Vzorkování pro analýzu životního prostředí 9/14. RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc.

Transkript

1 Vzorkování pro analýzu životního prostředí 9/14 RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc. Letní semestr 2014

2 Vzorkování pro analýzu životního prostředí - N Úvod do problematiky vzorkování 2. Faktory ovlivňující jakost programu zkoušení volba schématu vzorkování, zabezpečení jakosti vzorkovacích a analytických prací 3. Postup při přípravě programu zkoušení a při zpracování plánu vzorkování, dokumentace vzorkovacích prací 4. Bezpečnost práce při odběrech vzorků 5. Vzorkování pevných a plastických materiálů I základní principy vzorkování pevných a plastických materiálů 6. Vzorkování pevných a plastických materiálů II specifika vzorkování zemin, sypkých materiálů, sedimentů a kalů 7. Vzorkování kapalných materiálů I základní principy vzorkování kapalných materiálů, specifikace vzorkování povrchových vod 8. Vzorkování kapalných materiálů II specifikace vzorkování podzemní vody, odpadní vody 9. Vzorkování půdního vzduchu 10. Vzorkování odpadů (souhrn) 11. Úpravy vzorků v terénu (pevné, kapalné vzorky) 12. Balení, konzervace, skladování, doprava a předání vzorku do laboratoře (pevné, kapalné vzorky) 13. Validace vzorkovací a analytické metody (řízení jakosti vzorkovacích a analytických prací) 14. Vyhodnocení výsledků případové studie - závěrečné zprávy (zkouška)

3 Vzorkování pro analýzu životního prostředí - N Vzorkování půdního vzduchu atmogeochemie

4 látky těkavé Řádově se monitoruje kolem 100 těkavých organických látek Podle starší uzance jsou považovány za těkavé látky (VOC) látky s tlakem par vyšším než 133,3 Pa při 20 C, což zhruba odpovídá jejich teplotě b.v. pod 150 C Látky s tlakem par nižším považujeme za látky částečně těkavé (semivolative) Zákon 86/2002 Sb. nově definuje VOC jako jakékoliv org. látky s výjimkou methanu, které mají při teplotě 20 C tlak par 0,01 kpa nebo větší Zákon 385/2005 upravuje tuto definici na org. sloučeniny s počáteční teplotou b.v. 250 C nebo nižší při normálním atmosferickém tlaku 101,3 kpa

5 Atmogeochemie Úkolem atmogeochemického průzkumu je poskytnout informace o míře, charakteru a rozsahu kontaminace horninového prostředí Je to rychlá metoda na zjišťování přítomnosti těkavých a částečně těkavých organických látek v půdním vzduchu nesaturované zóny horninového prostředí

6 SPECIFICKÉ CÍLE VZORKOVÁNÍ PŮDNÍHO VZDUCHU PŘEDBĚŽNÉ POSOUZENÍ KONTAMINACE LOKALITY VYHLEDÁNÍ ZDROJŮ A ROZSAHU KONTAMINACE IDENTIFIKACE TYPU KONTAMINANTU URČENÍ ZONÁLNÍHO ROZVRSTVENÍ KONTAMINACE MAPOVÁNÍ MIGRAČNÍCH CEST A AKUMULAČNÍCH ZÓN PŘÍPRAVA PODKLADŮ PRO OPTIMÁLNÍ PROJEKTOVÁNÍ DLOUHODOBÝ MONITORING RIZIKOVÝCH PROVOZŮ A MÍST ZVÝŠENÉ OCHRANY URČENÍ DYNAMICKÝCH PARAMETRŮ NESATUROVANÉ ZÓNY MONITORING ÚČINNOSTI SANAČNÍCH PRACÍ

7 Vzorkování půdního vzduchu Legislativní předpisy a možnosti vyhodnocování výsledků Půdní vzduch Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody

8 Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody z Pro orientační vyhodnocení stupně znečištění Upravuje kritéria A, B a C znečištění zemin a podzemní vody. Kritéria jsou signální koncentrace chemických látek v zemině a podzemní vodě a umožňují orientačně posoudit úroveň znečištění a zařadit znečištění do kategorie podle jeho závažnosti.

9 Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody z Jednotlivá kriteria je možné interpretovat následujícím způsobem: "A" odpovídá přibližně přirozeným obsahům sledované látky v přírodě. Překročení této hodnoty se posuzuje jako znečištění, vyjma oblastí s přirozeným vyšším obsahem sledované látky. Pokud však není překročena hodnota kritéria B, znečištění není pokládáno za tak významné, aby bylo nutné zahájit průzkum nebo jeho monitorování. "B" je uměle zavedená hodnota ve výši přibližně aritmetického průměru mezi hodnotou A a C. Překročení této hodnoty se posuzuje jako znečištění, které může mít negativní vliv na zdraví člověka a jednotlivé složky životního prostředí, a proto se vyžaduje zjistit jeho zdroj a příčiny a podle výsledku rozhodnout o dalším průzkumu či zahájení monitoringu. "C" zohledňuje fyzikálně-chemické, toxikologické, ekotoxikologické, popř. další vlastnosti látek. Překročení této hodnoty představuje znečištění, které může znamenat významné riziko ohrožení zdraví člověka a dalších složek životního prostředí, a proto je nutné prokázat závažnost rizika jeho analýzou. Jejím výsledkem přitom může být potvrzení nebo naopak zvýšení uvedených kritérií a navržení sanace.

10 Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody z

11 Metodický pokyn MŽP Indikátory znečištění (uvedený ve Věstníku MŽP leden 2014)

12 Metodický pokyn MŽP Indikátory znečištění (uvedený ve Věstníku MŽP leden 2014)

13

14

15

16

17

18 Dělení podle potřeby aktivního čerpání Pasivní vzorkování dlouhodobé uložení sorbentu do půdního horizontu - hnací mechanizmus difúze, permeace (SKC, radiello,.) Aktivní vzorkování Vzorek je odebírán za pomoci jiného hnacího mechanizmu než difúze nebo permeace - dodáním energie

19 Pasivní vzorkování Výhody tohoto uspořádání: nízká cena zařízení a nízké provozní náklady malé nároky na instalaci a technickou údržbu bez nutnosti připojení ke zdroji elektrické energie poskytují informaci o dlouhodobé úrovni kontaminace

20 Pasivní vzorkování

21 Pasivní vzorkování Nevýhody: nižší citlivost a vyšší detekční limit možné interference při dlouhodobé expozici s jinými polutanty obtížná kvantifikace nemožnost zachycení náhodných extrémních změn koncentrací

22 Aktivní vzorkování Aktivní vzorkování - Vzorek je odebírán za pomoci jiného hnacího mechanizmu než difúze dodáním energie Čerpadlo (sání výtlak) Podtlak (kanystry, vaky) Vzorkař (plynová stříkačka, )

23 Vzorkování par organických kontaminantů Přímá analýza přenosnými analytickými přístroji či detektory Záchyt a analýza na kolorimetrické trubici Záchyt do uzavřeného objemu Záchyt do roztoku Záchyt na pevné sorbenty (kolektor)

24 Přímá analýza přenosnými analytickými přístroji U většiny přístrojů se k ionizaci analytu používají UV výbojky

25 Odběr na kolorimetrické trubičky Dräger Gastec

26 Typy kolorimetrických trubiček Obsahují chemické reakční činidlo nanesené na porézním nosiči Chemická reakce VOC se projeví různým zabarvením a jeho intenzitou Trubičkou se prosává přesný objem zkoumané plynné matrice, který je vyznačen na trubičce Vadí vlhkost, teplota a osvit

27 Záchyt do roztoku SKC impinger, nebo-li bublačka (promývačka) Málo užívaný způsob Selektivní výběr sorbentu Omezená doba uchování vzorku

28 Odběry vzdušin do uzavřeného objemu Odběr do skleněných myší Od padesátých let se provádějí odběry vzdušin do plastikových vaků (tedlar, teflon) Osmdesátá léta přinášejí ocelové kanystry

29 Využití podtlaku

30 Odběrové ocelové nádoby na VOC

31 Odběry na pevné sorbenty Sorpční trubičky V sedmdesátých letech - anorganické sorbenty a aktivní uhlí Později nastupují organické polymery - Tenax, Chromosorb, polyuretanová pěna, uhlíkatá molekulová síta,.

32 Odběry na pevné sorbenty SKC trubičky

33 Odběry na pevné sorbenty Kovové sorpční trubičky

34 Příprava kalibračních grafů

35 Zařízení pro nástřik na trubičku

36 Ruční odběrové zařízení

37 Atmogeochemie odběry půdního vzduchu Zaražení odběrové sondy přímo do zeminy Vytlučení sondy ocelovým trnem Použití sondážní jehly Vyvrtání sondy

38 Sondážní vpichová jehla Umožňuje: - přípravu maloprůměrové sondážní jámy - odběr vzorků zeminy - sledování profilu

39 Atmogeochemie Zařízení pro odběr půdního vzduchu ze sondážní jámy

40 Atmogeochemie Detail řazení : sorpční trubičky, Y-kus, filtr, průtokoměr, přisávání vzduchu pro čerpadlo a čerpadlo

41 Zpracování vzorku Eluce kapalinou výhody: opakování analýzy, možnost standardního přídavku analytu nevýhody: - naředěný kontaminant - extrakční činidlo

42 Zpracování vzorku termická desorpce

43 Zpracování vzorku termická desorpce detekuje koncentrace již od 10 až 100 ng.m -3 podle charakteru látek a množství prosátého vzduchu Při vyšších koncentracích analytu na sorpční trubičce je možnost splitování - při primární desorpci na smyčku - při sekundární desorpci ze smyčky a tím umožnit opakování analýzy

44 Princip termodesorpce

45 Interpretace atmogeochemického průzkumu Uvolňování těkavých látek z kontaminované podzemní vody umožňuje identifikovat oblast znečištění podzemní vody

46 Interpretace atmogeochemického průzkumu Stanovení těkavých látek v půdním vzduchu umožňuje identifikovat oblast znečištění podzemní vody, popř. znečištěné nesaturované zóny

47 Interpretace atmogeochemického průzkumu Stanovení těkavých látek v půdním vzduchu umožňuje identifikovat oblast znečištění podzemní vody, popř. znečištěné nesaturované zóny

48 Laboratorní zkouška ventovatelnosti Desorpční křivka slouží k odhadu reálných sanačních limitů