中提取各种有效成份，再通过减压将其释放出来的过程。超临界流体萃取法是一种物理分离和纯化方法，它是以CO₂为萃取剂，在超临界状态下，加压后使其溶解度增大。将物质溶解出来，然后通过减压又将其释放出来。该过程中CO₂循环使用。在压力为8-40MPa时的超临界CO₂足以溶解任何非极性、中极性化合物，在加入改性剂后则可溶解极化合物。该技术除可替代传统溶剂分离法外，还可以解决生物大分子、热敏性和化学不稳定性物质的分离，因而在食品、医药、香料、化工等领域受到广泛重视。

微波辅助提取法（MAE）是利用微波能量，快速和有选择地提取环境、生物等固体或半固体中欲分离组分的方法。其原理基于：将粉碎的样品与合适的溶剂充分混合，放入微波炉的样品穴中进行微波照射，利用溶剂和样品中组分吸收微波能量，加速组分的溶出和溶剂对他们进行选择性的提取。提取溶剂的选择很重要，提取极性组分用甲醇、水等极性溶剂；提取非极性组分用正已烷等非极性溶剂；有时用混合溶剂可以取到较单一溶剂更好的分离效果。此法具有快速、高效、可以同时处理多个样品等优点。

三、底质污染物的测定

底质中需测定的污染物质视水体污染来源而定。一般测定总汞、有机汞、铜、铅、锌、镉、镍、铬、砷化物、硫化物、有机氯农药、有机质等。

总汞常用冷原子吸收法或冷原子荧光法测定。铜、铅、锌、镉、镍、铬常用原子吸收分光光度法测定。砷化物一般用二乙氨基二硫代甲酸银（AgDDC）或新银盐分光光度法测定。硫化物多用对氨基二甲基苯胺分光光度法测定，当含量大于1mg/L时，用碘量法测定。底质中有机氯农药（六六六、DDT）一般用气相色谱法（电子捕获检测器）测定。

底质中有机质含量用重铬酸钾容量法测定。其测定原理为在加热的条件下，以过量K₂Cr₂O₇-H₂SO₄溶液氧化底质中的有机碳，过量的K₂Cr₂O₇用FeSO₄标准溶液滴定。根据K₂Cr₂O₇消耗量计算有机碳含量，再乘上一个经验系数，即为有机质含量。如果有机碳的氧化效率达不到100％，还要乘上一个校正系数。计算式如下：

式中：V₀——用灼烧过的土壤代替底质样品进行空白试验消耗的FeSO₄标准

溶液体积（mL）；

V——滴定底质样品溶液消耗FeSO₄标准溶液体积（mL）；

c——FeSO₄标准溶液浓度（mol/L）；

0.003——碳在反应中的毫克摩尔（1/4C，g）；

1.724——将有机碳换算为有机质的经验系数；

1.08——有机碳氧化率（90％）校正系数；

W——风干底质样品重（g）。

测定底质中其他污染物质时，均以105±2℃烘干样品为基准表示测定结果，故底质脱水后，需测定含水量。