VZORKOVÁNÍ. Vzorkování vody a vodního prostředí ČSN. základní pojmy. volba odběrových míst

Transkript

1 VZORKOVÁNÍ základní pojmy principy vzorkování jednotlivých prostředí zásady odběru vzorku pro jednotlivé typy stanovení vzorkovací technika dokumentace zpracování výsledků analýz Vzorkování vody a vodního prostředí monitoring = vzorkování a analýza vzorků a vyhodnocení podle účelu situační provozní průzkumný kvantitativních charakteristik podle typu dlouhodobý systematický jednorázový vzorkování = odebrání vzorku vody (nebo kalu či sedimentu), považovaného za reprezentativní podíl, z vodního útvaru za účelem stanovení různých přesně určených ukazatelů ČSN ČSN ISO 5667 Jakost vod Odběr vzorků část 1: Návod pro návrh programu odběru vzorků a pro způsoby odběru vzorků část 3: Návod pro konzervaci vzorků a manipulaci s nimi část 4: Pokyny pro odběr vzorků z vodních nádrží část 5: Návod pro odběr vzorků pitné vody z úpraven vody a z vodovodních sítí část 6: Návod pro odběr vzorků z řek a potoků část 7: Pokyny pro odběr vzorků vody a páry v kotelnách část 8: Pokyny pro odběr vzorků srážek část 10: Pokyny pro odběr vzorků odpadních vod část 11: Návod pro odběr vzorků podzemních vod část 12: Pokyny pro odběr vzorků dnových sedimentů část 13: Návod pro odběr vzorků kalů část 14: Pokyny k zabezpečování jakosti odběru vzorků vod a manipulace s nimi část 15: Pokyny pro konzervaci a manipulaci se vzorky kalu a sedimentu část 16: Pokyny pro biologické zkoušení vzorků část 17: Pokyny pro odběr vzorků nerozpuštěných látek z velkých objemů vzorku část 19: Pokyny pro odběr vzorků v mořských sedimentech část 21: Návod pro odběr vz. pit. v. dodávané cisternami nebo jinými zp. než vodov. sítí část 23: Návod pro pasivní odběr vzorků v povrchových vodách ČSN ISO 2854 Statistická interpretace údajů - Odhady a testy středních hodnot a rozptylů ČSN ISO 2602 Statistická interpretace výsledků zkoušek Odhad průměru Konfidenční interval základní pojmy vzorkování X odběr vzorku reprezentativní vzorek X vzorek s nejvyšší koncentrací X slepý vzorek prostý vzorek X směsný vzorek vzorkovače X vzorkovnice in situ X vzorek o A: časově závislý o B: objemově závislý o C: průtokově závislý plán vzorkování X program vzorkování Odběr směsného vzorku A: časově závislého B: objemově závislého C: průtokově závislého volba odběrových míst postižení všech bodů dostupnost odběrových míst personální a technické zajištění zajištění bezpečnosti práce 1

2 vzorkovaná prostředí pozemské terestrické atmosférické vodní akvatické povrchová voda tekoucí stojatá podzemní voda srážková voda voda v systémech zásobování vodou odvádění OV o vzorkované médium o voda o sedimenty o organismy Povrchové vody stojaté účel, velikost, hloubka, homogenita (časová, vertikální stratifikace, podélný gradient) frekvence orientační sledování 2x ročně systematické sledování min. 1x / 4 týdny malé nádrže (do stovek m 2 ) ze břehu z lodě velké nádrže plán vzorkování z lodě nejhlubší část nádrže (hladina, vertikální profil) na přítoku, příp. na odtoku sedimenty z lodě potápěči vzorkovače Friedinger, Van Dorn bateriová čerpadla směsný vzorek Povrchové vody tekoucí účel, velikost toku vliv břehů ze břehu z vody z mostů z lodi vzorkování sedimentů z lodi z vody výběr bodu odběru proudnice, paprsek peřeje, proudící voda apod. zvíření sedimentů X, příbřežní vegetace X frekvence a doba odběru roční cyklus s měsíční frekvencí podle vlastností systému podle vlastností zkoušených látek Podzemní vody prameny do vzorkovnice pro stanovení plynů odběr hadičkou lázeňské prameny co nejblíže vývěru CO 2 tryskající prameny odběr za bezvětří vrty z ústí odpadního potrubí ovlivnění typem čerpadla, délkou potrubí nečerpané vrty problematické kontaminace rop. látkami 2

3 Srážkové vody srážky vertikální a horizontální srážkoměry nutno dbát na vhodné umístění zachycený objem dostatečná účinnost materiál barva zabránění znečištění včasný transport snadné čištění Vody v systémech volba odběrových míst s ohledem na danou technologii přístupnost bezpečnost! pohyb vody příslušným směrem homogenita víření sedimentů a biofilmů X jak vzorkovat: úpravny vody na vstupu, za výstupem vodojemy ochrana vodojemu odpustit stagnující vodu, měřit teplotu vodovodní sítě v koncových bodech charakteristika používané vody charakteristika dodávané vody vzorky biofilmů a usazenin účel kontrola shody s předpisy stanovení účinnosti úpravny identifikace zdroje znečištění v rozvod. síti monitoring koroze v domovní instalaci, atd. koupaliště ve volné přírodě zahájení kontroly krátce před začátkem koupací sezóny dále v pravidelných intervalech max. 28 dní monitoring: jak vzorkovat: mikrobiologické ukazatele (odběr 30 cm pod hladinou) průhlednost, vodní květ sinice, chlorofyl-a, mikroskopický obraz (odběr z profilu 0 30 cm) viditelné znečištění odpady, přírodní umělá koupaliště a sauny odběry za provozu stoky a kanály turbulentní proudění očištění stěn v 1/3 sloupce vody jak vzorkovat: jak vzorkovat: ČOV podle účelu za dodržení režimu technologie odpadní vody účely vzorkování sledování a řízení procesu čištění OV získání dat pro placení poplatků za vypouštění OV kontrola plnění limitů sledování producentů OV značný ekonomický význam bezpečnost práce! kaly různé skupenství kapaliny až pasty cezení konzervace homogenizace právní předpisy: 254/2001 Sb., 274/2001 Sb., 428/2001 Sb. 3

4 Zásady odběru vzorků pro jednotlivé typy stanovení rozpuštěné plyny (O 2, Rn) vyloučení kontaminace vzduchem O 2 Hrbáčkova láhev, Friedinger organické látky plnění bez vzduch. bubliny, chlazení biodegradace X, rychlé zpracování anorganické látky problém: suspendované látky filtrace, konzervace, chlazení mikrobiologická stanovení sterilita, vzduchová bublina virologická stanovení velké objemy vzorku, příp. zakoncentrování biologická stanovení toxicita vody přítomnost a četnost určitých organismů odběr vzorků prostředí jako celku koncentrace org. přímo při odběru způsob vzorkování dán organismy účelem druhová analýza, početnost, chemická analýza vlastnostmi organismů velikost, pohyb, výskyt aj. zooplankton a zoobentos mikroskopické organismy s vysokou frekvencí výskytu vzorkovače většiny typů sterilní vzorkovnice vzduchová bublina fixace X chlazení rychlý transport zakoncentrování vzorku při vzorkování koncentrační vzorkovače (DDG), síťky při zpracování filtrace, vybírání, propírání fixace četnost, druhové složení chlazení či mražení polutanty v biomase plankton - sítě bentos - zatížené sítě, sondy, drapáky, zmrazovací vzorkovače, kicking, osidlovací vzorkovače ichtyofauna odlov el. agregáty, sítě, kombinace určení na místě uchování ve fix. roztocích zamražení organismy se vzácným výskytem koncentrace v systémech napojených na vývěry, koncentrační filtry na vodovodních kohoutcích apod. 4

5 vodní nádrž Džbán sedimenty a biofilmy po odběru vzorků vody sedimenty typ pevných vzorků a chlazení ovlivnění hustoty vzorku o bílá ryba ks o kapr ks o úhoř 750 ks o tolstolobik 572 ks o candát 308 ks o karas 270 ks o amur 20 ks o sumec 4 ks (celk. hmotnost 100 kg) vyčerpání O 2 změna jakosti v prostoru a směsné vzorky způsob vyjádření výsledků a přepočet na TOC nebo zpracování jednotlivých frakcí biofilmy na původních podkladech na umělých podkladech litorál a makrovegetace obsah sledovaných látek v biomase celkové oživení zarostlých částí Péče o vzorky princip zpomalení chem. a biol. procesů, vyloučení kontaminace příčiny změn vzorku po odběru biologické procesy oxidačně redukční reakce srážecí reakce únik do plynné fáze / absorpce plynů ze vzduchu uvolnění či adsorpce na stěnách vzorkovnic či pevné fázi polymerace / depolymerace fotochemické reakce nutno zvážit povahu vzorku: pitná X povrchová X odpadní voda teplotu, osvětlení materiál vzorkovnic interakci se vzduchem analytickou koncovku Péče o vzorky konzervace vzorku fyzikální chlazení (2 5 C) hluboké zmrazení (-20 C) filtrace nebo odstředění chemická (konzervační činidla) optimální postup rozdělení vzorku na místě rychlé ochlazení oddělené skladování rychlý transport 5 charakteristik toku směr rychlost profil průtok struktura průtok = rychlost * profil Měření průtoku přímé měření průtoku objemová metoda, měrné přelivy, chemická metoda, měrné žlaby měření rychlosti plováky, hydrometrická vrtule, ultrazvuk (dopplery) měření vodního stavu kalibrovaná lať, plováky, tlakový rozdíl, změna el. odporu, fotograficky aj. chemické, mikrobiologické, radioaktivní stopovače v uzavřeném potrubí Venturiho trubice, čerpání, ultrazvuk, elektromag. aj. 5

6 Vzorkovací technika vzorkovače odběr dostatečného množství vzorku vhodný materiál min. doba styku se vzorkem jednoduchá konstrukce odpovídající vzorkovanému systému typy vzorkovač X vzorkovnice uzavřený X otevřený účel pro vodu pro sedimenty koncentrační osidlovací automatické vzorkovnice pomocná zařízení materiál o základní vzorkovač otevřená láhev systém láhev-vzorkovnice o Meyerova láhev jednoduché vzorkovače mechanické vzorkovače o Andělova tyč o kádinka na kloubu o zavěšená kádinka mechanické vzorkovače o Ruttner mechanické vzorkovače o planktonní trubice o Hrbáčkova láhev (Dussartova, přepouštěcí) 6

7 mechanické vzorkovače mechanické vzorkovače o Friedinger o Van Dorn o Niskin mechanické vzorkovače mechanické vzorkovače o kalovky o pro mikrobiologická stanovení o planktonní síťky koncentrační vzorkovače o planktonní sítě koncentrační vzorkovače 7

8 o Clark-Bumpusův přístroj koncentrační vzorkovače koncentrační vzorkovače o sítě umístěné v toku o DDG detritový kontinuální vzorkovač další typy monitoring látek v delším období opakovaný odběr prostého vzorku automatické vzorkovače o série dílčích vzorků X směsný vzorek o konzervace, chlazení o čerpadla monitoring látek v delším období kontinuální monitoring monitoring látek v delším období biomonitoring o mutace, úhyn o ponorné UV spektrometry o druhové zastoupení o monitorovací sondy 8

9 monitoring látek v delším období pasivní odběr pasivní odběr SPMD = semipermeable membrane device ( fatbag ) modeluje biodostupnost toxických látek náplň: triolein monitoring PCDD, PCDF, OCP, PCB, PAU pasivní odběr DGT = diffusive gradient thin-films - vzorkovače s difúzní gelovou vrstvou monitoring znečištění kovy monitoring radionuklidů o SPMD vzorkování sedimentů vzorkování sedimentů sondy o vzorkovač Jenkins o Craibův jádrový vzorkovač 9

10 mechanické drapáky vzorkování sedimentů vzorkování sedimentů o Kubíčkův bentometr vzorkování sedimentů vzorkování sedimentů sítě o dredž o ruční síťka kicking zmrazovací vzorkovače osidlovací vzorkovače v sedimentu ve vodním sloupci vzorkovnice další zařízení plast PE, PTFE, PVC, PET sklo, borokřemičité sklo zohlednit: látky citlivé na světlo neprůsvitné vzorky obsahující plyny úzkohrdlé, šikmá zátka organické znečištění sklo mikrobiologický rozbor odolný vys. teplotám ponoření vzorkovače na horizontální tyči na laně na vertikální tyči hadice, ventily 10

11 další zařízení další zařízení ruční cívky chlazení izolační boxy mraznička v odběr. voze chlazený vzorkovač doprovodné údaje a stanovení všeobecné složení skupiny, datum, hodina, místo odběru, počasí během odběru a před ním, teplota vzduchu, druh materiálu, předběžné úpravy, přeprava, foto, vzorkovací program, metoda stojaté vody teplota, průhlednost, skočná vrstva, stav hladiny, zbarvení, vodní květ, vítr Secchiho tekoucí vody deska teplota, barva a zákal, stav vodočtu podzemní vody teplota, průtok, stav lokality, odpadního potrubí a pramenné jímky, výška hladiny ve vodoteči, tlak vzduchu Proces vzniku výsledku analýzy zdroje chyb vzorkování a analýza kontaminace nestabilita vzorku nesprávná konzervace nesprávné vzorkování vzorkování z nehomogenního prostředí transport 11

12 zjišťování chyb zjišťování chyb zjišťování chyb Kvalita výsledných dat spolehlivost správnost přesnost chyba výsledku D = µ - x i µ - skutečná hodnota, x i naměřená hodnota nejistota vzorkování s 2 celk.= s 2 vz.+ s 2 anal. x a)... přesné a správné µ x b)..... nepřesné a správné µ x c)... přesné a nesprávné µ x d)..... nepřesné a nesprávné µ základ správného výsledku je správný vzorkovací program správný standardní operační postup správně provedený odběr správný transport a předání vzorku správně provedená zkouška správné zpracování výsledku 12

13 Standard vybavení personální vybavení technické vybavení vozidla, lodě, pomůcky, bezpečnostní pomůcky dokumentace plán vzorkování, odběrový protokol vybavení vzorkovací technikou vzorkovač typu Friedinger a Hrbáčkova láhev planktonní trubice sada sítí sondy pro odběr sedimentů navijáky a lana, tyče vzorkovnice + transportní obaly, chladicí boxy soupravy pro konzervaci a úpravy zařízení pro měření na místě teploměry, kyslíková sonda, Secchiho deska bezpečnostní opatření zohlednit rizikové faktory podmínky při vzorkování (povětrnostní podmínky, síla proudu, hloubka, kvalita ledu aj.) druh materiálu (toxicita, hořlavost, výbušnost, infekčnost, teplota apod.) vybavení záchranné vesty, lana plynové masky příp. dýchací a resuscitační přístroje stabilní člun, signální vlajky funkční potápěčská technika vzorkovací tým: min. 2 pracovníci Nesmíme zapomenout naplánovat přestávku v práci nejpozději po šesti hodinách! rekapitulace principy vzorkování jednotlivých prostředí (povrchové vody stojaté, tekoucí, voda v systémech aj.) zásady odběru pro jednotlivé typy stanovení (rozp. O 2, mikroorganismy aj.) péče o vzorky vzorkovací technika (pro vodu, sedimenty, rozp. plyny, látky kumulující se v biomase ) zdroje chyb vzorkovacího procesu bezpečnostní opatření (podle ZP 88) Tyto materiály jsou určeny především pro studenty Vysoké školy chemicko-technologické v Praze. Některá data v nich obsažená jsou z veřejných zdrojů a z důvodu přehlednosti nejsou uvedeny všechny citace tak, jak bývá v odborné literatuře zvykem. S případnými výhradami se, prosím, obracejte na autory. Pavla Šmejkalová, Aleš Pícha 13