Vzorkování pro analýzu životního prostředí 6/14. RNDr. Petr Kohout doc.ing. Josef Janků CSc.

Transkript

1 Vzorkování pro analýzu životního prostředí 6/14 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 II specifika vzorkování zemin, sypkých materiálů, sedimentů a kalů

4 Vzorkování nesoudržných materiálů (zemin a nezpevněného horninového prostředí) Normy a metodiky Metodický pokyn MŽP ČR: Vzorkovací práce v sanační geologii ČSN ISO ,2: Statistická hlediska vzorkování hromadných materiálů. ČSN Vzorkování materiálů. Základní ustanovení ČSN : Vzorkování sypkých a zrnitých materiálů

5 Vzorkování nesoudržných materiálů (zemin a nezpevněného horninového prostředí) Legislativní předpisy a možnosti vyhodnocování výsledků Zeminy Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody

6 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.

7 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.

8 Metodický pokyn MŽP Kritéria znečištění zemin a podzemní vody z

9

10

11

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

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

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

15

16

17

18

19

20

21 Legislativní předpisy a možnosti vyhodnocování výsledků Zemědělská půda Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 13/1994, kterou se upravují některé podrobnosti ochrany zemědělského půdního fondu Zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech), jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 308/2000 Sb., zákonem č. 147/2002 Sb. a zákonem č. 317/2004 Sb. (ZÁKON o hnojivech)

22

23

24 Dokumentace, popis vzorku Dokumentace odběru a popis vzorku jsou neoddělitelnou součástí vzorkovacích prací Pro makroskopický popis vzorků je vhodné při odběru nezpevněných matric použít klasifikaci, založenou zejména na zrnitostním složení. Základními zrnitostními frakcemi jsou štěrk, písek, prach a jíl, Základní hranicí velikosti zrn jsou 2 mm. Částice větší než 2 mm jsou označovány jako štěrk, Hranice menších zrnitostních frakcí jsou v různých klasifikačních systémech různé, zpravidla využívající sestupnou řadu hranic frakcí 2 0,63 0,2 0,063 0,02 0,0063 mm.

25 Dokumentace, popis vzorku

26 Určení pozice bodu a hloubky odběru Místo a bod odběru musí být vždy definovány v plánu odběru vzorků Z hlediska hloubky odběru vzorku rozlišujeme 2 typy vzorků: povrchové vzorky (vzorky z hloubkového intervalu 0 až 15 cm), podpovrchové vzorky (vzorky odebírané z hloubky pod 15 cm).

27 Postupy odběru vzorků při identifikaci, plošném nebo prostorovém vymezení znečištění se používají především odběry prostých bodových vzorků, charakterizujících znečištění v daném bodě a v daném čase, směsné vzorky se obvykle nepoužívají (výjimkou je odběr vzorků pro charakterizaci odpadu), odběr vzorků se obvykle provádí od místa méně kontaminovaného po místa kontaminovaná, při odběru je vhodné používat metody přímé detekce těkavých organických látek pro okamžitou charakterizaci znečištění vzorkovaného materiálu těkavými organickými látkami (např. měřící přístroje s PID, FID detekcí), ochranné rukavice mají se vzorkem přijít do styku minimálně, doporučuje se archivovat minimálně polovinu vzorku pro případy požadavku dodatečných analýz, kontroly apod, vzorky s výjimkou vzorků na stanovení těkavých organických látek musí být, pokud je to možné, homogenizovány v terénu před uložením do vzorkovnice!!

28 Postup odběru povrchových vzorků před vlastním odběrem je nezbytné odstranit veškerý balastní materiál ze vzorkované plochy s výjimkou zkoumané zeminy např. rostlinný pokryv, kameny apod., povrchový vzorek je odebírán z hloubkového intervalu 0 až 15 cm. Podle požadovaného typu stanovení se vybere vhodný vzorkovač (vzorkovací lopatka, jádrovač apod.), vzorky na stanovení těkavých organických látek se odeberou speciálním postupem, vzorky na stanovení netěkavých látek se před uložením do vzorkovnice v terénu homogenizují, pokud není s laboratoří dohodnut jiný postup, vzorek ve vhodné vzorkovnici se podle požadavků na minimalizaci poškození vzorku zajistí (konzervace, stabilizace apod.) a dopraví se do laboratoře.

29 Postup odběru podpovrchových vzorků vyhloubení otvoru do požadované úrovně pomocí vhodného zařízení (vrtací souprava, ruční vrtání apod.), odběr vzorku pomocí vhodného vzorkovače (viz odběr porušených vzorků versus odběr neporušeného vzorku). (Pokud není plánem odběru vzorků stanoveno jinak, doporučuje se bodové vzorky odebírat s krokem odběru 15 cm.), vyjmutí vzorkovače z otvoru. Pokud část vzorku ze zařízení vypadne, nesmí být použit jako vzorek. Je důležité kontrolovat vrtný profil. Je třeba ověřovat, zda do vrtu nenapadal materiál z povrchu, nebo ze stěn vrtu. Ten musí ze vzorku odstraněn (např. zbytky asfaltu spadlé z povrchu do otvoru), vzorky na stanovení těkavých organických látek se odeberou speciálním postupem, vzorky na stanovení netěkavých sloučenin se před uložením do vzorkovnice v terénu homogenizují, pokud není s laboratoří dohodnut jiný postup, vzorek ve vhodné vzorkovnici se podle požadavků na minimalizaci poškození vzorku zajistí (konzervace, stabilizace apod.) a dopraví se do laboratoře.

30 Terénní orientační zkoušky na vzorcích zeminy Při odběrech zeminy a nezpevněných tuhých materiálů je doporučováno bezprostředně po vyjmutí vzorkovaného materiálu ze zkoumaného objektu provést terénní měření na identifikaci znečištění těkavými organickými látkami (pomocí PID nebo FID detektoru).

31 Terénní orientační zkoušky na vzorcích zeminy Postup: lžící nebo nožem se podélně rozřízne vyjmutý materiál, např. vrtné jádro, popř. se provedou do materiálu otvory v intervalu 15 cm, měří se bezprostředně nad povrchem (sonda přístroje se nesmí dotknout vzorkovaného materiálu!).

32 Odběr na stanovení těkavých organických látek Vzorky zemin na stanovení těkavých organických látek musí být odebrány bezprostředně (v několika málo minutách) po vyjmutí z horninového prostředí Kritické body při odběru na stanovení těkavých organických látek: analytický postup, terénní metoda konzervace vzorku, vzorkovnice, doba mezi odběrem a zpracováním vzorku.

33 Odběr na stanovení těkavých organických látek Postup: 1. určení vzorkovacího intervalu, 2. odstranění erodovaného či mechanicky poškozeného povrchu jádra (možnost odvětrání těkavých látek) např. pomocí špachtle, 3. odběr vzorku pomocí speciálního trubicového vzorkovače (odběr množství definovaného analytickým postupem),

34 Odběr na stanovení těkavých organických látek

35 Odběr na stanovení těkavých organických látek 4. očistí se vnější strana vzorkovače, přebytečný materiál se odstraní, 5. okamžitě se otevře vzorkovnice a vzorek se vytlačí ze vzorkovače do vzorkovnice. Je nutné zabránit styku vzorkovače s konzervační látkou!

36 Odběr na stanovení těkavých organických látek 6. odebere se další vzorek pro stanovení sušiny a terénní měření. 7. zátky a uzávěr vzorkovnice se zkontrolují, aby na nich nebyly žádné nečistoty způsobující ztráty těkavých organických látek, 8. označení vzorkovnice je doporučeno pomocí visačky, kterou lze snadno odstranit pro potřebu vážení vzorku. Nedoporučuje se používat lepící etikety, neboť mohou způsobit chyby při vážení vzorku! 9. vzorkovnice se okamžitě umístí do lednice (nikoliv pouze do chladničky!). Vzorky z různých míst by měly být odděleně uloženy, např. v plastikovém pytlíku, aby se omezila možnost přenosu kontaminace při transportu.

37 Metody konzervace vzorku pro stanovení těkavých organických látek Fyzikální metody konzervace: chlazení (teplota 2 až 6 C) umístění do kontejneru s ledem, mrazícími vložkami (suchý led se nedoporučuje má teplotu až 78 C, což může vést k poškození vzorkovnic, těsnění apod.), mražení (teplota 7 až -15 C) vzorky na stanovení sušiny nesmějí být zmraženy! Chemické metody konzervace: Metoda konzervace vzorků reagenční vodou ( closed-system vials, no chemical preservation with organic free water (OFW) ) Metoda chemické konzervace vzorku s použitím síranu sodného (Closed-System Vials, Chemical Preservation Sodium Bisulphate) Metoda chemické konzervace vzorku s použitím metanolu ( closedsystem vials, chemical preservation Methanol )

38 Postup odběru na stanovení těkavých organických látek s chemickým konzervantem Postup: Materiál: skleněné vialky (40 ml) o přesné hmotnosti, s PTFE septem a šroubovacím uzávěrem, magnetické míchadlo, konzervant. Na každé odběrové místo se použijí minimálně 2 vzorkovnice s konzervantem, 1 vzorkovnice bez konzervantu, další pro určení sušiny a terénní měření. Postup: 1. vialky jsou po dodání konzervantu převáženy s citlivostí 0,01 g (laboratoř), 0,1 g (terén). Doporučované množství konzervantu 5 ml, 2. vzorky jsou kontrolně zváženy před odběrem pokud je rozdíl mezi měřením ad 1) a ad 2) větší než 0,2 g, je to signálem ztráty konzervantu a vzorkovnice se musí vyřadit, 3. vzorek se odebere úzkoprofilovým jádrovým vzorkovačem, 4. 5 g vzorku se uloží do vzorkovnice. Pozor! Vzorkovač nesmí přijít do styku s konzervantem, 5. po naplnění, uzavření a vnějším očištění se vzorkovnice zváží, 6. vzorkovnice jsou označeny předem laboratoří nebo prodejcem, dodatečné nalepovací etikety zásadně nejsou akceptovatelné (maximálně lze použít snadno odstranitelné visačky), 7. fyzikální konzervace vzorku chlazení, mražení.

39 Odběry neporušených vzorků zemin Trubkové odběrové zařízení

40 Adjustovaný neporušený vzorek

41

42

43 EXTRAKCE ZEMIN MeOH Extrakční mohutnost 50 ml MeOH na 5g sušiny zeminy DCM návratnost v % XY bodový vlhkost zeminy v %

44 Odběr zemin na stanovení netěkavých sloučenin semivolatilní organické sloučeniny (typu výševroucích ropných produktů), pesticidy, polychlorované bifenyly (PCB), polycyklické aromatické uhlovodíky, kovy, kyanidy, apod.

45 Odběr zemin na stanovení netěkavých sloučenin Před uložením vzorku do vzorkovnic musí být provedena homogenizace vzorku (popř. v laboratoři) Postup homogenizace: odstranění balastních látek (rostlinných zbytků, např. větviček, kořenů, kamenů a předmětů antropogenní povahy úlomky, skla, odštěpky cihly apod.), série míchání (materiál je přemisťován do rohů, protřásán, nahrnován do středu a do stran apod., a opět promícháván) a kvartování.

46 Odběr zemin na stanovení netěkavých sloučenin Postup homogenizace kvartováním: rozdělení materiálu do 4 čtvrtin (např. pomocí kvartačního kříže). každá čtvrtina se míchá a homogenizuje samostatně. následně se jednotlivé části smíchají opět do jednoho celku. Série míchání a homogenizace kvartováním se opakuje minimálně ještě jednou, nebo lépe vícekrát (podle povahy vzorkované matrice).

47 Úprava vzorků

48 Odběr směsi jemnozrnného a hrubozrnného materiálu (např. štěrku s pískem) Při odběru této matrice je potřeba počítat s následujícími komplikacemi: výsledky je nutné interpretovat s velikou opatrností vzorek nebude reprezentovat skutečnou jakost materiálu (neboť je velmi komplikované až nemožné odebrat vzorek odpovídající zrnitostnímu složení vzorkovaného materiálu. Řešením je odběr velkého množství vzorku a analýza jednotlivých zrnitostních frakcí po prosítování), předpokládají se ztráty těkavých látek

49 Odběr směsi jemnozrnného a hrubozrnného materiálu (např. štěrku s pískem) Pozor na volbu vhodného vzorkovače podle velikosti částic v materiálu!!! D1.1 Určení minimální velikosti dílčího vzorku Požadavky: - Aktuální šířka, výška I délka vzorkovacího zařízení musí být 3 větší než je maximální velikosti částic (D 95 ) 1. D 95 3mm M inc = 10-9 ρ(3d 95 ) 3 = ρd (1) kde: M inc = hmotnost nejmenšího dílčího vzorku, v kg, D 95 = 95-percentil velikosti částice, v mm, ρ = objemová hmotnost materiálu, v kg/m D 95 <3mm V případě materiálu s maximální velikostí částic (D 95 ) menší než 3 mm: M inc = ρ kde: M inc = hmotnost nejmenšího dílčího vzorku, v kg, ρ = objemová hmotnost materiálu, v kg/m 3.

50 Odběr směsi jemnozrnného a hrubozrnného materiálu (např. štěrku s pískem) Pozor na vzájemný vztah mezi velikostí částic a velikostí vzorku!!! Kniha J. Kozák - Z. Cagaš: Hodnocení upravitelnosti a způsobu úpravy nerostných surovin, SNTL ISVTL, Praha 1965, kap "Určení váhy vzorku podle Demonda a Halferdalla", str Demond a Helferdall vzpracovali svou metodu na základě rozměrů zrn vzorků, přičemž se opírali hlavně o zkušenosti, nikoli o početní odvození. Vzorec je podobný předcházejícím vzorcům: Demond-Halferdallův vzorec Q = k * d^a kde "k" je součinitel charakterizující vzorkovanýž materiál a "a" mocnitel o hodnotě < 3. (Q je v kg a d je velikost zrna v mm). Hodnoty součinitelů k a a jsou uvedeny v závislosti na charakteru rudniny v následující tabulce: velmi stejnorodé stejnorodá nestejnorodá nestejnorodá, prorostlá k 0,06 0,1 0,18 0,32 a 1,8 2 2,25 2,5 V následující tabulce je množství vzorku v g Zrno (mm) velmi stejnorodé stejnorodá nestejnorodá nestejnorodá, prorostlá 0,010 0,015 0,010 0,006 0,003 0,100 0,951 1,000 1,012 1,012 1,000 60, , , ,000 10, ,

51 D1.2 Určení minimální velikosti vzorku Je dáno vztahem: 1 3 (1- p) M sam = ( D 95 ) ρ g 2 6 C V p kde: Pozor na vzájemný vztah mezi velikostí částic a velikostí vzorku!!! π (2) M sam = hmotnost vzoru v g; D 95 = 95-percentile velikosti částic, v cm; ρ = specifická hmotnost částic, v g/cm 3 ; g p CV = korekční faktor pro rozdělení (distribuci) částic vzorkovaného materiálu; = podíl částic s určitou charakteristikou (m/m); = požadovaný koeficient variance způsobený základní chybou (fundamental error) Příklady korekčních faktorů pro jednotlivé distribuce částic (g): Širokopásmové rozdělení: D 95 /D 05 > 4 g = 0.25 Střední rozdělení částic : 2 < D 95 /D 05 4 g = 0.50 Úzké pásmo rozdělení velikosti částic: 1 < D 95 /D 05 2 g = 0.75 Uniform particles: D 95 /D 05 = 1 g = 1.00

52 Odběr suchého sypkého materiálu Mezi nejčastější komplikace při odběru můžeme zařadit tato rizika: materiál vypadává ze vzorkovače, ztráty těkavých organických látek. Důležitou podmínkou pro odběr tohoto materiálu je použití vhodných vzorkovačů (zejména při odběrech pod povrchem)

53 Prášky, granule a malé krystaly Postupy odběru se odvíjejí podle způsobu uložení materiálu

54 Prášky, granule a malé krystaly Pozor na volbu vhodného vzorkovače podle velikosti částic v materiálu!!! D1.1 Určení minimální velikosti dílčího vzorku Požadavky: - Aktuální šířka, výška I délka vzorkovacího zařízení musí být 3 větší než je maximální velikosti částic (D 95 ) 1. D 95 3mm M inc = 10-9 ρ(3d 95 ) 3 = ρd (1) kde: M inc = hmotnost nejmenšího dílčího vzorku, v kg, D 95 = 95-percentil velikosti částice, v mm, ρ = objemová hmotnost materiálu, v kg/m D 95 <3mm V případě materiálu s maximální velikostí částic (D 95 ) menší než 3 mm: M inc = ρ kde: M inc = hmotnost nejmenšího dílčího vzorku, v kg, ρ = objemová hmotnost materiálu, v kg/m 3.

55 Prášky, granule a malé krystaly Pozor na vzájemný vztah mezi velikostí částic a velikostí vzorku!!! Kniha J. Kozák - Z. Cagaš: Hodnocení upravitelnosti a způsobu úpravy nerostných surovin, SNTL ISVTL, Praha 1965, kap "Určení váhy vzorku podle Demonda a Halferdalla", str Demond a Helferdall vzpracovali svou metodu na základě rozměrů zrn vzorků, přičemž se opírali hlavně o zkušenosti, nikoli o početní odvození. Vzorec je podobný předcházejícím vzorcům: Demond-Halferdallův vzorec Q = k * d^a kde "k" je součinitel charakterizující vzorkovanýž materiál a "a" mocnitel o hodnotě < 3. (Q je v kg a d je velikost zrna v mm). Hodnoty součinitelů k a a jsou uvedeny v závislosti na charakteru rudniny v následující tabulce: velmi stejnorodé stejnorodá nestejnorodá nestejnorodá, prorostlá k 0,06 0,1 0,18 0,32 a 1,8 2 2,25 2,5 V následující tabulce je množství vzorku v g Zrno (mm) velmi stejnorodé stejnorodá nestejnorodá nestejnorodá, prorostlá 0,010 0,015 0,010 0,006 0,003 0,100 0,951 1,000 1,012 1,012 1,000 60, , , ,000 10, ,

56 D1.2 Určení minimální velikosti vzorku Je dáno vztahem: 1 3 (1- p) M sam = ( D 95 ) ρ g 2 6 C V p kde: Pozor na vzájemný vztah mezi velikostí částic a velikostí vzorku!!! π (2) M sam = hmotnost vzoru v g; D 95 = 95-percentile velikosti částic, v cm; ρ = specifická hmotnost částic, v g/cm 3 ; g p CV = korekční faktor pro rozdělení (distribuci) částic vzorkovaného materiálu; = podíl částic s určitou charakteristikou (m/m); = požadovaný koeficient variance způsobený základní chybou (fundamental error) Příklady korekčních faktorů pro jednotlivé distribuce částic (g): Širokopásmové rozdělení: D 95 /D 05 > 4 g = 0.25 Střední rozdělení částic : 2 < D 95 /D 05 4 g = 0.50 Úzké pásmo rozdělení velikosti částic: 1 < D 95 /D 05 2 g = 0.75 Uniform particles: D 95 /D 05 = 1 g = 1.00

57 Prášky, granule a malé krystaly Malé objemy v klidu (kontejnery, pytle, barely) Pravděpodobnostní Jádrovým vzorkovačem S úsudkem Lžící, lopatkou

58 Prášky, granule a malé krystaly Velké objemy v klidu (násypky, hromady, sila) Pravděpodobnostní Vakuový vzorkovač, vrták řada dílčích vzorků S úsudkem Stejně, ale bodový odběr

59 Prášky, granule, krystaly Odběr z padajících proudů Pravděpodobnostní Průřezový vzorek Rozlišuje se šířka a hloubka proudu S úsudkem Z určitého místa proudu

60 Prášky, granule a krystaly Odběr z pásových dopravníků Průřezový vzorek pomocí lopaty Pomocí pravoúhlé šablony S úsudkem jenom jednou

61 Prášky, granule a malé krystaly Odběr ze šnekových dopravníků zastavit před odběrem! Pravděpodobnostní i s úsudkem Vakuový vzorkovač

62 Hrubozrnné nebo hrudkovité materiály Odběr z pytlů, sudů nebo barelů rozprostření do vrstvy Pravděpodobnostní Pomocí latě oddělte materiál v místě vymezeném PV tento materiál přesuňte stranou podle PV proveďte rovnoběžné řezy ve zbývajícím materiálu odeberte materiál mezi rovnoběžnými řezy k přípravě směrového vzorku, S úsudkem V jednom místě odeberte požadované množství vzorku

63 Hrubozrnné nebo hrudkovité materiály Odběr velkých objemů z násypek nebo zásobníků S úsudkem během plnění Zavěšená vzorkovací trubice Odběr z velkých hald rozprostření do plochy Pravděpodobnostní Odběr v obou směrech Zmenšování vzorku S úsudkem (bodový odběr)

64 Hrubozrnné nebo hrudkovité materiály V pohybu - jako v předešlém případu Malé objemy z masivních kusů materiálu S úsudkem Odštípnutí, odseknutí Z hromady velkých kusů materiálu S úsudkem Konkrétní kus Směrový vzorek - osekáním

65 Agrochemické zkoušení Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků Vyhláška č. 400/2004 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků, ve znění vyhlášky č. 477/2000 Sb. Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 477/2000 Sb., kterou se mění vyhláška Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků

66 Odběr vzorků zemědělských půd 1) Osoba pověřená Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským (dále jen "ústav") k odběru vzorků zajišťuje při provádění odběru dokumentační materiál sestávající se z protokolu o odběru vzorků a mapových podkladů k evidenci odběrových míst. (2) Půdní vzorky zemědělských půd se odebírají v období od 1. února do 31. května a v období od 1. července do 30. listopadu kalendářního roku. (3) Vzorek se na zemědělské půdě odebírá výhradně sondovací tyčí, nejméně 30 vpichy rozmístěnými rovnoměrně po ploše pozemku se stejnou plodinou a jednotným hnojením.

67 Odběr vzorků zemědělských půd (4) Plocha pro odběr jednoho vzorku je v průměru a) u orné půdy v bramborářské a horské oblasti 7 ha a u orné půdy v řepařské a kukuřičné oblasti 10 ha. Odběr vzorku se provádí vždy na hloubku ornice, nejhlouběji však do hloubky 30 cm, b) u trvalých travních porostů v bramborářské a horské oblasti 7 ha a u travních porostů v řepařské a kukuřičné oblasti 10 ha. Odběr vzorku se provádí do hloubky 15 cm s tím, že drnová vrstva půdy se z použité sondovací tyče odstraňuje, c) u chmelnic 3 ha. Odběr vzorku se provádí do hloubky 40 cm s tím, že vrchní deseticentimetrová vrstva půdy se z použité sondovací tyče odstraňuje, d) u vinic 2 ha. Odběr vzorku se provádí odděleně z vrstev půdy do hloubky 30 cm a od 30 cm do 60 cm, e) u intenzivních sadů 3 ha. Odběr vzorku se provádí do hloubky 30 cm.

68 Odběr půdních vzorků lesních pozemků 1) Z každého odběrového místa se minimálně odebere organická vrstva složená ze 3 horizontů (opad, fermentační a humusový horizont) z plochy 25 x 25 cm. Odběr se provádí kvantitativně až k rozhraní s minerální půdou. V případě výskytu horizontu T (rašelina) se odebere vzorek z tohoto horizontu zvlášť. (2) Z minerální půdy se odebere ze stejného místa odděleně minimálně vzorek z hloubky do 10 cm a z hloubky od 10 cm do 20 cm. (3) Odebrané půdní vzorky včetně charakteristiky odběrového místa (souřadnice, popis porostu a stanovištních podmínek v místě odběru) se předávají ústavu k analýze.

69 Protokol o odběru vzorků

70 Vzorkování půdní vlhkosti Aplikuje se, je-li hladina podzemní vody hluboko. Detekuje znečistění v mělkých vrstvách ještě než se dostane k hladině podzemní vody Tím lze předejít nákladným průzkumným pracím (hluboké monitorovací vrty) Můžeme se tím vyhnout hloubkové sanaci horninového prostředí (remediace) Kde je požadováno zjištění chemického profilu např. prosakování nitrátů do hlubších vrstev

71 Vzorkování půdní vlhkosti Jak to v půdě funguje: Velmi vlhká půda Suchá půda Ve vlhké půdě jsou malé adhezní síly mezi vodou a půdními částicemi V suché půdě jsou velké adhezní síly, protože kapiláry s vodou jsou o velmi malém průměru

72 Vzorkování půdní vlhkosti Duté porézní tělísko, saturované vodou Velmi jemné póry: adhezní síly jsou větší než největší možné sání (1 bar) Po aplikaci sání dojde k nasátí pouze vody, nikoliv vzduchu (větší rozměr molekul než voda)

73 Vzorkování půdní vlhkosti Porézní materiál může být vyroben z: Keramiky (tradiční jíly) Keramické materiály (čistý >99% oxid hlinitý) Teflon s příměsí křemíku Pórézní sklo (!) Pórézní plasty

74 Vzorkování půdní vlhkosti Tradiční keramika sorbuje důležité látky Těžké kovy a další polární ionty pesticidy a další polární látky Al 2 O 3 keramika je mnohem lepší; může být použita pro vzorkování nitrátů, bromidů, chloridů, sulfátů, Na +, fosfátů Sklo: je vhodné pro pesticidy Plasty a Teflon s příměsí křemíku: lze použít pro většinu látek

75 Vzorkování půdní vlhkosti Product Parameter Organics like herbicides, pesticides, total organic carbon, but also mineral oils Ceramics (12.01 samplers) (99.8% pure Al2O3) Teflon / quartz (12.51 samplers) Plastic with plastic reinforcement (19.21* samplers) Rhizon MOM and Macrorhizon 1 Plastic with stainless steel reinforcem ent (19.21*) Rhizon Borosilicatglass (new) samplers Ceramics samplers (90% Al2O3 10% SiO 2, Fe 2 O 3 TiO 2 ) - (test) - (test) + (test) - (test) ++ - (test) Phosphates Inorganics with limited interaction like nitrate, chloride, bromide, sulphates, sodium Inorganics with a strong interaction like trace metals - (test) + (for Cd, Ni, Zn + # (Pb,Cr) Yield water* (test) - (test) Macrorhizon Frost resistance Price * ++* * Minisamplers mainly for use in the lab (pot plants, leaching columns or profile pits) 1 Macrorhizon also for field use # for Pb en Cr after an initial yield of purging (3 ltr) water ## as far as known

76 Vzorkování půdní vlhkosti Při pochybnostech jaký vzorkovač pro půdní vodu aplikovat: Vložte půdní vzorek (válec) do trubice Přidávejte vodu ( dešťovou ) na povrch tak dlouho, až bude voda prosakovat dolní částí trubice Porovnejte koncentrace v této prosáklé vodě s koncentracemi ve vodě ze vzorkovače, který byl instalován ve stejné půdě.

77 Vzorkování sedimentů a kalů Účel vzorkování dna řek a vodních nádrží určení druhu sedimentů určení tloušťky vrstev určení úrovně kontaminace studium flóry a fauny (řasy, (mikro)organizmy)

78 Vzorkování sedimentů a kalů Organizace vzorkování Kolik má být odebráno vzorků a kde Účel průzkumu Vzorky z jednotlivých vrstev sedimentů? Směsný vzorek z několika vrstev? Jaké zařízení má být použito? Dostupnost (malá loď, velká loď) Bezpečnostní a ergonomická pravidla Zakotvení lodi a určení její pozice

79 Vzorkování sedimentů a kalů Analyzují se vzorky: 0-2 mikrony frakce jílu (lutum) < 16 mikronů jemná frakce sedimentu Procento organického materiálu Těžké kovy PAU (Polycyklické aromatické uhlovodíky) Minerální olej Často též: OCB a PCB Pozor: Písek a jemné frakce se analyzují odděleně.

80 Vzorkování sedimentů a kalů Komplikace spojené s odběrem sedimentů: sedimenty jsou materiálově velmi různorodé (jemnozrnné až štěrkovité), často s balastními látkami (např. s organickými cizorodými zbytky rostlin, s listy apod.), vysoký obsah vody v materiálu může způsobovat chyby spojené s nesprávným stanovením sušiny, složitá konzervace v terénu nelze zajistit aplikaci konzervantu v celém objemu vzorku. Požadavky: výběr vhodného vzorkovače má zásadní vliv na jakost odběru (vzorkovač musí být volen s ohledem na vlastnosti sedimentu a jeho uložení)

81 Vzorkování sedimentů a kalů Co je považováno za sediment? Kde sediment začíná Nautická hloubka je hloubka dna pro lodě Plaveniny První vrstva se stagnujícím sedimentem = hloubka dna pro průzkum životního prostředí

82 Vzorkování sedimentů a kalů Jevy, které komplikují kvalitu vzorků a jejich odběr. Stlačení (zhutnění) Odplynění Malá hustota Odplavení vrchní vrstvy Proud

83 Vzorkování sedimentů a kalů Stlačení Při odběru vzorků do trubicových vzorkovačů vzniká tření o stěny vzorkovače. Toto zvyšující se tření způsobí stlačení vzorku zejména u poslední vzorkované vrstvy, nebo způsobí vytlačení jejího materiálu do stran. voda sediment

84 Vzorkování sedimentů a kalů Řešení Trubicové vzorkovače s pístem Píst způsobí sání nad vzorkem, jakmile začne na vzorek působit tření o stěny vzorkovače. To způsobí snížení tohoto tření mezi vzorkem a stěnami vzorkovače. Vzorek nebude stlačen, obdržíte jeho plnou délku Píst musí být při vzorkování fixován tyčí, nebo lanem ve stejné pozici, pohybuje se pouze vzorkovací trubice!!!

85 Vzorkování sedimentů a kalů Malá hustota sedimentu Měkké a tekuté: vzorky vypadávají ze vzorkovače Vzorkovač s pístem: Podtlak pomáhá udržet vzorek ve vzorkovači Přístroje, které používají píst: Pístový vzorkovač z nerez oceli, Multisampler, Beekerův vzorkovač Pro tekuté sedimenty a kaly se používá řezná hlavice, která může být uzavřena Beekerův vzorkovač

86 Vzorkování sedimentů a kalů Odběr vrchní vrstvy sedimentu Vrchní (zvodnělá) vrstva je při průzkumu obvykle nejzajímavější! Jak zajistit aby vzorek obsahoval vrchní vrstvu? Po spuštění vzorkovače na dno tento vzorkovač povytáhněte o cca 30 cm. --> zafixujte píst pomocí lana (nesmí pružit) a odeberte vzorek. Vrchní (zvodnělá) vrstva bude obsažena ve vzorku. Pokud není viditelná vrstva čisté vody (bez kalu), opakujte tento postup s tím, že začnete vzorkovat výše.

87 Vzorkování sedimentů a kalů Proud Proud nedovolí sedimentaci jemných částic! Proud vychyluje vzorkovač ze svislého směru při vzorkování. Při běžném prodění vody je lepší vzorkovače zatloukat, než je zatlačovat do dna na dlouhých soutyčích.

88 Vzorkování sedimentů a kalů 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.