Trong một chương trình lấy mẫu cụ thể, việc tổ chức mạng lưới lấy mẫu phải đảm bảo hạn chế tiêu tốn thời gian và chi phí cho lấy mẫu và bảo quản đảm bảo tính hiệu quả của tổ chức lấy mẫu mà vẫn đảm bảo chất lượng của chương trình lấy mẫu. Thông thường trong mạng lưới lấy mẫu, thứ tự lấy mẫu tại mỗi vị trí phải đảm bảo lấy mẫu ở xa trước sau đó mới lấy mẫu ở gần. Nguyên tắc này nhằm giảm thời gian bảo quản tại hiện trường cho mẫu.
Tuy nhiên, căn cứ vào từng điều kiện cụ thể, việc lấy mẫu từ xa đến gần cần phải tuân theo nguyên tắc trên để tránh gây xáo trộn môi trường. Ví dụ mẫu luôn phải được lấy từ cuối nguồn (mặc dù đó là vị trí gần hơn). Ngoài ra, trong thiết kế chương trình lấy mẫu, nếu sử dụng lấy mẫu nước bằng tàu thuyển đối với biển, hồ chứa, theo chiều dài sông cần chú ý sao cho tuyến đi lấy mẫu của tàu không được đi qua các vị trí lấy mẫu chưa được lấy mẫu.
3.6.2. Chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu
Lấy mẫu và bảo quản quyết định cho tính chính xác của thí nghiệm. Dụng cụ lấy mẫu phụ thuộc vào loại mẫu cần lấy sẽ yêu cầu thiết bị lấy mẫu đơn giản hay chuyên dụng (bơm, bộ lấy mẫu tự động). Các dụng cụ khác cũng cần phải chuẩn bị cho lấy mẫu đó là: dụng cụ phụ trợ (túi ni lông, ống, dây…); dụng cụ tiền xử lý mẫu (thiết bị lọc, đèn cồn dùng trong các trường hợp cần khử trùng trước khi lấy mẫu vi sinh vật…), thiết bị bảo quản (hộp định ôn, nước đá, bình tối màu, các hóa chất bảo quản...). Trong các chương trình lấy mẫu tùy vào thiết kế phương án quan trắc mà có thể sử dụng thiết bị lấy mẫu tự động và thiết bị lấy mẫu bằng tay.
Thiết bị lấy mẫu tự động sử dụng tại các trạm quan trắc cố định trong mạng lưới QTMT quốc gia, cho phép lấy mẫu theo thời gian với một thể tích nhất định khi xem xét biến động theo thời gian của một vị trí đối với môi trường nước mặt hoặc nước thải. Thiết bị này còn được sử dụng với các loại nước thải có độ độc hại cao không cho phép lấy mẫu bằng tay. Tuy nhiên, do kích thước cồng kềnh và đắt tiền nên chỉ được sử dụng rất hạn chế tại một số khu vực đặc biệt. Lấy mẫu bằng tay được sử dụng nhiều hơn và phổ biến hơn ở nhiều chương trình quan trắc. Khi lấy mẫu nước cần phải đảm bảo không làm xáo trộn các tầng nước do đó người ta thường dùng 4 loại dụng cụ lấy mẫu sau: