Vzorkování pro analýzu životního prostředí 5/14. RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc.

Transkript

1 Vzorkování pro analýzu životního prostředí 5/14 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 pevných a plastických materiálů I základní principy vzorkování pevných a plastických materiálů

4 Základní zdroje Metodický pokyn MŽP Metody odběru vzorků při průzkumu a sanaci znečištění životního prostředí prosinec 2006, zaměření na vzorkování při průzkumných a sanačních pracích

5 Metodický pokyn: přináší základní přehled o možnostech použití jednotlivých postupů odběru vzorků matric, se kterými se setkáváme při řešení problematiky ekologických zátěží, seznamuje s principy zajištění jakosti při odběrech vzorků, sjednocení základních definic používaných při vzorkování a odběrech vzorků, shrnuje přehled a popis technického vybavení pro odběr vzorků (vzorkovačů, vzorkovacích zařízení a pomůcek)

6 Působnost Metodického pokynu: Podle zákona č.2/1969 Sb. o zřízení ministerstev a jiných ústředních orgánů státní správy ČR, je Ministerstvo ŽP orgánem vrchního statního dozoru ve věcech životního prostředí a ústředním orgánem státní správy. Z tohoto důvodu je tento metodický pokyn určen všem resortům a organizacím v jejich působnosti, které proces odstraňování ekologických zátěží v rámci svých kompetencí zajišťují.

7 Základní zdroje New Jersey Department of Environmental Protection: Field Sampling Procedures Manual, August 2005 ucelený materiál podrobně řeší danou problematiku, historický vývoj 1.verze manuálu v roce 1992, New Jersey Department of Environmental Protection oficiálně pověřen U.S.E.P.A. pro zpracování manuálu.

8 Základní zdroje ISO normy: ČSN ISO : Jakost vod. Odběr vzorků:pokyny pro odběr vzorků dnových sedimentů. ČSN ISO : Jakost vod. Odběr vzorků:pokyny pro odběr vzorků plavenin. ČSN ISO : Kvalita půd odběr vzorků ČSN ISO ,2: Statistická hlediska vzorkování hromadných materiálů. ČSN EN ISO/IEC : Všeobecné požadavky na způsobilost zkušebních a kalibračních laboratoří

9 Normy pro vzorkování odpadů ČSN EN Charakterizace odpadů Vzorkování odpadů Pokyny pro přípravu programu vzorkování a jeho použití CEN/TR : Charakterizace odpadů - Vzorkování odpadů - Část 1: Postup pro výběr a použití kritérií pro odběr vzorků v různých podmínkách; (Výběr a použití základů statistického přístupu ke vzorkování v různých podmínkách) CEN/TR : Charakterizace odpadů - Vzorkování odpadů - Část 2: Způsoby vzorkování; CEN/TR : Charakterizace odpadů - Vzorkování odpadů - Část 3: Postupy pro získávání podvzorků v terénu; CEN/TR : Charakterizace odpadů - Vzorkování odpadů - Část 4: Postupy pro balení vzorku, jeho skladování, konzervaci, dopravu a doručování; CEN/TR : Charakterizace odpadů - Vzorkování odpadů - Část 5: Postup přípravy plánu vzorkování.

10 Metodický pokyn odboru odpadů MŽP: Vzorkování odpadů jaro 2008

11 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování Základní požadavky na technické prostředky pro vzorkování: musí být vyrobeny z materiálu, který neovlivňuje vlastnosti vzorku technické prostředky pro vzorkování musí být prokazatelně čisté (doporučuje se příprava vzorkovačů na odběr v laboratoři, příp. podle možnosti se doporučuje použití vzorkovacích prostředků na jedno použití)

12 Výběr vzorkovacích zařízení a jejich vhodnost pro jednotlivé použití závisí zejména na: fyzikálních a chemických vlastnostech vzorkovaného materiálu požadavkům na zajištění bezpečnostních podmínek odběru heterogenitě materiálu podmínkách uskladnění (uložení) materiálu na dostupnosti odběrových míst na požadovaném množství vzorku na účelu vzorkování: pro předběžné ověření vlastností, resp. pro celkové zhodnocení vlastností vzorkovaného objektu

13 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování zpevněné materiály (skalní horniny, stavební konstrukce), zeminy, sedimenty/kaly a kontejnerizované pevné materiály, materiály uložené na hromadách (deponiích)

14 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování zpevněných materiálů Pro vzorkování zpevněných materiálů je nutné vždy mechanicky narušit vzorkovaný objekt. To může mít různé nežádoucí následky, například porušení celistvosti a izolační funkce podlahy vzorkovaného stavebního objektu, nebo v krajním případě porušení statiky celého objektu.

15 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování zpevněných materiálů Vzorky z bodů na povrchu nebo mělce pod povrchem: běžné ruční nástroje (geologické kladivo, sekáč), ruční el. nářadí (např. vrtací kladivo apod). Vzorky z bodů odběru hlouběji pod povrchem se zpravidla odebírají jádrovými vrty.

16

17

18 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování nezpevněných materiálů Výběr vhodných vzorkovačů pro odběr zeminy se řídí především charakterem vzorkované zeminy, hloubkou odběru vzorku a typem stanovovaného ukazatele: Lžíce/Lopatka Ruční vrtáky Žlábkový vzorkovač (půdní jehla) Jádrovač Trubicový vzorkovač

19 Lžíce/lopatka

20 Ruční vrtáky

21 Žlábkový vzorkovač (půdní jehla)

22 Jádrovky

23 Trubicové vzorkovače

24 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování sedimentů Faktory ovlivňující výběr vzorkovače pro odběr sedimentů nebo kalů zahrnují: charakteristiky vzorkovaného prostředí (šířka, hloubka, rychlost proudění toku, popř. vzorkované nádrže), fyzikální vlastnosti sedimentu/kalu (velikost částic tvořících materiál, míra konsolidace apod.), hloubka odběru vzorku, mocnost zvodnělého (nebo kapalného) prostředí, velikost vzorku,

25 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování sedimentů Při odběrech těchto matric je potřeba věnovat velkou pozornost minimalizaci porušení přirozeného uložení sedimentu/kalu a zamezení vypláchnutí části vzorku nebo některých jeho složek při manipulaci se vzorkovačem

26 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování sedimentů drapákové vzorkovače, jádrové vzorkovače, speciální vzorkovače pro odběr kalů

27 Drapákové vzorkovače

28 Jádrové vzorkovače Možnost odběru zonálně neporušeného vzorku a zachování původní struktury, resp. vrstevnatosti sedimentu s minimálním porušením. Mají větší hloubkový dosah nežli drapákové vzorkovače. pístový vzorkovač, rašelinová sonda, trubicový vzorkovač se spodním otvorem, padající bomba

29 Pístový vzorkovač

30 Pístový vzorkovač

31 Rašelinová sonda

32 Rašelinová sonda

33 Trubicový vzorkovač s dolním uzávěrem

34 Padající bomba

35 Padající bomba

36 Speciální vzorkovače pro odběr kalů vzorkování kalů (zejména zvodnělých) další typy vzorkovačů Coriho nasávač (vhodný pro orientační odběr kapalných kalů), Trubicový vzorkovač pro odběr pastovitého materiálu

37 Zařízení, pomůcky a materiál pro vzorkování sypkých materiálů Dvouplášťový (zónový) vzorkovač na sypké materiály ( grain sampler ), Vzorkovač pro odběr sypkých materiálů z hromad ( waste pile sampler ), Sondýrka ( sampling trier ) Vakuové vzorkovače

38 Dvouplášťový vzorkovač

39 Vzorkovač pro odběr sypkých materiálů z hromad

40 Sondýrka

41 Vakuový vzorkovač

42 Postupy a způsoby odběru vzorku

43 Typy matric Soudržné horniny, stavební konstrukce Nesoudržné horniny a zeminy Odpady Plaveniny Vzorkování povrchů

44 Obecné informace vztahující se ke všem matricím prosté vzorky reprezentují sledovanou vlastnost v jednom daném bodě, definovaném v prostoru a v čase, směsné vzorky zastupují sledovanou vlastnost průměrovanou, a to buď v prostoru, nebo v čase

45 Typy vzorků Prosté vzorky jsou nenahraditelné v případě, že je cílem vzorkování posoudit prostorovou distribuci sledovaného analytu v prostředí, nebo časový vývoj jeho koncentrací. Směsné vzorky mají své opodstatnění například při rutinním monitorování hodnoty sledované vlastnosti. V každém případě, kdy jsou používány směsné vzorky je nutné mít na zřeteli jejich některá omezení.

46 Sledované ukazatele Typ analytu Přehled rizikových Základní chemické ukazatele fází odběru Anorganické kontaminanty Pevné a polotuhé matrice Homogenizace vzorku Plyny, rozpuštěné plyny Metoda odběru, Použité vzorkovací vybavení Manipulace se vzorkem a doba zpracování vzorku Ostatní Homogenizace vzorku Organické kontaminanty Těkavé látky Metoda odběru, Použité vzorkovací vybavení Manipulace se vzorkem a doba zpracování vzorku Ostatní Homogenizace vzorku Mikrobiální rozbory Metoda odběru, Použité vzorkovací vybavení Manipulace se vzorkem a doba zpracování vzorku Ekotoxicita Homogenizace vzorku

47 Typy matric Pevné a polotuhé Nejčastější příčiny chyb hodnocení výsledků z důvodu odběru vzorků: 1. odběr vzorků na stanovení těkavých látek, 2. odběr matric o odlišné velikosti částic, (např. stavební odpad, štěrkopísky apod.), 3. heterogenita materiálů v rozměrech měřítka vzorků, 4. odběr kohezních a pastovitých materiálů

48

49 Typy matric Pevné a polopevné Pro účely hodnocení rozložení kontaminantu ve sledované matrici je obecně doporučováno odebírat prosté vzorky, neboť směsné vzorky mohou u heterogenních materiálů zkreslovat skutečné rozložení vlastností.

50 Typy matric Pevné a polopevné Pokud byly odebrány prosté vzorky a z nich mají být připraveny směsné vzorky, doporučuje se příprava směsných vzorků až po úpravě prostých vzorků v laboratoři (pokud je k tomu vybavena). Důležitou zásadou při odběrech pevných a polotuhých materiálů je důsledná homogenizace vzorku na stanovení netěkavých organických a anorganických látek před uložením vzorku do vzorkovnice.

51 III.6 Vzorkování povrchů Povrchové vzorky se odebírají za účelem zhodnocení přítomnosti a/nebo rozsahu znečištění na jiných materiálech, nežli je zemina, voda a vzduch.

52 Vzorkování povrchů Techniky odběru vzorků, a) stírání, b) odsekávání, otloukávání, b) smetení.

53 Stírané vzorky

54 Nikdy se gáza nesmí navlhčovat dříve než před vlastním stíráním (riziko sekundární kontaminace ze vzduchu atmosférický depozit)!!!

55 Validace metody:

56 Složení PAR Obsah ve spiku [ng] 1.stírání (3 cykly)[ng] oplach [ng] 2.stírání (3 cykly)[ng] 2,3,7,8-TCDD 1,042 0,784 0,027 n.d. 1,2,3,7,8-PeCDD 2,461 Validace 2,131 metody: 0,028 n.d. 1,2,3,4,7,8-HxCDD 2,647 2,091 0,033 n.d. 1,2,3,6,7,8-HxCDD 2,674 1,924 0,021 n.d. 1,2,3,7,8,9-HxCDD 2,59 2,121 0,025 n.d. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 2,392 2,122 0,065 n.d. OCDD 4,894 4,371 0,189 <0,026 2,3,7,8-TCDF 1,051 0,903 0,012 n.d. 1,2,3,7,8-PeCDF 2,577 2,166 0,027 n.d. 2,3,4,7,8-PeCDF 2,508 2,166 0,026 <0,0076 1,2,3,4,7,8-HxCDF 2,357 2,090 0,027 n.d. 1,2,3,6,7,8-HxCDF 2,506 2,179 0,024 n.d. 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,52 2,118 0,021 n.d. 2,3,4,6,7,8-HxCDF 2,649 2,152 0,023 n.d. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 2,596 2,329 0,043 n.d. 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 2,53 1,996 0,020 n.d. OCDF 4,827 3,401 0,044 n.d. nepoškozený plech 1.stírání (3 cykly) 2.stírání (3 cykly) Obsah ve spik u [% ] oplach [% ] Složení PAR [% ] [% ] SUMA stěry+oplach 2,3,7,8-TCDD ,3 3,5-78,7 1,2,3,7,8-PeCDD ,6 1,3-87,9 1,2,3,4,7,8-HxCDD ,0 1,6-80,6 1,2,3,6,7,8-HxCDD ,0 1,1-73,0 1,2,3,7,8,9-HxCDD ,9 1,2-83,1 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD ,7 3,1-91,8 OCDD ,3 4,3 <0,5 94,1 2,3,7,8-TCDF ,9 1,3-87,2 1,2,3,7,8-PeCDF ,1 1,2-85,3 2,3,4,7,8-PeCDF ,3 1,2 <0,3 87,8 1,2,3,4,7,8-HxCDF ,7 1,3-90,0 1,2,3,6,7,8-HxCDF ,0 1,1-88,0 1,2,3,7,8,9-HxCDF ,1 1,0-85,1 2,3,4,6,7,8-HxCDF ,3 1,1-82,3 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF ,7 1,8-91,6 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF ,9 1,0-79,9 OCDF ,5 1,3-71,8 Průměr 82,9 1,67

57 Složení PAR Obsah ve spiku [ng] 1.stírání (3 cykly)[ng] oplach [ng] 2.stírání (3 cykly)[ng] 2,3,7,8-TCDD 1,042 0,603 0,040 n.d. 1,2,3,7,8-PeCDD 2,461 1,639 0,036 n.d. 1,2,3,4,7,8-HxCDD 2,647 1,608 0,047 n.d. Validace metody: 1,2,3,6,7,8-HxCDD 2,674 1,480 0,032 n.d. 1,2,3,7,8,9-HxCDD 2,59 1,631 0,034 n.d. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD 2,392 1,632 0,082 n.d. OCDD 4,894 3,362 0,235 <0,026 2,3,7,8-TCDF 1,051 0,694 0,016 n.d. 1,2,3,7,8-PeCDF 2,577 1,666 0,035 n.d. 2,3,4,7,8-PeCDF 2,508 1,666 0,033 <0,0076 1,2,3,4,7,8-HxCDF 2,357 1,607 0,034 n.d. 1,2,3,6,7,8-HxCDF 2,506 1,676 0,030 n.d. 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,52 1,630 0,028 n.d. 2,3,4,6,7,8-HxCDF 2,649 1,656 0,031 n.d. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 2,596 1,792 0,053 n.d. 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 2,53 1,535 0,028 n.d. OCDF 4,827 2,616 0,070 n.d. poškozený plech Složení PAR Obsah ve spik u [% ] 1.stírání (3 cykly) [% ] oplach [% ] 2.stírání (3 cykly) [% ] SUMA stěry+oplach 2,3,7,8-TCDD ,9 3,8-61,7 1,2,3,7,8-PeCDD ,6 1,5-68,1 1,2,3,4,7,8-HxCDD ,8 1,8-62,5 1,2,3,6,7,8-HxCDD ,3 1,2-56,5 1,2,3,7,8,9-HxCDD ,0 1,3-64,3 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD ,2 3,4-71,6 OCDD ,7 4,8 <0,5 74,0 2,3,7,8-TCDF ,1 1,5-67,6 1,2,3,7,8-PeCDF ,7 1,4-66,0 2,3,4,7,8-PeCDF ,4 1,3 <0,3 68,0 1,2,3,4,7,8-HxCDF ,2 1,4-69,6 1,2,3,6,7,8-HxCDF ,9 1,2-68,1 1,2,3,7,8,9-HxCDF ,7 1,1-65,8 2,3,4,6,7,8-HxCDF ,5 1,2-63,7 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF ,0 2,1-71,1 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF ,7 1,1-61,8 OCDF ,2 1,4-55,6 Průměr 63,8 1,85

58 Otlukové vzorky (Vzorky z otluku)

59

60 Smetené vzorky (Smetky)