Grab Sample أم Composite أم Incremental Sampling؟

ثلاث عينات من الموقع نفسه قد تعطي ثلاث إجابات مختلفة

لنفترض أن لدينا منطقة تربة صغيرة تحتوي على خمسة مواقع، وكانت تراكيز أحد الملوثات:

النقطة	Focus
A	10
B	12
C	11
D	9
E	500

إذا أخذنا Grab Sample من النقطة B فقط:

Result = 12

وقد تبدو المنطقة منخفضة التلوث.

أما إذا أخذنا Grab Sample من النقطة E:

Result = 500

فسنكتشف Hotspot واضحًا.

أما إذا جمعنا كميات متساوية من المواقع الخمسة وكونّا Composite واحدة، فإن المتوسط الحسابي النظري هو:

(10 + 12 + 11 + 9 + 500) ÷ 5 = 108.4

إذن لدينا ثلاث نتائج مختلفة:

• 12 / 500 / 108.4

أيها صحيح؟

قد تكون جميعها صحيحة تحليليًا، لكنها لا تجيب عن السؤال البيئي نفسه.

وهنا يظهر المبدأ الأساسي:

Sampling Method must match the decision question.

السؤال ليس فقط:

ما تركيز الملوث؟

بل:

أي Population أو Location أو Time Period نريد أن تمثلها النتيجة؟

أولًا: ما هي Grab Sample؟

Grab Sample هي عينة منفردة تؤخذ من موقع محدد وفي وقت محدد.

يمكن استخدامها في:

Soil.

Groundwater.

Surface Water.

Wastewater.

Sediment.

Oils/Liquids.

Solid Materials.

ويمكن تبسيط مفهومها إلى:

One Location + One Time : One Result

ماذا تخبرنا Grab Sample؟

تجيب أساسًا عن:

ما حالة هذه النقطة أو هذا الحجم المحدد وقت أخذ العينة؟

لذلك تكون مفيدة عندما يكون القرار متعلقًا بـ:

Hotspot Detection.

Peak Condition.

Specific Location Assessment.

Vertical Profiling.

Source Investigation.

Delineation.

Verification Sampling.

Spatial Variability.

مثال: Soil Hotspot

يوجد خزان وقود سابق ونريد تقييم التربة مباشرة أسفل نقطة تسرب مشتبه بها.

هنا تكون Targeted Discrete/Grab Sample مهمة جدًا.

إذا خلطنا هذه التربة الملوثة مع كميات من:

• 20 Clean Locations

فقد ينخفض التركيز الناتج عن Composite ويختفي وضوح الـHotspot.

إذن:

Averaging can destroy spatial information.

مثال: Groundwater

إذا أخذنا عينة من:

• MW-05

فالنتيجة تمثل المياه التي تم جمعها من هذا البئر والنطاق المرصود فيه وفي وقت Sampling وفق منهجية البرنامج.

ولا نخلط عادة:

MW-01 + MW-02 + MW-03

ثم نستخدم الناتج باعتباره:

• Average Groundwater Plume Concentration

لأن ذلك يفقد معلومات مكانية أساسية، مثل:

أين أعلى تركيز؟

أين Leading Edge؟

هل Plume تجاوزت حدود الموقع؟

أي Well تأثرت؟

ما اتجاه التدرج المكاني؟

في Delineation:

Spatial Resolution جزء أساسي من القرار.

مثال: Wastewater

Grab Sample مأخوذة الساعة:

• 08:30

تصف حالة التصريف عند تلك اللحظة.

لكن إذا كانت المنشأة تعمل:

• 24 hours/day

وتتغير:

Flow + Production + Contaminant Load

خلال اليوم، فإن Grab Sample واحدة قد لا تمثل المتوسط اليومي.

المشكلة ليست أن Grab Sampling ضعيفة.

بل أنها قد تكون مصممة للإجابة عن:

• Instantaneous Condition

بينما السؤال الحقيقي قد يكون:

• Daily Average Condition

متى تكون Grab Sampling مناسبة؟

تكون ذات قيمة خاصة عندما نحتاج إلى:

Hotspot Detection.

Peak/Event Detection.

Specific Location Assessment.

Vertical Concentration Profile.

Source Identification.

Delineation.

Verification Sampling.

Spatial Mapping.

تحليل مواد أو مركبات لا يناسبها Compositing.

أهم ميزة: Spatial Resolution

إذا كانت:

Sample S-17 = 500 mg/kg

فنحن نعرف أين ظهرت:

• 500 mg/kg

وهذه المعلومة مهمة في:

GIS Mapping / Delineation / Excavation Design / Source Removal / Verification

أما إذا دمجنا S-17 مع عدة نقاط أخرى، فقد نعرف Average لكن نفقد موقع التركيز المرتفع.

أهم ضعف: Limited Representativeness

العينة المنفردة قد تمثل حجمًا صغيرًا جدًا من وسط شديد التغاير.

وهذا مهم خصوصًا في Soil، حيث يمكن أن تتغير التراكيز بصورة كبيرة خلال مسافات قصيرة.

لذلك:

• One Accurate Discrete Result ≠ Site-Wide Concentration

إلا إذا كان Sampling Design والاستدلال المطلوب يسمحان بذلك.

وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل تقييم متوسط التركيز في التربة يحتاج أحيانًا إلى تصميمات أكثر تمثيلًا، ومنها Incremental Sampling Methodology – ISM في الحالات المناسبة.

ثانيًا: ما هي Composite Sample؟

Composite Sample تنتج من دمج عدة أجزاء Aliquots/Increments في عينة واحدة ترسل للتحليل.

قد تجمع الأجزاء عبر:

Locations.

Time.

Flow.

Defined Area أو Process.

والهدف غالبًا الحصول على نتيجة تمثل خاصية أوسع من Grab Sample واحدة.

لكن معنى النتيجة يعتمد بالكامل على:

كيف جُمعت الأجزاء؟ وبأي نسب؟ وما Population التي تمثلها؟

Composite Result ليست دائمًا متوسطًا حسابيًا بسيطًا

في المثال السابق حصلنا على:

• 108.4

لأننا افترضنا أن الأجزاء الخمسة ساهمت بكميات متساوية وأن عملية الدمج والتحليل مناسبة للمادة.

لكن إذا ساهمت المواقع بأوزان مختلفة، أو كانت العينة مرتبطة بالتدفق، فإن النتيجة تمثل Weighted Composite وليس المتوسط الحسابي البسيط للنقاط.

لذلك يجب أن توضح SAP:

Composite Basis + Number of Aliquots + Contribution of Each Aliquot + Mixing/Processing Procedure

أهم ميزة للـComposite

يمكن أن تقلل عدد التحاليل وتعطي تمثيلًا أفضل لـ:

• Average Condition

عندما يكون المتوسط هو Decision Endpoint.

لكن أهم عيوبها:

• Loss of Spatial or Temporal Resolution

فإذا ظهرت النتيجة:

• 108.4

لن نعرف من النتيجة وحدها أن أحد المواقع كان:

• 500

Composite Sampling قد تخفي Hotspot

إذا كان معيار القرار:

• Maximum / Not-to-Exceed

فقد يكون Compositing غير مناسب، لأن منطقة صغيرة ذات تركيز مرتفع قد تختلط مع مواد أقل تلوثًا.

مثالنا يوضح ذلك:

Hotspot = 500

لكن Composite:

• 108.4

إذن Composite لم تكن “خاطئة”، لكنها أجابت عن:

ما المتوسط التقريبي للمزيج؟

وليس:

هل يوجد Hotspot بقيمة 500؟

الأنواع الرئيسية للـComposite Sampling

يمكن تقسيمها عمليًا إلى عدة أشكال، أهمها:

• 1. Time Composite

تجمع Aliquots على فترات زمنية محددة.

مثال:

• Aliquot every hour for 24 hours

وقد تستخدم لتقدير متوسط حالة متغيرة بمرور الزمن، إذا كانت خصائص Analytes وطريقة الحفظ تسمح بذلك.

• 2. Spatial Composite

تجمع أجزاء من مواقع مختلفة داخل Area أو Decision Unit محددة لتمثيل خاصية مكانية أوسع.

• 3. Flow-Proportional Composite

تجمع الأجزاء بما يتناسب مع Flow، وتفيد خصوصًا عندما يكون الهدف تمثيل Mass Loading في تدفق متغير.

لكن ليس كل Analyte مناسبًا للـCompositing

قبل دمج العينات يجب تقييم:

Volatility.

Stability.

Holding Time.

Preservation.

Heterogeneity.

Decision Criterion.

Analytical Method.

فمثلًا، Compositing قد يكون غير ملائم لبعض التحاليل المتطايرة إذا أدت عملية الدمج والمناولة إلى فقد المادة أو إذا كان الهدف هو تحديد Maximum Concentration.

لذلك لا يكون القرار:

Composite أرخص، إذن نستخدمها.

بل:

Is compositing scientifically compatible with the analyte and the decision?

Grab vs Composite باختصار

Question	Grab / Discrete	Composite
أين يوجد Hotspot؟	قوي	قد يخفيه
ما التركيز عند نقطة محددة؟	مناسب	غير مناسب
Vertical Profile	مناسب	يفقد التفاصيل
Spatial Mapping	مناسب	Resolution محدودة
متوسط Area محددة	قد يتطلب عددًا كبيرًا	قد يكون مناسبًا
متوسط زمني	Grab واحدة ضعيفة غالبًا	قد يكون مناسبًا
Maximum / Not-to-Exceed	غالبًا أقرب للسؤال	قد يخفف Peak
معرفة مكان التركيز المرتفع	نعم	غالبًا لا

Flow-Proportional Composite

في Flow-Proportional Composite Sampling ترتبط مساهمة كل جزء Aliquot بكمية التدفق خلال الفترة التي يمثلها.

ويصبح هذا مهمًا خصوصًا في:

• Wastewater / Process Discharges

عندما يكون Flow متغيرًا.

فالهدف ليس فقط معرفة:

• Concentration

بل قد يكون:

• Pollutant Mass Loading

والعلاقة الأساسية هي:

Mass Load ∝ Concentration × Flow

Time Composite vs Flow-Proportional Composite

لنفترض:

Time	Flow	Concentration
Hour 1	10	100
Hour 2	100	10

إذا أعطينا الفترتين الوزن نفسه، فإن المتوسط البسيط للتركيز:

(100 + 10) ÷ 2 = 55

لكن هذا لا يراعي أن Hour 2 مر خلالها حجم مياه أكبر بعشرة أضعاف.

المتوسط المرجح بالتدفق تقريبًا:

\frac{(10\times100)+(100\times10)}{10+100} = 18.2

إذن:

Time-Weighted Concentration = 55

بينما:

• Flow-Weighted Concentration ≈ 18.2

وكلاهما قد يكون صحيحًا حسابيًا، لكنهما يجيبان عن سؤالين مختلفين.

• القاعدة الفنية

إذا كان القرار متعلقًا بـ:

• Mass Discharge / Pollutant Load

فلا يمكن تجاهل Flow.

Area Composite

في بعض برامج Soil أو Solid Materials يمكن جمع أجزاء من مواقع متعددة داخل منطقة محددة لتكوين:

• Area Composite Sample

وقد تستخدم عندما يكون السؤال متعلقًا بمتوسط خصائص منطقة أو Bulk Material.

لكن يجب أن تكون المنطقة نفسها:

• Defined Population / Decision Area

ولا يجوز خلط أجزاء من مناطق تختلف جذريًا في:

Source History.

Exposure.

Land Use.

Contamination Pattern.

ثم اعتبار الناتج ممثلًا للجميع.

ماذا تخبرنا Composite Sample؟

غالبًا تعطي نتيجة تمثل:

• Integrated / Average Condition

للمنطقة أو الفترة التي تم Compositing عليها.

لكن يجب تحديد ما إذا كانت Composite:

Time-Based.

Flow-Weighted.

Spatial.

Mass-Weighted.

Equal-Volume.

Equal-Mass.

وإلا يصبح الرقم الناتج:

Average without a clearly defined meaning.

Composite ليست مجرد “خلط عينات”

لكي تكون قابلة للتفسير، يجب أن نعرف:

ما Population التي تمثلها؟

كم عدد Aliquots/Increments؟

من أين أخذت؟

في أي وقت؟

بأي كتلة أو حجم؟

هل المساهمات متساوية؟

هل هي Flow-Proportional؟

لماذا تم الدمج؟

ما Decision Endpoint الذي ستستخدم فيه؟

إذا لم تكن هذه المعلومات محددة، فحتى النتيجة المختبرية الدقيقة قد لا تكون قابلة للاستخدام.

أكبر خطر في Composite Sampling: إخفاء Hotspot

لنفترض:

9 نقاط = 10 mg/kg

ونقطة واحدة:

• 1,000 mg/kg

إذا ساهمت النقاط العشر بكميات متساوية:

\frac{(9\times10)+1000}{10}=109

إذن:

Composite Result = 109 mg/kg

بينما توجد فعليًا نقطة:

• 1,000 mg/kg

الـ1,000 لم تختفِ كيميائيًا، لكنها فقدت هويتها المكانية داخل المتوسط.

وهذا هو:

• Hotspot Dilution / Loss of Spatial Resolution

متى تصبح Composite غير مناسبة؟

خصوصًا عندما يكون السؤال:

هل توجد أي منطقة تتجاوز X؟

أو:

• Where is the hotspot?

أو:

• Where does contamination end?

فهذه أسئلة تحتاج Spatial Resolution أعلى.

لذلك يجب الحذر عند:

Hotspot Detection.

Maximum/Not-to-Exceed Decisions.

Delineation.

Source Identification.

Vertical Profiling.

Verification of localized residual contamination.

مثال في Verification Sampling

لنفترض أن Excavation Floor تحتوي على:

F1 = 20 F2 = 18 F3 = 22 F4 = 800

إذا دمجت الأربعة في Composite واحدة، فقد تحصل على متوسط أقل بكثير من F4.

لكن F4 قد تشير إلى:

• Residual Vertical Contamination

في نقطة محددة.

إذا كان Decision Rule يتطلب عدم وجود Hotspot يتجاوز Criterion، فإن Composite وحدها قد تؤدي إلى قرار قبول غير مناسب.

إذن:

Mean Pass does not prove Maximum Pass.

متى تكون Composite مفيدة؟

عندما يكون القرار نفسه متعلقًا بمتوسط أو خاصية مجمعة، مثل:

Average Wastewater Concentration خلال فترة.

Bulk Material Characterization.

Mean-Based Soil Decision.

بعض Stockpiles المتجانسة نسبيًا.

بعض برامج Process Monitoring.

لكنها يجب أن تكون متوافقة مع:

Analyte Stability + Sampling Method + Decision Rule

لماذا VOCs تحتاج حذرًا خاصًا؟

عند التعامل مع المركبات العضوية المتطايرة قد تؤدي:

• Mixing / Transfer / Homogenization / Exposure to Air

إلى:

• Volatilization and Analyte Loss

لذلك قد يكون Compositing غير مناسب لبعض برامج VOCs أو يتطلب Method محددة جدًا.

ولهذا لا ينبغي تطبيق قاعدة:

• “Composite أرخص، إذن نخلط جميع عينات BTEX.”

لأن خفض عدد التحاليل لا يبرر إضعاف Data Quality.

ثالثًا: ما هي Incremental Sampling Methodology – ISM؟

ISM ليست Composite تقليدية.

هي منهجية منظمة تهدف إلى أخذ عدد كبير من Increments صغيرة موزعة داخل:

• Decision Unit – DU

ثم دمجها ومعالجتها وفق بروتوكول ميداني ومختبري مصمم لتقدير خاصية مثل:

• Mean Concentration داخل DU

بصورة أكثر تمثيلًا وقابلية للتكرار من الاعتماد على عدد قليل من Discrete Samples في بعض أنواع التربة.

لماذا طُورت ISM؟

لأن التربة:

• Highly Heterogeneous

وقد تحتوي ضمن مسافات صغيرة على:

Metal Fragment.

Paint Chip.

Oil Droplet.

Fine Particle Rich in Contaminant.

Localized High-Concentration Grain.

لذلك قد تعطي عينتان Discrete متقاربتان نتائج مختلفة جدًا.

المشكلة ليست بالضرورة المختبر.

بل:

Spatial + Compositional Heterogeneity

ما الفرق بين Composite التقليدية وISM؟

• Composite عادية

قد تكون ببساطة:

• 4–5 أجزاء تم دمجها

دون تصميم متكامل يحدد:

DU.

Increment Distribution.

Sample Mass.

Processing.

Replicates.

Statistical Objective.

• ISM

تحتاج نظامًا متكاملًا يشمل:

Decision Unit ، ثم Systematic Increment Collection ، ثم Adequate Increment Count ، ثم Representative Sample Mass ، ثم Defined Laboratory Processing ، ثم Controlled Subsampling ، ثم Replicates عند الحاجة ، ثم Statistical Interpretation

إذن:

• ISM ≠ Large Composite Sample

ما هو Increment؟

Increment هو جزء صغير من المادة يؤخذ من موقع محدد داخل Decision Unit.

مثلًا:

DU = 500 m²

ويتم توزيع Increments عبر DU وفق Pattern مخطط، ثم تدمج لتكوين ISM Sample.

المهم:

Increment ليست Laboratory Sample مستقلة بالضرورة.

فقد تحتوي ISM Sample واحدة على عشرات Increments.

لا تحول عدد Increments الإرشادي إلى قاعدة ثابتة

قد تعرض المراجع أمثلة تستخدم عشرات Increments لكل DU.

لكن لا ينبغي تحويل رقم مثل:

• 30 أو 50 أو 100 Increments

إلى قاعدة عامة.

فالعدد يعتمد على:

DU Size.

Heterogeneity.

Particle Size.

Contaminant Distribution.

Decision Objective.

Required Precision.

Sampling Design.

إذن:

Increment count must be designed—not copied.

ما هي Decision Unit – DU؟

هي المساحة أو الحجم من التربة الذي نريد اتخاذ قرار واحد بشأنه.

مثال:

• DU-1: Playground Area DU-2: Industrial Yard DU-3: Tank Pad

وقد تختلف كل واحدة في:

Land Use.

Exposure.

Source History.

Remediation Objective.

Decision Criterion.

أخطر خطأ في ISM: Decision Unit كبيرة أو غير متجانسة وظيفيًا

لنفترض موقعًا:

• 50,000 m²

يحتوي على Tank Area صغيرة شديدة التلوث.

إذا جعلت كامل الموقع:

• One DU

فقد يذوب تأثير Tank Area داخل متوسط الموقع.

إذن المشكلة ليست في ISM نفسها، بل في:

• Poor Decision Unit Design

Hotspot DU

عند وجود Source Area معروفة، يمكن فصلها إلى DU مستقلة.

Such as:

• General Site DU Tank DU Workshop DU Waste Storage DU

وبذلك لا يتم دمج Source شديد التلوث مع مناطق أقل تأثرًا.

السؤال الأساسي قبل استخدام ISM

اسأل:

هل القرار متعلق بمتوسط التركيز داخل Decision Unit؟

إذا كان نعم، فقد تكون ISM مناسبة جدًا.

أما إذا كان السؤال:

ما أعلى تركيز موجود في أي نقطة؟

فـISM وحدها لا تقيس Maximum.

وقد تحتاج إلى:

Discrete Samples.

Targeted Samples.

Hotspot Investigation.

Hybrid Design.

ISM وMaximum Concentration

إذا أعطت ISM:

Mean = 80 mg/kg

فهذا لا يعني:

• لا توجد أي نقطة >80 mg/kg

لأنك لم تقيس Maximum Spatial Concentration.

لقد قدرت:

• Mean of the Decision Unit

وهذا فرق إحصائي جوهري.

لماذا Mean مهم أصلًا؟

في بعض Exposure/Risk Assessments يكون المستقبل معرضًا لمنطقة كاملة بصورة متكررة عبر الزمن، وليس لحفنة واحدة ثابتة من التربة.

لذلك قد يكون القرار مرتبطًا بتقدير:

• Average Exposure Concentration / Exposure Point Concentration

بحسب منهج التقييم المعتمد.

وفي هذه الحالات قد توفر ISM تمثيلًا أفضل للمتوسط من عدد محدود من Discrete Samples.

لكن هذا لا يعني أن Mean هو Endpoint الصحيح لكل مشروع.

مقارنة سريعة

Decision Question	Discrete/Grab	Conventional Composite	ISM
أين يوجد Hotspot؟	قوي	ضعيف	ليس الهدف الأساسي
Maximum Concentration	مناسب نسبيًا	قد يخفيه	لا يقيس Maximum مباشرة
Vertical Profile	قوي	ضعيف	يعتمد على DU
Site Mapping	قوي	Resolution أقل	محدود داخل DU
Mean داخل DU	قد يحتاج عينات كثيرة	ممكن	قوي عند التصميم الصحيح
Soil Heterogeneity	حساس للتباين	يقلله جزئيًا	مصمم لمعالجته
Spatial Location of High Result	واضح	غير واضح	غير واضح داخل DU

Hybrid Sampling Strategy: لا تُجبر المشروع على اختيار طريقة واحدة

لنفترض أن لدينا ملعبًا ترابيًا.

هناك سؤالان مختلفان تمامًا:

السؤال الأول: ما متوسط تعرض الطفل للتربة أثناء تحركه في كامل المساحة؟

هذا سؤال عن:

• Mean Exposure Across an Area

وقد تكون ISM مناسبة إذا كان Decision Endpoint مبنيًا على متوسط التركيز داخل Decision Unit.

لكن يوجد سؤال آخر:

هل توجد Hotspot قرب بطارية قديمة تحتوي Lead مرتفعًا جدًا؟

هذا سؤال عن:

• Localized Maximum / Hotspot

وهنا نحتاج غالبًا:

• Targeted Discrete Sampling

إذن يمكن للمشروع نفسه أن يستخدم:

ISM للمتوسط + Targeted Discrete Samples للـHotspots المحتملة

وهذا يسمى عمليًا:

• Hybrid Sampling Strategy

لا تجبر المشروع على طريقة واحدة

أفضل Sampling Design قد يجمع بين أكثر من منهج، لأن كل واحدة تجيب عن سؤال مختلف.

مثال:

• Tank Area : Targeted Discrete
• General Yard : ISM
• Wastewater : Flow-Proportional Composite

هذه ليست مناهج متناقضة، بل تصميم متعدد الأدوات يخدم عدة قرارات.

Grab/Discrete مقابل ISM في التربة

Element	Grab / Discrete	ISM
تقييم موقع محدد	ممتاز	لا تعطي قيمة لكل Increment
Hotspot Detection	قوية عند الاستهداف	قد يخف تأثير Hotspot إذا كان DU سيئًا
Mean Concentration	يحتاج عادة عدة Samples	مصممة لتقدير Mean داخل DU
GIS Concentration Map	مناسبة	محدودة داخل DU
Vertical Profile	مناسبة جدًا	ممكن عبر DUs رأسية لكن أكثر تعقيدًا
عدد Laboratory Samples	غالبًا أكبر	أقل غالبًا، لكن Field Collection أكثر كثافة
Statistical Representativeness	تعتمد بشدة على العدد والتوزيع	من نقاط قوتها عند التصميم الصحيح

Composite التقليدية مقابل ISM

Element	Conventional Composite	ISM
Statistical Planning	ليس دائمًا	أساسي
Decision Unit	قد لا تكون محددة	أساسية
Number of Increments	قد يكون قليلًا	أكبر ومنظم
Field Distribution	قد يكون بسيطًا	مخطط
Laboratory Processing	تقليدي غالبًا	جزء أساسي من المنهجية
Replicates	ليست دائمًا مستخدمة	مهمة لتقييم Reproducibility
الهدف المعتاد	Average عام	Mean أكثر تمثيلًا داخل DU

إذن:

ISM ليست مجرد Composite أكبر حجمًا.

لماذا Laboratory Processing مهمة في ISM؟

يمكن للفريق أن يجمع:

• 50 Excellent Increments

لكن إذا وصلت المادة إلى المختبر وأخذ الفني:

• 5 g

من زاوية واحدة من كيس غير متجانس، فقد تضيع فائدة التصميم الميداني بالكامل.

لذلك ISM تعتمد على سلسلتين معًا:

Field Sampling + Laboratory Processing

ويجب أن تشمل المعالجة:

Homogenization appropriate to method.

Particle Size Management.

Defined Subsampling Procedure.

Adequate Sample Mass.

Controlled Handling.

Particle Size وFundamental Sampling Error

في Soil قد يرتبط الملوث بـ:

Fine Particles.

Coarse Fragments.

Paint Chips.

Metal Particles.

Oil-Coated Aggregates.

إذا كانت Laboratory Subsample صغيرة جدًا مقارنة بحجم الجزيئات وتوزيع الملوث، فقد يرتفع:

• Fundamental Sampling Error

لذلك تصبح عناصر مثل:

Sample Mass + Particle Size Reduction + Processing + Subsampling

جزءًا أساسيًا من جودة ISM.

لماذا Replicates مهمة في ISM؟

يمكن تنفيذ Independent Replicates داخل DU نفسها.

مثلًا:

Replicate 1 = 100 Replicate 2 = 105 Replicate 3 = 98

يوجد تقارب جيد نسبيًا.

أما:

• 100 / 500 / 20

فهذا يشير إلى Variability مرتفعة جدًا، وقد يحتاج المشروع إلى مراجعة:

DU Definition.

Increment Distribution.

Sample Mass.

Field Heterogeneity.

Laboratory Processing.

Replicate ليست Laboratory Duplicate

هذه نقطة مهمة.

Independent ISM Replicate تعيد:

• Sampling Process داخل DU

أما:

• Laboratory Duplicate

فتعيد جزءًا من:

• Laboratory Analysis

لذلك Replicates تعطي معلومات أوسع عن:

Sampling + Matrix Variability

بينما Laboratory Duplicate تركز أكثر على:

• Analytical Precision

Grab Sampling في Wastewater

Grab Samples مفيدة عندما يكون السؤال متعلقًا بحالة لحظية أو حدث محدد، مثل:

Instantaneous pH.

Peak Discharge.

Batch Release.

بعض Parameters التي تتطلب Sampling فوريًا.

بعض التطبيقات الخاصة للـOil & Grease أو Cyanide وفق البرنامج والطريقة.

لكن الاختيار يجب أن يعتمد على:

Parameter + Permit + Method + Monitoring Objective

وليس على قاعدة أن Grab دائمًا أفضل.

Composite Sampling في Wastewater

Composite Sampling تكون قوية عندما يكون الهدف:

• Average Condition Over Time

وقد تستخدم في بعض البرامج مع:

BOD.

COD.

TSS.

Other stable parameters.

حسب Permit والطريقة وبرنامج المراقبة.

المهم:

Composite must represent the intended time or flow period.

Time Composite vs Flow-Proportional

إذا كان المصنع يعمل بثلاث ورديات:

• Time Composite

تأخذ Aliquots بكميات ثابتة كل فترة.

وهي تعطي كل فترة زمنية وزنًا متساويًا.

• Flow-Proportional Composite

تجعل مساهمة كل فترة مرتبطة بحجم التدفق.

فتكون أكثر تمثيلًا لكمية المياه المصروفة.

إذا كان السؤال:

• Daily Mass Load

فإن Flow-Proportional غالبًا أكثر منطقية لأن:

Mass Load = Concentration × Flow

Grab تكشف Peak قد تخفيها Composite

لنفترض:

23 ساعة = 10 mg/L

لكن لمدة ساعة واحدة:

• 1,000 mg/L

Composite لمدة 24 ساعة قد تعطي متوسطًا أقل بكثير من 1,000.

إذا كان السؤال:

• What is the peak concentration?

فالـComposite ليست الأداة الصحيحة.

Composite قد تكون أفضل من Grab للمتوسط اليومي

العكس صحيح أيضًا.

إذا أخذت Grab في فترة هادئة:

• 10 mg/L

ثم استنتجت أن المصنع يصرف 10 mg/L طوال اليوم، فقد يكون الاستنتاج خاطئًا.

إذن:

Grab قد تقلل أو تبالغ في تمثيل Daily Average بحسب توقيت أخذها.

سؤال القرار يحدد Sampling Method

يمكن اختصار العلاقة كالتالي:

سؤال القرار	المنهج الأنسب غالبًا
هل توجد Peak؟	Grab
أين Hotspot؟	Targeted Discrete
ما متوسط Wastewater خلال فترة؟	Composite
ما Mean Soil Concentration داخل DU؟	ISM
ما التوزيع المكاني؟	Discrete
ما Vertical Profile؟	Discrete / Depth-Specific
ما Mass Load؟	Flow-Proportional + Flow Data

Spatial Resolution هي الثمن الذي تدفعه عند الخلط

عندما تخلط Samples، تفقد جزءًا من المعلومة المكانية.

إذا كانت Composite Result:

• 100 mg/kg

فلا تعرف من الرقم وحده هل:

• كل المنطقة ≈100 mg/kg

أم:

• 99% ≈0 و1% ≈10,000 mg/kg

والفرق بين الحالتين كبير جدًا في:

Risk Assessment.

Remediation Design.

Hotspot Control.

Excavation.

Liability.

Future Land Use.

ولهذا:

Average concentration does not describe spatial distribution.

Spatial Resolution: لماذا تحتاج الخرائط إلى Discrete Data؟

إذا كان الهدف إعداد:

• Contaminant Contour Map

فنحن نحتاج نتائج مرتبطة مكانيًا:

Sample ID + Coordinates + Depth + Result

لأن كل قيمة يجب أن ترتبط بموقع معروف حتى يمكن تفسير التوزيع المكاني.

أما ISM DU Mean فتعطي تقديرًا للتركيز المتوسط داخل Decision Unit، لكنها لا تحدد كيف تتوزع التراكيز داخلها.

لذلك:

• DU Mean ≠ Point-by-Point Concentration Map

ولا ينبغي استخدام متوسط ISM لرسم Contours داخل DU وكأنه يمثل عدة نقاط مستقلة.

Delineation تحتاج Spatial Resolution

إذا ظهرت عينة ملوثة، يصبح السؤال:

أين ينتهي التلوث؟

وهذا يحتاج غالبًا إلى:

Discrete Sampling.

Step-Out Sampling.

Step-Down Sampling.

Multi-Depth Sampling.

Spatially Referenced Results.

لأن Delineation تبحث عن:

Lateral + Vertical Boundaries

وليس مجرد متوسط المنطقة.

Verification Sampling: متى يمكن استخدام ISM؟

قد تكون ISM مناسبة عندما يكون:

Completion Criterion = Mean-Based Criterion within a defined DU

لكن إذا كان معيار الإكمال:

• Maximum / Not-to-Exceed

فإن Mean وحدها قد لا تثبت أن جميع الأجزاء تحقق المعيار.

عندها قد يكون التصميم الأنسب مثلًا:

ISM + Targeted Discrete Verification

بحيث:

• ISM : evaluates DU mean

و:

• Targeted Discrete : investigates known or suspected residual hotspots

Composite Sampling في Stockpiles

Stockpile مثال مهم.

لنفترض وجود:

• 500 tonnes of excavated soil

والسؤال:

هل الكومة ككل تحقق معيار إدارة أو معالجة محدد؟

Grab Sample واحدة من سطح Stockpile لا تستطيع تمثيل 500 طن.

لكن أيضًا:

• Random mixing without a sampling design

لا يجعل النتيجة ممثلة تلقائيًا.

يجب تقييم:

Stockpile Volume.

Formation History.

Sources of Material.

Segregation.

Heterogeneity.

Particle Size.

Decision Criterion.

Sampling Access.

لماذا سطح Stockpile لا يمثل داخلها؟

لأن الكومة قد تكون غير متجانسة رأسيًا وأفقيًا بسبب:

Layering أثناء التفريغ.

اختلاف مصادر الشاحنات.

انتقال Fine Material.

تأثير المطر على السطح.

دفن مواد أكثر تلوثًا في الداخل.

Segregation أثناء المناولة.

لذلك قد تحتاج:

• 3D Stockpile Sampling Logic

وليس فقط عدة Grab Samples من السطح.

Composite Samples والمواد الخطرة

Compositing ليس قرارًا إحصائيًا فقط.

قبل خلط مواد أو عينات يجب تقييم:

• Chemical Compatibility

لأن بعض المواد قد تتفاعل وتسبب:

Gas Generation.

Heat Release.

Pressure.

Chemical Reaction.

Worker Exposure.

إذن:

Never composite unknown or incompatible materials solely for analytical convenience.

VOC Soil Samples: حالة تحتاج حذرًا خاصًا

مركبات مثل:

• Benzene وOther VOCs

يمكن أن تفقد أثناء:

Mixing.

Grinding.

Homogenization.

Transfer.

Exposure to air.

لذلك Sampling للـVOCs يتطلب عادة تقليل:

• Sample Manipulation

وفق الطريقة المستخدمة.

ومن الخطأ افتراض:

• Composite is cheaper : therefore composite BTEX samples

لأن عملية الخلط نفسها قد تغير التركيز الذي نحاول قياسه.

ماذا عن TPH؟

TPH ليست Analyte واحدة متجانسة.

قد تشمل نطاقات مثل:

Volatile / Gasoline Range.

Diesel Range.

Heavy Oil Range.

ويختلف سلوكها في:

Volatility + Mobility + Analytical Preparation

لذلك لا تستخدم قاعدة:

• “TPH can always be composited.”

بل حدد أولًا:

Fraction + Method + Matrix + Decision Objective

Metals

Metals لا تواجه Volatilization نفسها الموجودة مع VOCs، لكنها تواجه مشكلة مختلفة:

• Particle Heterogeneity

فقد تتركز المعادن في:

Fine Particles.

Paint Chips.

Metal Fragments.

Mineral Grains.

Localized Nuggets.

ولهذا قد تكون ISM مفيدة في بعض تطبيقات Metals عندما يكون القرار متعلقًا بـ:

• Mean Concentration داخل DU

لكن تصميم Particle Size وSample Mass وProcessing يصبح مهمًا جدًا.

Asbestos مثال مختلف

لا ينبغي تعميم:

• Grab vs Composite vs ISM

على كل Analyte.

بعض الملوثات مثل Asbestos تحتاج:

• Analyte-Specific Sampling Protocol

لأن طبيعة الألياف، توزيعها، طرق التحليل، ومتطلبات التمثيل تختلف جذريًا عن TPH أو Metals.

Biota أيضًا حالة مختلفة

Sampling للأسماك أو النباتات أو الكائنات الأخرى قد يستخدم أحيانًا Composite Samples من عدة أفراد.

لكن الأساس هنا قد يعتمد على:

Species + Age/Size + Tissue Type + Ecology + Exposure Question

لذلك لا يمكن نقل قواعد Soil Sampling إليها مباشرة.

خطأ شائع: استخدام Composite فقط لتقليل تكلفة المختبر

لنفترض:

• 20 Field Samples

لكن التحليل مكلف، فيقرر الفريق:

• Mix every 4 samples : 5 Laboratory Samples

فتنخفض تكلفة التحليل بنسبة كبيرة.

لكن ما الذي فقدناه؟

Spatial Resolution.

Hotspot Identification.

Individual Results.

Delineation Capability.

Ability to attribute contamination.

وقد تصبح الدراسة:

Cheaper analytically but weaker scientifically.

قارن Cost per Decision وليس Cost per Sample

السؤال الصحيح ليس:

كم سعر Laboratory Sample؟

بل:

كم تكلفنا البيانات اللازمة لاتخاذ قرار يمكن الدفاع عنه؟

فقد تكون 5 Composite Samples أرخص اليوم، لكنها قد تؤدي إلى:

Missed Hotspot.

Supplemental Investigation.

Underestimated Remediation.

Second Mobilization.

Incorrect Closure Decision.

فتصبح التكلفة النهائية أعلى.

هل زيادة Grab Samples دائمًا أفضل؟

لا.

إذا كان السؤال:

• What is the mean concentration within a DU?

فإن عددًا كبيرًا من Grab Samples قد ينتج:

High Variability.

Extreme Values.

High Laboratory Cost.

صعوبة في تمثيل Mean بصورة مستقرة إذا كان التصميم ضعيفًا.

بينما قد تعطي ISM المصممة جيدًا تقديرًا أكثر استقرارًا للمتوسط.

إذن:

More samples ≠ automatically better sampling design.

ما هو Sampling Error؟

يمكن تبسيط عدم اليقين الكلي إلى:

Sampling Error + Analytical Error

وفي Soil قد يكون Sampling Error كبيرًا جدًا بسبب:

• Heterogeneity

مثال:

المختبر يحقق:

Analytical Precision = ±5%

لكن عينتين صغيرتين متجاورتين تختلفان:

• 300%

هنا المشكلة الأكبر ليست الجهاز.

بل:

• Field Representativeness

لماذا ISM تحاول تقليل Sampling Error؟

بدل الاعتماد على كمية صغيرة مأخوذة من نقطة واحدة، تجمع ISM عددًا كبيرًا من:

• Spatially Distributed Increments

داخل DU.

وهذا يزيد احتمال أن تمثل Final Sample الحجم المستهدف بصورة أفضل.

لكن النجاح يعتمد على:

DU Design + Increment Pattern + Field Execution + Sample Mass + Laboratory Processing

هل ISM تلغي عدم اليقين؟

لا.

تبقى مصادر مثل:

Decision Unit Selection Uncertainty.

Sampling Variability.

Laboratory Variability.

Temporal Variability.

CSM Uncertainty.

Analytical Limitations.

ISM تقلل بعض أنواع Sampling Variability، لكنها لا تحول البيانات إلى يقين مطلق.

Decision Errors: False Positive وFalse Negative

أي Sampling Design يمكن أن يقود إلى قرار خاطئ.

• False Positive

نستنتج أن المنطقة لا تحقق المتطلبات رغم أنها في الحقيقة مقبولة.

قد يؤدي إلى:

Unnecessary Excavation.

Additional Treatment.

Higher Cost.

• False Negative

نستنتج أن المنطقة مقبولة بينما يوجد تلوث مهم لم يتم اكتشافه.

قد يؤدي إلى:

Residual Contamination.

Future Exposure.

Liability.

Rework.

لذلك Sampling Design يجب أن يوازن احتمالات:

False Acceptance + False Rejection

وفق أهمية القرار.

Grab Sample واحدة قد تقود إلى خطأين متعاكسين

إذا أخذت Grab Sample واحدة في وسط غير متجانس، فقد يحدث أحد أمرين:

إذا صادفت Hotspot صغيرة قد تبالغ في وصف منطقة أكبر وكأنها كلها ملوثة بنفس المستوى.

إذا صادفت Clean Spot قد تقلل المشكلة وتفوت Hotspot موجودة بالقرب منها.

لذلك:

نوع العينة وحده لا يكفي؛ عدد العينات وتوزيعها جزء أساسي من جودة القرار.

Composite تقلل Variability لكنها قد تخفي Extremes

هذا ليس عيبًا دائمًا.

إذا كان القرار مبنيًا على:

• Mean Concentration

فإن تقليل تأثير التغيرات الموضعية قد يكون هو المطلوب.

أما إذا كان القرار مبنيًا على:

• Maximum / Not-to-Exceed

فقد يصبح نفس السلوك خطرًا، لأنه قد يخفي Hotspot مهمة.

قاعدة عملية لاختيار المنهج

نوع القرار	المنهج الأقرب مبدئيًا
Mean-Based Decision	Composite / ISM
Point / Hotspot Decision	Discrete / Grab
Time-Average Decision	Time Composite
Mass Load Decision	Flow-Proportional Composite

هذه ليست قواعد جامدة، لكنها نقطة بداية جيدة لتصميم Sampling.

هل يمكن استخدام Grab وISM معًا؟

نعم، وغالبًا يكون هذا أقوى من فرض طريقة واحدة.

مثال:

• المرحلة الأولى

ISM لتقدير Mean في المناطق العامة.

• المرحلة الثانية

Targeted Discrete Samples حول:

Tank.

Spill Area.

Transformer.

Waste Storage.

• المرحلة الثالثة

Step-Out Discrete Samples لتحديد امتداد Hotspot.

وبذلك نحصل على:

Average Information + Hotspot Information + Delineation

Multi-Decision Unit Strategy

يمكن تقسيم الموقع الصناعي إلى عدة DUs، مثل:

DU-1 – Administrative Yard DU-2 – Production Area DU-3 – Fuel Storage DU-4 – Waste Storage

ثم اختيار Sampling Method مختلفة لكل DU.

المهم:

One Site does not require one Sampling Method.

كيف نحدد Decision Units؟

اعتمد على:

Historical Use.

Source Areas.

Exposure Scenario.

Soil/Lithology.

Current/Future Land Use.

Remediation Objectives.

Contaminant Distribution.

Management Decision.

ولا تعتمد فقط على شكل حدود الملكية.

Decision Unit ليست Parcel Boundary

العقار الواحد قد يحتوي:

• عدة Decision Units

لأن كل جزء قد يحتاج قرارًا بيئيًا مختلفًا.

المفهوم الحقيقي للـDU هو:

Area or volume for which one environmental decision will be made.

Sampling في Due Diligence قبل الشراء

في تقييم المخاطر البيئية قبل الاستثمار، قد يكون استخدام Site-Wide Composite وحدها خطرًا.

لأن المستثمر لا يريد فقط معرفة:

ما متوسط تركيز الموقع؟

بل يريد معرفة:

هل توجد Environmental Liability موضعية قد تولد تكلفة كبيرة؟

لذلك عادة يكون من المهم استخدام:

• Targeted Sampling around Areas of Concern

مع إمكانية استخدام Sampling إحصائية أو Area-Based Design في المناطق الأخرى.

مثال استثماري

موقع مساحته:

• 100,000 m²

منها:

• 99,000 m² نظيفة

و:

• 1,000 m² تحتوي دفن مخلفات

قد يبدو Site-Wide Average منخفضًا جدًا.

لكن المسؤولية البيئية ما زالت موجودة.

إذن:

Average cannot replace CSM.

Sampling Method قد تتغير عبر دورة المشروع

في المشروع نفسه يمكن أن تتغير طريقة Sampling حسب المرحلة:

• قبل المعالجة

Discrete / Targeted لـDelineation.

• أثناء المعالجة

Field Screening + Targeted Confirmation.

• بعد المعالجة

Verification Sampling Design.

إذن لا تقل:

• “هذا الموقع يستخدم Composite Sampling.”

الأدق:

• “هذا القرار يستخدم Composite Sampling.”

والقرار التالي قد يحتاج طريقة أخرى.

العلاقة مع Data Quality Objectives – DQOs

قبل اختيار Sampling Method حدد:

• Decision

ما القرار؟

• Population

ما الوسط أو المنطقة التي سيمثلها القرار؟

• Statistic

Mean أم Maximum أم Percentile؟

• Spatial Resolution

هل نحتاج معرفة أين توجد القيمة؟

• Temporal Resolution

هل نحتاج Peak أم Average؟

• Error Tolerance

ما مستوى عدم اليقين أو Decision Error المقبول؟

بعد ذلك اختر:

• Grab / Discrete / Composite / ISM / Hybrid Design

Decision Matrix عملية

Question	المنهج الأقرب مبدئيًا
هل يوجد تسرب أسفل الخزان؟	Targeted Grab / Discrete
أين أعلى منطقة تلوث؟	Targeted Discrete
أين ينتهي التلوث؟	Step-Out Discrete
ما Mean التربة داخل DU؟	ISM
ما متوسط مياه الصرف اليومي؟	Time Composite
ما الحمل اليومي للصرف؟	Flow-Proportional Composite
ما حالة الصرف الآن؟	Grab
هل قاع الحفرة يحتوي Hotspot متبقية؟	Targeted Discrete
ما Mean Exposure داخل مساحة محددة؟	ISM قد تكون مناسبة
ما البيانات المناسبة لـContour Map؟	Spatially Referenced Discrete Samples

هذه المصفوفة:

• Decision-Support Tool

وليست بروتوكولًا تنظيميًا عامًا.

ماذا يجب أن تحدد Sampling Plan عن نوع العينة؟

لا يكفي أن تكتب:

• Composite Soil Sample

لأن هذه العبارة لا تسمح للمراجع بفهم ما تمثله العينة أو إعادة تنفيذ المنهجية.

يجب أن تحدد الخطة على الأقل:

Sampling Objective – ما السؤال الذي ستجيب عنه؟

Decision Unit / Population – ما المنطقة أو الحجم الذي تمثله؟

Number of Grabs/Increments – كم جزءًا سيدخل في العينة؟

Spatial/Temporal Pattern – كيف ستوزع الأجزاء؟

Individual Mass/Volume – ما مساهمة كل جزء؟

Weighting Basis – Equal / Time / Flow / Mass Weighted.

Compositing Method – كيف سيتم الدمج؟

Field Processing – ما المعالجة الميدانية المسموحة؟

Laboratory Processing – كيف ستجانس وتجهز العينة؟

Replicates – هل توجد Replicates ولماذا؟

Decision Statistic – Mean أم قيمة أخرى؟

بدون هذه العناصر تصبح Composite:

A mixed sample with unclear representativeness.

ماذا يجب توثيقه في Grab / Discrete Sample؟

لكل عينة يجب تسجيل:

Sample ID + Coordinates + Depth/Interval + Date/Time + Matrix + Collection Method + Field Observations + Preservation + Requested Analysis

وبذلك تصبح النتيجة:

Spatially + Vertically + Temporally Traceable

وهذا ما يجعلها مفيدة في Delineation وGIS وVerification.

ماذا يجب توثيقه في Wastewater Composite؟

عند استخدام Composite في Wastewater يجب توثيق مثلًا:

Start Time.

End Time.

Total Sampling Duration.

Number of Aliquots.

Aliquot Volume.

Collection Interval.

Flow Rates.

Time- or Flow-Proportional Method.

Preservation.

Automatic Sampler ID.

Sampler Program Settings.

Operational Conditions.

وتصبح هذه البيانات أكثر أهمية إذا كانت النتيجة ستستخدم في:

• Compliance أو Pollutant Load Calculation

Automatic Sampler لا يضمن Representativeness تلقائيًا

يمكن أن يدعم Automatic Sampler:

• Time Composite أو Flow-Proportional Composite

لكن يجب التحقق من:

Calibration / Verification.

Tubing Cleanliness.

Refrigeration.

Program Settings.

Aliquot Volume.

Flow Signal.

Power Supply.

Sampling Duration.

فالآلة تنفذ البرنامج الذي أعطي لها؛ ولا تثبت وحدها أن Sampling Design صحيح.

ماذا لو توقف Automatic Sampler؟

إذا كان التصميم:

• 24-hour Composite

لكن الجهاز عمل:

• 12 hours فقط

فلا يجوز وصف النتيجة تلقائيًا بأنها:

• 24-hour Composite Result

يجب تسجيل:

• Sampling Deviation

ثم تقييم:

هل الفترة المفقودة مهمة؟ هل ظروف التشغيل تغيرت؟ هل البيانات ما زالت Fit for Purpose؟

وقد تكون النتيجة:

• Usable with Limitation / Not Representative / Resampling Required

وفق Decision Rules.

ماذا لو تغير الإنتاج أثناء Composite Period؟

يجب تسجيل ظروف التشغيل، مثل:

Production Rate.

Shift Changes.

Shutdowns.

Batch Releases.

Cleaning/CIP Cycles.

Abnormal Events.

Flow Changes.

لأن متوسطًا لمدة 24 ساعة لا يمكن تفسيره جيدًا دون معرفة:

• What was the facility actually doing during those 24 hours?

Composite Sampling في Stormwater

قد تكون Composite مناسبة لبعض أسئلة Stormwater، لكن ليس لجميعها.

فالاختيار يعتمد على:

Monitoring Objective + Permit/Plan + Analyte + Analytical Method

وقد تكون Grab أكثر أهمية إذا كان الهدف تقييم:

• First Flush أو Peak Event

ما هو First Flush؟

في بداية حدث المطر قد تحمل الجريان السطحي تراكيز مرتفعة نسبيًا من:

Dust.

Oil.

Deposited Solids.

Metals.

Surface Contaminants.

إذا دمجت بداية الحدث مع بقية العاصفة، فقد ينخفض تأثير هذه الفترة داخل المتوسط.

إذن إذا كان السؤال:

ما حالة أول جريان من العاصفة؟

فقد تحتاج Sampling Strategy موجهة إلى First Flush بدل Composite كامل للحدث.

متى تكون Grab ضرورية تقريبًا؟

بعض Parameters تحتاج قياسًا أو جمعًا لحظيًا بسبب:

Rapid Change.

Poor Stability.

Preservation Limitations.

Method Requirements.

Regulatory/Permit Requirements.

لكن لا تستخدم قائمة محفوظة تقول:

• Parameter X دائمًا Grab

دون مراجعة:

Method + Permit + Approved Monitoring Program

السياق التنظيمي السعودي

في المملكة يجب أن يظل Sampling مرتبطًا بـ:

Project Requirements + Applicable Regulation/Permit + Approved Monitoring Program + Provider Licensing Scope

ويخصص NCEC حاليًا خدمة ترخيص مستقلة للجهات المتخصصة في رصد ومراقبة جودة الأوساط البيئية ومصادر التلوث، وتشمل متطلبات الترخيص خطة لأسلوب العمل واختيار مواقع الرصد، وخطة الجودة، وخطة السلامة، وبيانات الفنيين والأجهزة ومنهجيات القياس والمعايرة. NCE Compliance

كما أن ترخيص إجراء التحاليل المختبرية البيئية يتطلب فنيين مؤهلين للتحاليل وفنيين لسحب وجمع العينات، إضافة إلى خطة الجودة والسلامة ومتطلبات الأجهزة ومنهجيات القياس؛ والصفحة الرسمية الحالية تعرض آخر تحديث في 6 سبتمبر 2026. NCE Compliance

وتنص خدمة NCEC الحالية لEnvironmental monitoring reports على أن إعداد التقرير يتم بواسطة مقدم خدمة مرخص في الاستشارات والدراسات البيئية، والرصد بواسطة مقدم خدمة مرخص في الرصد والمراقبة، والتحاليل بواسطة مقدم خدمة مرخص في التحاليل المختبرية. NCE Compliance

إذن:

Sampling Method يجب أن تكون صحيحة علميًا وقابلة للتنفيذ ضمن النطاق الترخيصي المنطبق.

هل NCEC يفرض Grab أو Composite لكل تحليل؟

لا ينبغي تعميم قاعدة من هذا النوع دون الرجوع إلى:

اللائحة المنطبقة.

Environmental Permit.

Approved Monitoring Program.

Analytical Method.

Project-Specific Requirements.

وجود Grab أو Composite في EPA أو ITRC لا يحوله تلقائيًا إلى:

• Saudi Regulatory Requirement

فالمراجع الدولية يمكن أن تدعم Technical Methodology، بينما المتطلبات السعودية السارية تحدد ما هو ملزم للمشروع.

هل ISM متطلب سعودي؟

لا ينبغي وصف ISM بأنها متطلب سعودي عام ما لم يوجد نص أو شرط مشروع محدد بذلك.

هي:

• Technical Sampling Methodology

يمكن استخدامها عند ملاءمتها للقرار، لكن ينبغي الاتفاق مسبقًا على:

Decision Units + Decision Statistic + Field Protocol + Laboratory Processing + Replicates + Acceptance/Decision Criteria

خصوصًا إذا كانت النتائج ستستخدم لاتخاذ قرار تنظيمي أو إغلاق.

25 خطأ شائعًا في اختيار Grab وComposite وISM

استخدام Grab واحدة لتمثيل مساحة كبيرة.

دمج العينات فقط لتخفيض تكلفة المختبر.

استخدام Composite للبحث عن Hotspot.

استخدام Site-Wide Composite رغم وجود Sources معروفة.

اعتبار Composite التقليدية هي ISM.

تطبيق ISM دون تعريف Decision Unit.

جعل DU واسعة جدًا فتخفي Source Areas.

استخدام Mean من ISM لإثبات Maximum.

استخدام Targeted Samples لحساب Site-Wide Mean دون تصحيح Sampling Bias.

استخدام Time Composite بينما السؤال عن Peak.

استخدام Grab واحدة لتقدير Daily Average في Process متغير.

تجاهل Flow عند تقدير Mass Loading.

Compositing للـVOCs دون مراجعة Method.

خلط مواد مجهولة أو غير متوافقة.

عدم توثيق Aliquot/Increment Contributions.

إهمال Laboratory Processing في ISM.

عدم استخدام Replicates عندما يحتاج البرنامج تقييم Sampling Precision.

استخدام Composite Result لرسم Contour Map.

استخدام ISM دون CSM.

دمج Known Source Area داخل General DU.

استخدام Sampling Method واحدة لكل Media.

افتراض أن عددًا أكبر من Grab Samples يعني تصميمًا أفضل تلقائيًا.

اختيار الطريقة الأرخص بدل الأكثر ملاءمة للقرار.

نقل Protocol دولي إلى مشروع سعودي دون مراجعة المتطلبات المنطبقة.

اختيار Sample Type قبل تحديد Decision Question.

Checklist عملي: أي Sampling Method أختار؟

اختيار Grab / Discrete / Composite / ISM يجب أن يبدأ من Decision Question وليس من تكلفة المختبر أو الطريقة المعتادة في المشروع.

1. هل أحتاج معرفة مكان التركيز؟

إذا كانت الإجابة نعم، فأنت تحتاج إلى المحافظة على Spatial Resolution.

غالبًا يكون الأنسب:

• Discrete / Grab Sampling

لأن كل نتيجة تبقى مرتبطة بموقع محدد.

2. هل أبحث عن Hotspot؟

إذا كان الهدف:

• Hotspot Detection / Source Identification

فكر في:

• Targeted Discrete Sampling

ولا تعتمد على Mean وحدها، لأنها قد تخفي التركيزات الموضعية المرتفعة.

3. هل أريد Mean Concentration داخل منطقة تربة محددة؟

إذا كان القرار مبنيًا على متوسط التركيز داخل:

• Decision Unit – DU

فيمكن دراسة:

• Incremental Sampling Methodology – ISM

بشرط ملاءمتها للملوث، والـMatrix، والـDecision Statistic.

4. هل أريد متوسط Wastewater عبر فترة زمنية؟

قد تكون:

• Time Composite Sampling

مناسبة إذا كان السؤال متعلقًا بـAverage Concentration خلال الفترة.

5. هل يتغير Flow بصورة كبيرة؟

إذا كان الهدف:

• Pollutant Mass Load

فقد يكون:

• Flow-Proportional Composite

أكثر تمثيلًا من إعطاء كل فترة زمنية وزنًا متساويًا.

6. هل Analyte متطايرة أو غير مستقرة؟

إذا كان الجواب نعم، فلا تستخدم Compositing تلقائيًا.

راجع:

Analytical Method + Preservation + Holding Time + Sample Handling Requirements

قبل الدمج.

7. هل أحتاج Contaminant Map؟

إذا كنت تريد:

• Contour Map / Spatial Distribution / Delineation

فتحتاج إلى:

• Spatially Referenced Discrete Results

أي:

Coordinates + Depth + Result

8. هل Criterion مبني على Mean أم Maximum؟

هذه من أهم نقاط التصميم.

• Mean-Based Decision : Composite / ISM قد تكون مناسبة
• Maximum / Hotspot-Based Decision : Discrete Sampling تصبح أكثر أهمية

لكن Discrete Sampling نفسها لا تثبت Maximum الحقيقي للموقع إلا إذا كان عدد العينات وتوزيعها قادرين على اكتشاف المناطق المهمة.

Decision Matrix مختصرة

Decision Question	Sampling Approach الأقرب مبدئيًا
هل يوجد تسرب أسفل Tank؟	Targeted Discrete
أين Hotspot؟	Targeted Discrete
أين ينتهي التلوث؟	Step-Out / Step-Down Discrete
ما Mean Soil Concentration داخل DU؟	ISM
ما متوسط Wastewater خلال فترة؟	Composite
ما Daily Mass Load؟	Flow-Proportional Composite + Flow Data
ما حالة التصريف الآن؟	Grab
هل توجد Residual Hotspot في Excavation؟	Targeted Verification Samples
ما Mean Exposure داخل Area محددة؟	ISM قد تكون مناسبة
ما البيانات المطلوبة لرسم Contour؟	Spatial Discrete Samples

هذه المصفوفة:

• Decision-Support Tool

وليست Regulatory Protocol ثابتًا.

مثال 1: مصنع ذو Wastewater متغير

التدفق يتغير طوال اليوم.

إذا كان السؤال:

ما Average COD وما Daily Pollutant Load؟

قد يكون التصميم:

Flow-Proportional Composite + Flow Measurement

أما إذا كان السؤال:

ما pH أثناء Batch Discharge محددة؟

فقد تكون:

• Grab Sample

أكثر ارتباطًا بالسؤال.

مثال 2: محطة وقود

السؤال:

هل يوجد Benzene أسفل Dispenser No. 3؟

هذه مشكلة مكانية مرتبطة بمصدر معروف.

الأنسب:

• Targeted Discrete Sampling

وليس:

• Site-Wide Composite

لأن الدمج قد يخفي Source Impact.

مثال 3: ساحة صناعية

السؤال:

ما Mean Concentration لمعدن معين في Surface Soil التي يتعرض لها العمال؟

يمكن دراسة:

• ISM داخل Decision Unit مناسبة

لكن إذا كانت هناك:

• Transformer Area

ذات تاريخ مختلف كمصدر محتمل، فلا ينبغي بالضرورة دمجها في General Yard DU.

يمكن فصلها إلى:

• Separate DU

أو تقييمها بواسطة:

• Targeted Discrete Sampling

مثال 4: Excavation Verification

السؤال:

هل توجد Residual Hotspot في South Wall؟

يحتاج غالبًا إلى:

• Targeted / Discrete Verification

لأن المطلوب تحديد حالة موقع محدد.

أما إذا كان Completion Criterion للمشروع مبنيًا على:

• Mean Concentration داخل Floor DU

فقد تدخل ISM ضمن التصميم إذا كانت منهجيًا وتنظيميًا مناسبة للمشروع.

مثال 5: Stockpile

السؤال الأول:

هل Stockpile ككل مناسبة لمسار إدارة محدد؟

قد يكون مناسبًا تصميم:

• Systematic Multi-Increment / Composite Approach

يمثل حجم الكومة.

لكن إذا كان السؤال:

هل توجد طبقة شديدة التلوث مدفونة داخل Stockpile؟

فقد نحتاج:

• 3D Discrete Investigation

لأن المتوسط وحده لن يحدد موقع الطبقة.

هل Mean منخفض يعني عدم وجود خطر؟

لا.

يمكن أن يتعايش:

• Low Mean

مع:

• Very High Localized Hotspot

وتتوقف أهمية ذلك على:

Toxicity.

Exposure Scenario.

Spatial Distribution.

Land Use.

Decision Criterion.

لذلك يجب أن يسأل المدير قبل اعتماد النتيجة:

هل هذا الرقم Mean أم Maximum أم Individual Result؟

نفس الرقم قد يعني ثلاثة أشياء مختلفة

لنفترض:

TPH = 200 mg/kg

قد تكون:

Grab Result من Borehole واحدة.

أو:

Composite Result من خمس نقاط.

أو:

ISM Result تمثل Mean Estimate لـDecision Unit كاملة.

الرقم واحد:

• 200 mg/kg

لكن Environmental Meaning مختلف جذريًا.

لذلك:

Never report a concentration without its sampling context.

ماذا يجب أن يظهر بجانب النتيجة؟

حسب نوع البرنامج، يفضل توثيق:

Sample Type.

Sample ID.

Decision Unit.

Number of Increments عند الانطباق.

Location.

Coordinates.

Depth / Interval.

Date/Time.

Analytical Method.

Reporting Basis.

Decision Statistic.

حتى لا يتم تفسير:

• DU Mean

على أنها:

• Point Concentration

أو العكس.

كيف تراجع تقريرًا يستخدم Composite Samples؟

اسأل:

لماذا استخدمت Composite؟

ما Population التي يفترض أن تمثلها؟

ما الأجزاء التي دخلت فيها؟

هل كلها من Matrix وPopulation متوافقتين؟

هل مساهمة كل جزء متساوية أم Weighted؟

ما Area أو Time Period التي تمثلها؟

هل Decision Criterion مبني على Mean؟

هل توجد Hotspots قد يخفيها الدمج؟

هل Analytes مناسبة للـCompositing؟

هل Compositing تم ميدانيًا أم مختبريًا؟

ما المعلومات المكانية أو الزمنية التي فقدناها؟

إذا لم تعرف مكونات Composite وكيف تم وزنها، يصبح تفسير الرقم ضعيفًا.

كيف تراجع برنامج ISM؟

اسأل:

كيف عُرفت Decision Units؟

لماذا اختيرت حدود كل DU؟

ما Decision Statistic؟

كم Increment في كل Replicate؟

كيف وزعت Increments؟

ما Individual Increment Mass؟

هل توجد Independent Replicates؟

كيف عولجت العينة ميدانيًا ومختبريًا؟

كيف تم التعامل مع Particle Size وSubsampling؟

كيف ستتعامل الخطة مع Known/Suspected Hotspots؟

إذا لم توجد إجابات واضحة، فقد يكون البرنامج:

• Conventional Composite Sampling labeled as ISM

وليس ISM مصممة فعليًا.

كيف تراجع Grab / Discrete Sampling Program؟

اسأل:

كيف اختيرت Locations؟

هل التصميم Targeted أم Random أم Systematic؟

ما Population التي تمثلها كل Sample؟

هل العدد كافٍ للقرار؟

هل Depth Intervals مبررة؟

هل يوجد Spatial Bias؟

ما أصغر Hotspot نحتاج اكتشافها؟

كيف ستستخدم كل نتيجة؟

هل نحتاج Statistical Inference أم Point-Specific Decision؟

هل النتائج ستستخدم خارج النطاق الذي تمثله العينات؟

وهذه النقطة الأخيرة مهمة جدًا:

المشكلة ليست في Grab Sampling نفسها، بل في الاستدلال على مساحة أو Population أكبر مما تسمح به البيانات.

العلاقة بين Sampling Method وQA/QC

مهما كانت طريقة أخذ العينات:

• Grab / Discrete / Composite / ISM

فإنها تحتاج QA/QC مناسبة لطبيعة المنهج نفسه.

• Grab / Discrete Sampling

تركز الجودة على:

Field Duplicates عند الحاجة.

Blanks المناسبة.

Correct Location / Depth / Time.

Preservation.

Chain of Custody.

• Composite Sampling

يضاف إلى ذلك ضرورة ضبط:

عدد Aliquots.

كتلة أو حجم كل Aliquot.

طريقة توزيعها.

Weighting Basis.

Mixing Procedure.

Preservation أثناء فترة الجمع.

• ISM

تحتاج ضبطًا أوسع يشمل:

Independent Replicates.

Increment Pattern.

Increment Mass.

Total Sample Mass.

Field Processing.

Laboratory Processing.

Particle Size / Subsampling Control.

Complete Documentation.

إذن:

QA/QC ليست واحدة لكل Sampling Method.

نوع الضبط يجب أن يعالج مصادر عدم اليقين التي تخلقها المنهجية المستخدمة.

Chain of Custody تختلف في مستوى التفاصيل

في Grab Sample يمكن ربط:

• Sample ID : Location : Depth : Time : Laboratory Result

بصورة مباشرة.

أما في Composite Sample فيجب أن نستطيع معرفة:

أي Aliquots أو Parent Locations كوّنت العينة النهائية؟

وفي ISM يجب أن يكون Traceability قادرًا على ربط:

Decision Unit : Replicate : Increment Pattern : Field Sample : Processed Laboratory Sample : Analytical Result

وإلا قد نحصل على رقم مختبري دون القدرة على إثبات:

• What exactly does this result represent?

كيف تدعم شركة البعد البيئي تصميم Sampling Method؟

السؤال الصحيح ليس:

هل نستخدم Grab أم Composite؟

بل:

ما المعلومة التي يحتاجها القرار، وما Sampling Design التي تنتجها بأقل عدم يقين مقبول؟

ويمكن لشركة البعد البيئي للاستشارات البيئية، ضمن نطاق الترخيص المنطبق وبالتنسيق مع مقدمي خدمات الرصد والمختبرات المرخصة بحسب نطاق العمل، دعم المشروعات في:

تطوير Conceptual Site Model.

إعداد Data Quality Objectives.

تعريف Population of Interest.

تصميم Decision Units.

تطوير Grab/Discrete Sampling Strategy.

تقييم ملاءمة Composite Sampling.

تقييم تطبيق ISM.

تصميم Targeted وHybrid Sampling.

تحديد Hotspot Strategy.

إعداد Sampling and Analysis Plan.

مراجعة Analytical Methods وReporting Limits.

إعداد QA/QC Requirements.

مراجعة Field وLaboratory Processing.

تقييم Representativeness وData Usability.

تحديد Data Gaps.

منع استخدام Average Results بطريقة تخفي Spatial Liability أو Source Areas.

وفي المملكة، يخصص NCEC حاليًا تراخيص مستقلة لخدمات رصد ومراقبة جودة الأوساط البيئية ومصادر التلوث ولخدمات التحاليل المختبرية البيئية. كما تنص خدمة تقارير المراقبة البيئية على إعداد التقرير بواسطة مقدم خدمة مرخص في الاستشارات والدراسات البيئية، وتنفيذ الرصد بواسطة مقدم خدمة مرخص في الرصد والمراقبة، وتنفيذ التحاليل بواسطة مقدم خدمة مرخص في التحاليل المختبرية. NCE Compliance

Frequently Asked Questions

ما هي Grab Sample؟

عينة منفردة تمثل Location وTime محددين، ويعتمد مدى تعميم نتيجتها على Sampling Design.

ما هي Composite Sample؟

عينة ناتجة عن دمج عدة Aliquots مأخوذة عبر مواقع أو أوقات أو ظروف تدفق مختلفة لإنتاج قيمة مجمعة.

ما هي Incremental Sampling Methodology – ISM؟

منهجية Structured Sampling تجمع Increments متعددة موزعة داخل Decision Unit وفق تصميم ومعالجة ميدانية ومختبرية منظمة بهدف تقدير خاصية مثل Mean Concentration داخل DU.

هل Composite قد تخفي Hotspot؟

نعم. التركيز المرتفع في جزء صغير قد يخف داخل المتوسط، ولذلك لا تستخدم وحدها إذا كان القرار متعلقًا بـHotspot أو Maximum.

هل Grab Sample تمثل الموقع كله؟

ليس تلقائيًا. هي تمثل الجزء الذي أخذت منه، وأي تعميم يحتاج Sampling Design يبرره.

متى تكون Composite مناسبة؟

عندما يكون القرار متعلقًا بمتوسط منطقة أو فترة، وكانت Analytes وطريقة الحفظ مناسبة للدمج.

متى تكون Grab/Discrete أكثر ملاءمة؟

عندما نحتاج: Specific Location / Hotspot / Peak / Delineation / Spatial Distribution

ما الفرق بين Composite وISM؟

ISM ليست مجرد دمج عينات، بل تشمل: Decision Units + Systematic Increments + Processing Protocol + Replicates + Statistical Interpretation

هل ISM تقيس Maximum؟

ليست مصممة أساسًا لذلك. قوتها الرئيسية في تقدير Mean أو خاصية DU المحددة.

هل يمكن استخدام ISM وGrab معًا؟

نعم، وقد يكون ذلك أفضل عندما نحتاج: DU Mean + Independent Hotspot Information

هل يمكن Compositing عينات VOC؟

يجب الحذر الشديد ومراجعة الطريقة التحليلية؛ لأن Manipulation وMixing قد يؤديان إلى فقد المركبات المتطايرة.

ما الفرق بين Time وFlow-Proportional Composite؟

Time Composite تعطي الزمن وزنًا وفق برنامج الجمع، بينما Flow-Proportional تربط مساهمة Aliquots بالتدفق، ولذلك يمكن أن تكون أكثر ملاءمة لحساب Pollutant Mass Load عندما يتغير Flow.

هل عدد Increments في ISM ثابت؟

لا. يجب تصميمه بحسب: DU + Heterogeneity + Particle Characteristics + Decision Objective + Required Precision

هل ISM متطلب عام من NCEC؟

لا ينبغي تقديمها كمتطلب سعودي عام دون وجود نص أو شرط خاص بالمشروع. هي منهجية فنية يمكن تقييمها واستخدامها عندما تكون مناسبة للقرار.

الخلاصة: لا يوجد Sample Type «أفضل» بصورة مطلقة

Grab ليست طريقة بدائية.

Composite ليست أفضل لمجرد أنها تنتج Average.

ISM ليست حلًا يجب تطبيقه على كل موقع.

كل واحدة تجيب عن سؤال مختلف.

إذا كان السؤال:

• أين توجد Hotspot؟ : Spatially Discrete Data

إذا كان:

• ما Mean Concentration داخل DU؟ : ISM قد تكون مناسبة

إذا كان:

• ما متوسط Wastewater خلال اليوم؟ : Composite قد تكون مناسبة

إذا كان:

• ما حالة التصريف الآن؟ : Grab قد تكون مناسبة

والتسلسل الصحيح هو:

Define Decision ، ثم Define Population / DU ، ثم Mean or Maximum? ، ثم Spatial or Temporal Resolution? ، ثم Are Hotspots Important? ، ثم Are Analytes Stable for Compositing? ، ثم Select Grab / Composite / ISM / Hybrid ، ثم Design Locations / Increments ، ثم Apply Method-Specific QA/QC ، ثم Laboratory Analysis ، ثم Interpret Result According to Sampling Context

وأهم التحذيرات:

لا تحول Mean إلى Maximum.

ولا تحول Point Result إلى Site-Wide Average.

ولا تستخدم Composite فقط لتقليل عدد التحاليل.

ولا تستخدم ISM لدمج Source Area داخل DU كبيرة حتى يختفي أثرها.

فالرقم نفسه:

TPH = 150 mg/kg

قد يعني:

• Point Concentration أو Composite Average أو ISM DU Mean

والمعنى البيئي لكل منها مختلف.

لذلك يجب أن يوضح التقرير دائمًا:

Sample Type + Population/DU + Location/Depth أو Sampling Period + Decision Statistic + Intended Decision

وهنا تتحول Sampling من مجرد جمع عبوات إلى:

عملية قياس مصممة لتقليل Decision Error وإنتاج بيانات قابلة للدفاع الفني.

موضوعات مرتبطة

• النموذج التصوري للموقع ودوره في تصميم خطة أخذ العينات
• تحديد نطاق التلوث في التربة
• تقييم تلوث المياه الجوفية
• سلسلة حيازة العينات
• قراءة تقرير التحليل البيئي
• عينات التحقق بعد معالجة التربة
• Preparing environmental monitoring reports

مراجع فنية وتنظيمية

• وكالة حماية البيئة الأمريكية: منهجية أخذ العينات التزايدية في مواقع تنظيف مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• وكالة حماية البيئة الأمريكية: أنواع عينات مياه الصرف وطرق جمعها
• وزارة الصحة في هاواي: وحدات القرار وطرق أخذ العينات متعددة الزيادات
• المركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي: ترخيص خدمات رصد ومراقبة جودة الأوساط البيئية ومصادر التلوث
• المركز الوطني للرقابة على الالتزام البيئي: تقارير المراقبة البيئية

هل تحتاج إلى مراجعة خطة أخذ العينات؟

يمكن لفريق شركة البعد البيئي مراجعة سؤال القرار، وحدود منطقة الدراسة، ونوع العينات، ومتطلبات ضبط الجودة قبل تنفيذ برنامج الرصد. contact our team لمناقشة نطاق المشروع.