Các chất trong môi trường không đứng yên mà thay đổi liên tục từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ vị trí này sang vị trí khác. Vì vậy, hầu hết các yếu tố môi trường không đồng nhất mà có sự khác biệt đáng kể về nồng độ/mật độ theo thời gian và không gian. Tính đại diện có thể thể hiện ở nhiều mức độ khác nhau: Mẫu đại diện phản ánh điểm nóng môi trường trong khu vực là mẫu phản ánh được giá trị thấp nhất hoặc cao nhất của nồng độ/mật độ các yếu tố môi trường liên quan đến ảnh hưởng một số yếu tố (nguồn thải, quá trình suy thoái hay ô nhiễm môi trường) đến chất lượng môi trường. Mẫu đại diện phản ánh điểm nóng môi trường cho phép xác định tác nhân hay nguồn gốc gây ra biến động, xu hướng biến động và phạm vi biến động; Mẫu đại diện phản ánh tính chất điển hình của khu vực là mẫu có nồng độ các chất gần đúng nhất với điều kiện môi trường trung bình của toàn bộ khu vực quan trắc. Mẫu đại diện tính chất điển hình khu vực là loại mẫu bắt buộc thu thập đối với quan trắc chất lượng môi trường (đánh giá hiện trạng).
Căn cứ vào phương pháp thu mẫu, để đảm bảo tính đại diện có hai loại mẫu có thể được thu thập là mẫu đơn và mẫu hỗn hợp:
Mẫu đơn: là mẫu được thu thập và xác định các thành phần môi trường cho một vị trí nhất định vào một thời điểm nhất định (DOE, 1996) còn được gọi là mẫu thời điểm hay mẫu rời rạc (US ACE, 1994). Số liệu phân tích mẫu đơn chỉ phản ánh tính chất môi trường tại một vị trí và một thời điểm lấy mẫu. Các mẫu đơn khác nhau thường không được trộn lẫn với nhau, đặc biệt là trong trường hợp mẫu nước hoặc đất sử dụng phân tích chất hữu cơ bay hơi, các mẫu được lấy ở các vị trí, độ sâu khác nhau.
Trong thống kê, kết quả các mẫu đơn có thể dẫn tới những bất thường trên biểu đồ biểu diễn diễn biến kết quả theo thời gian hoặc không gian trong những nghiên cứu với thời gian ngắn và đối với những thành phần môi trường dễ biến đổi như phenol, CN-, chất hữu cơ bay hơi… (WEF, 1996). Vì vậy, đối với mẫu đơn cần phải chú ý những vấn đề sau:
− Vị trí lấy mẫu đại diện cho khu vực môi trường đồng nhất và ít biến đổi trong thời gian lấy mẫu
− Không gây xáo trộn làm thay đổi các yếu tố môi trường tại vị trí lấy mẫu
− Sử dụng thiết bị lấy mẫu, chứa mẫu và bảo quản mẫu phải đồng nhất giữa các vị trí và thời gian lấy mẫu
− Cần quan tâm đến các yếu tố khí tượng, địa hình, sinh học và một số yếu tố ảnh hưởng
Mẫu hỗn hợp:là mẫu được trộn lẫn từ hai hoặc nhiều mẫu đơn được lấy tại một vị trí và/hoặc tại những thời điểm khác nhau (US ACE, 1994). Mẫu hỗn hợp được tạo thành bằng
cách trộn cẩn thận một lượng bằng nhau các mẫu đơn để lấy được giá trị trung bình giữa các mẫu này. Mẫu hỗn hợp được sử dụng khá thường xuyên trong những nghiên cứu hiện trạng xả thải hoặc nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn thải tới môi trường. Mặc dù sử dụng mẫu hỗn hợp có thể làm tăng tần suất lấy mẫu theo thời gian hoặc số lượng mẫu lấy theo không gian nhưng số lượng mẫu cuối cùng đem đi phân tích ít hơn so với mẫu đơn. Trong thực tế, nếu hiện trạng môi trường ít biến đổi hoặc biến đổi không quá lớn thì mẫu hỗn hợp có thể được sử dụng đối với cả các nghiên cứu hiện trạng môi trường nền.
Đối với mẫu đất, mẫu hỗn hợp phải được trộn ngay ngoài hiện trường. Đối với mẫu nước, mẫu hỗn hợp 24 giờ có thể được thu thập tự động tại dòng chảy, dòng thải và được cho chung vào một bình chứa lớn (trong đó các mẫu đơn được thu thập một giờ một lần hoặc hai giờ một lần tùy theo chương trình lấy mẫu và thiết bị lấy mẫu). Thể tích nước và khối lượng chất rắn sử dụng để trộn cần được tính toán trước khi thu thập mẫu tùy theo lượng mẫu cần cho phân tích. Những vấn đề cần quan tâm đối với mẫu hỗn hợp là:
− Các mẫu đơn được lấy để xác lập mẫu hỗn hợp phải có tính tương đồng: cùng phương pháp lấy mẫu, cùng vị trí (và/hoặc cùng thời điểm) dụng cụ lấy mẫu, dụng cụ bảo quản…
− Mẫu hỗn hợp cần ở dạng đồng nhất cao, do đó đối với đối tượng quan tâm ở dạng khác pha, các chất dễ thay đổi trạng thái (dễ bay hơi, dầu mỡ, dung môi, các halogen và một vài chất hydrocacbon có mạch cacbon thấp hơn 15) không thể sử dụng mẫu hỗn hợp.
Bên cạnh việc giảm được nhu cầu phân tích, khi trình diễn kết quả, mẫu hỗn hợp có thể hạn chế được những số liệu sai biệt tuy nhiên có thể phản ánh không đúng chất lượng môi trường do bỏ qua những điểm nóng của đối tượng nghiên cứu vì vậy chỉ được áp dụng trong một số lượng hạn chế các nghiên cứu.
3.1.2.2. Cơ sở xác định mẫu đại diệna. Căn cứ vào mục tiêu quan trắc a. Căn cứ vào mục tiêu quan trắc
Tất cả các chương trình lấy mẫu đều phải đảm bảo giải quyết tất cả các vấn đề liên quan đến mẫu lấy bao gồm: khu vực lấy mẫu, vị trí lấy mẫu, số lượng mẫu lấy, phương pháp và cách thức lấy mẫu. Trước hết, một chương trình lấy mẫu phải được xây dựng dựa trên thông tin về dạng phân bố của các chất ô nhiễm và các yếu tố môi trường để đảm bảo tính đại diện trong lấy mẫu.
Tính đại diện đối với mỗi yếu tố môi trường phụ thuộc vào các quá trình diễn ra đối với yếu tố đó. Điều này có nghĩa là mẫu đại diện trong trường hợp này nhưng không đại diện trong những trường hợp khác. Đây được gọi là tính đại diện đặc trưng.
Trong môi trường, tại một khu vực nghiên cứu nhất định, có những yếu tố môi trường phân bố đồng nhất, những yếu tố khác phân bố không đồng nhất. Do đó, mẫu đại diện cho thông số này nhưng không phải là đại diện cho thông số khác. Việc lựa chọn thông số quan trắc phụ thuộc vào mục tiêu của nghiên cứu, do đó có thể nói: Mẫu đại diện cho mục đích nghiên cứu này nhưng lại không đại diện cho mục đích nghiên cứu khác
Hình 2.1. Lấy mẫu vùng đầm chịu ảnh hưởng của cống thải theo mục đích quan trắc
Ví dụ minh họa hình 2.1 được xác định đối với một đầm được cấp nước từ một cống thải. Kết quả phân tích mẫu đất lấy ngẫu nhiên các vị trí A, B và C có thể đại diện cho quá trình nhiễm bẩn các chất từ cống thải vào đất. Tuy nhiên kết quả này không đại diện nếu mục tiêu nghiên cứu xác định nồng độ trung bình các chất trong đầm. Để xác định trong trường hợp này cần phải lấy mẫu ngẫu nhiên tất cả các vị trí trong đầm tùy thuộc tỉ lệ diện tích vùng bị ảnh hưởng (điểm A, B, C) và vùng không bị ảnh hưởng bởi nước thải (điểm D, E, F, G, H).
