Procedury poboru próbek wód podziemnych do analiz fizykochemiczych. Polowe metody analityczne stosowane w hydrogeochemii

Transkrypt

1 Procedury poboru próbek wód podziemnych do analiz fizykochemiczych Polowe metody analityczne stosowane w hydrogeochemii Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej

2 Normy serii ISO 5667 PN-EN ISO :2008 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 1: Wytyczne dotyczące opracowywania programów pobierania próbek i technik pobierania PN-EN ISO :2013 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 3: Utrwalanie i postępowanie z próbkami wody PN-EN ISO :2003 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 4: Wytyczne dotyczące pobierania próbek z jezior naturalnych i sztucznych zbiorników zaporowych

3 Normy serii ISO 5667 PN-EN ISO :2003 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 5: Wytyczne dotyczące pobierania próbek wody do picia i używanej do produkcji żywności i napojów PN-EN ISO :2003 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 6: Wytyczne dotyczące pobierania próbek z rzek i strumieni PN-EN ISO :2004 Jakość wody. Pobieranie próbek Część 11: Wytyczne dotyczące pobierania próbek wód podziemnych

4 Publikacje Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania Witczak, Kania, Kmiecik

5 Bezpieczeństwo Potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa w trakcie poboru próbek wód można usystematyzować na wynikające z: ruchu pojazdów i maszyn (np. opróbowanie punktów zlokalizowanych przy drogach bądź w miejscach, gdzie odbywa się transport technologiczny), użytkowania sprzętu pod napięciem, pracy urządzeń mechanicznych (np. wirniki pomp), przebywania w obudowach/szybach studziennych, w których może wystąpić nagromadzenie niebezpiecznych gazów trujących bądź atmosfera beztlenowa, możliwości wdychania spalin z agregatu prądotwórczego, możliwości wdychania oparów odczynników używanych do utrwalania próbek (np. stężony HNO 3 ), zagrożenia o charakterze fizycznym, zagrożenia o charakterze chemicznym, zagrożenia o charakterze bakteriologicznym.

6 Programy pobierania próbek Cele poboru i badania próbek: określenie stężenia parametrów fizycznych, chemicznych, biologicznych i radiologicznych w czasie i przestrzeni, wizualna ocena natury osadów dennych, oszacowanie strumienia filtracji, ocena trendów zmian w czasie i przestrzeni, ocena zgodności lub osiągania wyznaczonych kryteriów, standardów lub celów.

7 Pobór próbek wód podziemnych studnie wiercone eksploatowane ciągle opróbowujemy bezpośrednio z kurka probierczego umieszczonego na rurze eksploatacyjnej odprowadzającej wodę lub rury odprowadzającej wodę (jeśli studnia pracuje na wylew ); przy poborze z kurka, celem oczyszczenia samego kurka i rur oraz usunięcia ewentualnych osadów i ustabilizowania się składu wypływającej wody należy umożliwić odpływ wody przez co najmniej 10 minut; przy opróbowaniu studni wierconych z pompą zainstalowaną na stałe zaleca się lekkie zmniejszenie wydatku pompowania w czasie opróbowania. Powoduje to podniesienie się zwierciadła wody nad koszem ssawnym pompy i eliminację zasysania przez pompę martwego słupa wody powyżej pompy.

8 Pobór próbek wód podziemnych studnie wiercone eksploatowane okresowo w przypadku otworu studziennego, który był po raz ostatni eksploatowany w czasie krótszym, niż 7 dni przed pobraniem próbki, należy przeprowadzić oczyszczające pompowanie lub sczerpywanie wody, które powinno zapewnić co najmniej dwukrotną wymianę słupa wody w studni lub należy przeprowadzić mikropompowanie oczyszczające (należy przewidzieć, gdzie zostanie odprowadzona woda z pompowania oczyszczającego i mieć na to stosowne zezwolenie)

9 Pobór próbek wód podziemnych studnie wiercone eksploatowane okresowo w przypadku otworu studziennego, który był po raz ostatni eksploatowany w czasie dłuższym, niż 7 dni, pompowanie oczyszczające studnię powinno trwać do czasu, gdy trzykrotna (wykonana w odstępach półgodzinnych) analiza wykaże stałą zawartość wybranych składników (przewodność elektrolityczna właściwa, ph, temperatura, potencjał redoks (Eh), mętność i specyficzne parametry zanieczyszczeń). Zaleca się przeprowadzenie co najmniej pomiaru przewodności. Minimalny czas pompowania nie powinien być krótszy, niż potrzebny do dwukrotnej wymiany wody stagnującej w studni.

10 Pobór próbek wód podziemnych studnie kopane studnie kopane, podobnie jak wiercone, mogą być eksploatowane stale, okresowo lub być nowo wykonane; w dwóch ostatnich przypadkach przed pobraniem próbki należy przeprowadzić pompowanie oczyszczające - wymagana jest całkowita wymiana słupa wody stagnującego w studni; w przypadku, gdy studnia posiada hydrofor, próbkę pobieramy z kurka probierczego lub bezpośrednio z rury odprowadzającej wodę; jeśli studnia nie jest wyposażona w pompę, próbkę można pobierać za pomocą wiadra lub próbników; przed poborem należy jednak usunąć wodę stagnującą w studni, zwracając uwagę, by nie spowodować zmącenia osadu znajdującego się na dnie studni.

11 Pobór próbek wód podziemnych otwory obserwacyjne (piezometry) z reguły nie są wyposażone w pompy głębinowe, czy powierzchniowe, mają niewielkie średnice (poniżej 100mm), co uniemożliwia zainstalowanie tradycyjnych pomp; pompowanie można przeprowadzać jedynie specjalnymi pompkami monitoringowymi przystosowanymi do poboru próbek wody, łyżkami ręcznymi lub próbnikami; właściwą metodę poboru należy wybierać tak, aby zachować podstawową zasadę opróbowania wód podziemnych, tzn. żeby próbka reprezentowała rzeczywisty skład opróbowanej warstwy wodonośnej.

12 Pobór próbek wód podziemnych źródła opróbowanie źródeł jest stosunkowo proste, zwłaszcza jeśli wypływ jest intensywny; próbki wody pobiera się bezpośrednio do naczynia (próbki niefiltrowane) lub przez wężyk, pompkę perystaltyczną i aparat filtracyjny (próbki filtrowane); przy poborze próbek niefiltrowanych należy uważać, by do próbek nie przedostały się pływające przedmioty (liście itp.) lub zawiesina; próbki ze źródeł należy pobierać przy kolejnych opróbowaniach z tego samego miejsca, nie naruszając reżimu pracy źródła;

13 Naczynia do poboru próbek wody kryteria wyboru naczyń Minimalizowanie zanieczyszczenia próbki przez materiał pojemnika lub jego zamknięcia, np. wymywanie składników nieorganicznych ze szkła oraz składników organicznych i metali z tworzyw sztucznych; Możliwość oczyszczenia i odpowiedniego przygotowania ścian pojemnika w celu zmniejszenia zanieczyszczenia powierzchni śladowymi składnikami; Chemiczna i biologiczna obojętność materiału, z którego wykonano pojemnik, zapobiegająca lub minimalizująca reakcje między składnikami próbki a pojemnikiem; Pojemniki mogą powodować również zmiany stężenia składnika przez adsorpcję lub absorpcję analitów na ścianach pojemnika (metale ciężkie, detergenty, pestycydy, fosforany).

14 Filtracja próbek wody w miejscu ich poboru W monitoringu wód stosuje się głównie oznaczenia rozpuszczonych form badanych składników. Filtrowanie próbek w terenie przy pomocy filtrów membranowych o średnicy porów 0,45 µm powoduje, że na filtrze zatrzymuje się większość mikroorganizmów, co spowalnia procesy biochemiczne w trakcie transportu i przechowywania próbek, nie dopuszczając do niekorzystnych zmian składu wody przed jej analizą. Usunięcie mikroorganizmów eliminuje je także z oznaczeń analitycznych. Cząstki zawiesiny mają bardzo silne właściwości sorpcyjne, co może powodować zmiany składu próbki wody w różnych etapach jej obróbki (np. zakwaszenie niefiltrowanej próbki może uwolnić znaczne ilości metali zaadsorbowanych na cząstkach zawiesin).

15 Utrwalanie próbek wody Główne przyczyny zmian składu próbek zachodzących podczas transportu i przechowywania to: wytrącanie niektórych składników (np. węglanu wapnia, wodorotlenków metali, fosforanu magnezu) lub ulatnianie się lotnych związków np. tlenu, siarkowodoru, cyjanków, rtęci czy lotnych związków organicznych; utlenianie niektórych związków tlenem rozpuszczonym lub tlenem zawartym w powietrzu atmosferycznym (np. związków żelaza, siarczków i związków organicznych); oddziaływanie adsorpcji dwutlenku węgla z powietrza na ph, przewodnictwo, zawartość dwutlenku węgla w wodzie itp.; adsorbcja rozpuszczonych metali w postaci koloidalnej oraz niektórych związków organicznych na ściankach naczyń lub na zawiesinie występującej w próbkach; zużywanie niektórych składników pokarmowych przez bakterie, glony i inne organizmy wodne, wydzielanie produktów metabolizmu oraz reakcje fotosyntezy.

16 Wyjazd w teren - przygotowania Skompletowanie niezbędnych instrukcji dotyczących sposobu opróbowania i zapoznanie się z nimi; Przygotowanie map samochodowych i niezbędnych map z lokalizacją punktów opróbowania (kontakt z właścicielem posesji, na której znajduje się miejsce poboru); Przygotowanie marszruty i harmonogramu opróbowania; Przygotowanie listy wymaganego sprzętu i materiałów; Sprawdzenie i wykalibrowanie przyrządów używanych do pomiarów terenowych;

17 Wyjazd w teren - przygotowania Przygotowanie pojemników i odczynników niezbędnych do konserwacji próbek i pomiarów terenowych: liczba i rodzaj pojemników adekwatne do zaplanowanych analiz; dodatkowe pojemniki do wykonywania pomiarów w terenie; woda destylowana; KCl do przechowywania elektrody ph; bufory do kalibracji elektrody ph w zakresie bliskim oczekiwanego w badanych wodach; NaOH do pomiarów kwasowości; stężony HNO 3 do utrwalania próbek; Przygotowanie protokołów opróbowania i pomiarów terenowych;

18 Wyjazd w teren - przygotowania Przygotowanie aparatury do filtracji lub filtrów i strzykawek jednorazowych; Zawiadomienie laboratorium o przewidywanym terminie dostarczenia i o ilości pobieranych w terenie próbek wody; Sprawdzenie listy kontrolnej przed wyjazdem w teren.

19 Wyjazd w teren działania na miejscu Przed poborem próbki wymiana stagnującej wody: studnie eksploatowane pompowanie oczyszczające przez ok. 20 minut; studnie nieeksploatowane, piezometry itp. odpompowanie 3 objętości słupa wody stagnującej w otworze; Zbadania parametrów stabilności wody; kryterium stabilności zostaje osiągnięte wtedy, gdy dla 3 kolejnych pomiarów wykonanych w odstępie około 5 minut wartości parametrów nie różnią się więcej niż: ph: 0,1 jednostki; temperatura: 0,2 C; 25 : 5%;

20 Wyjazd w teren działania na miejscu Filtracja wody on-line ; filtr membranowy o średnicy porów 0,45 µm; Pomiar wskaźników nietrwałych: temperatura; 25 ; ph; Eh; mętność; osad w leju Imhoffa; barwa; zapach; zasadowość; kwasowość;

21 Wyjazd w teren działania na miejscu Pobór próbek wody: próbki normalne; próbki kontrolne; Utrwalenie próbek wody; Oznakowanie próbek wody i wypełnienie protokołu poboru; Schłodzenie próbek i transport do laboratorium.

22 Wyjazd w teren protokół poboru próbki

23 Wyjazd w teren karta pomiarów terenowych