Sposoby pobierania próbek wodnych

Sposoby pobierania próbek wodnych zależą od zakresu badań i miejsca poboru. Można je podzielić ze względu na rodzaj zbiornika wodnego, z którego woda jest pobierana. Rozróżnia się pobór próbek wody:

• ze zbiorników powierzchniowych, w tym próbek z różnych głębokości, • z otworów wiertniczych (piezometrów),

• pobór wód deszczowych,

• pobór wód z nienasyconej strefy wodnej, • pobieranie próbek filmu powierzchniowego, • pobieranie pary i wody z obiegów zamkniętych, • pobieranie próbek wody wodociągowej.

102 Rozróżnia się też pobieranie próbek ręczne i automatyczne, pobieranie próbek dyskretnych i złożonych.

Do pobierania wody ze zbiorników powierzchniowych służą próbniki, czerpaki o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Próbniki są obciążone, aby pobierać próbki z różnych głębokości, zaczepione na linie i wyposażone w różne mechanizmy umożliwiające, np.:

• otwieranie zbiornika na odpowiedniej, żądanej głębokości, • przepłukiwanie pojemnika wodą lub gazem obojętnym,

• zamykanie bez gazowej fazy nadpowierzchniowej pod powierzchnią wody, • inne.

Przy pobieraniu wody ze zbiorników powierzchniowych nie ma ograniczeń wielkości próbki. Objętość pobieranej wody zależy głównie od zakresu analiz, jakie należy wykonać i zwykle wynosi 1 – 5 L. Większe objętości pobiera się dla oznaczenia wszystkich składników, ale takie analizy wykonywane są bardzo rzadko. Najczęściej oznacza się podstawowe parametry wody lub tylko te składniki, które mogą być niepożądane lub szkodliwe w danym przypadku.

W tabeli 3 wymieniono fizyczne i chemiczne procesy, jakie mogą zachodzić w próbkach wodnych i zmieniać jej skład pierwotny. Świadomość tych procesów pozwala właściwie zabezpieczyć próbkę i zminimalizować straty analitów.

Pobieranie wody z otworów wiertniczych bywa uciążliwe ze względu na małe średnice otworów (kilka cm) i głębokość do ok. 60 m. Woda musi być pompowana do próbnika. W czasie pompowania nie może być dużych zmian ciśnienia, by nie powodować odgazowywania próbki. Urządzenia do pobierania nie mogą zanieczyszczać wody. Próbniki mogą być połączone z jednoczesnym zagęszczaniem próbki. W takim przypadku woda badana jest zasysana przez naczynie ze stałym sorbentem i po przepuszczeniu odpowiedniej ilości wody przez sorbent, próbnik jest wyciągany na zewnątrz a rurka z sorbentem wędruje do laboratorium.

Urządzenie do zasysania wody z nienasyconej strefy wodnej, znajdującej się w porach gruntu, nazywa się lizymetrem. Ruch wody z porów do pojemnika lizymetru jest wymuszony podciśnieniem, uzyskiwanym najczęściej z pompy perystaltycznej. W dnie zbiornika znajduje się przewód odprowadzający połączony z pompą. Najprostszym lizymetrem jest rurka metalowa z niewielkimi otworami w ściankach, rozmieszczonymi w regularnych odstępach. Rurka na końcu jest zamknięta i połączona z dużą strzykawką, zakończoną szeroką (4-5 mm) końcówką. Urządzenie to może służyć do poboru próbki wody z porów gruntu (ok. 5 mL) jak również powietrza porowego z gleb i osadów.

Próbek należy pobrać tyle, by starczyło na powtórzenie oznaczenia, ale nie więcej niż można oznaczyć w maksymalnym czasie ich przechowywania. Wodę zwykle pobiera się do zakręcanych butelek, dbając o ich całkowite napełnienie. Pozostawienie powietrza nad słupem cieczy może prowadzić do zmian oznaczanych substancji i fałszywych wyników.

103 Tabela 3. Fizyczne i chemiczne procesy zachodzące w próbkach wodnych

Zbieranie próbek wody opadowej odbywa się do otwartych zbiorników o określonej, znanej powierzchni. Zbieranie wody deszczowej dla oznaczenia substancji organicznych odbywa się z jednoczesnym zatężaniem analitów na sorbentach stałych. Schemat działania takiego próbnika przedstawiono na rysunku 9. Próbnik składa się ze zbiornika szklanego, do którego wpada woda deszczowa kierowana przez powierzchnię zbierającą, umieszczoną nad zbiornikiem. Pompa

Proces Skutki Sposób minimalizacji strat

Odparowywanie Strata lotnych organicznych składników Właściwy sposób pobrania próbki,

bez nadpowierzchniowej fazy gazowej w pojemniku, przechowywanie w chłodzie Bakteryjna

degradacja

Straty składników z powodu aktywności mikrobiologicznej Zakwaszenie do pH < 2, przechowywanie w chłodzie Reakcje chemiczne Tworzenie trihalometanów w uzdatnianej wodzie z powodu obecności

wolnego chloru

Dodatek tiosiarczanu sodu dla dezaktywacji aktywnego chloru,

przechowywanie w chłodzie Strącanie Strata metali z powodu tworzenia się

soli, tlenków, wodorotlenków o niskiej rozpuszczalności w wodzie

Zakwaszenie kwasem azotowym do pH < 2, przechowywanie w

temperaturze pokojowej Adsorpcja Strata metali z powodu adsorpcji na

powierzchni szkła

Używanie pojemników z tworzyw sztucznych, zakwaszenie kwasem azotowym

do pH < 2 Strata tłustych substancji z powodu

adsorpcji na powierzchni tworzyw sztucznych Używanie szklanych pojemników, zakwaszenie kwasem siarkowym do pH < 2 Absorpcja gazów atmosferycznych

Chemiczne utlenianie z powodu działania tlenu z powietrza

Bezzwłoczne i właściwe zabezpieczenie Zmiana pH i przewodności z powodu

absorpcji ditlenku węgla

Polowe pomiary parametrów wody w trakcie poboru Fotoutlenianie Zmiany chemiczne z powodu reakcji

fotochemicznych

Ochrona przed działaniem światła, używanie ciemnego

szkła

Dyfuzja Wprowadzenie kontaminantów ze

stosowanych materiałów, np. rozpuszczalników z materiałów z PCV, plastyfikatorów, ftalanów z polietylenowych i polipropylenowych materiałów Używanie obojętnych materiałów, np. teflonu, materiałów epoksydowych wzmocnionych włóknami szklanymi, mycie przed użyciem

Wymywanie Wprowadzanie zanieczyszczeń ze

stosowanych materiałów, np. metali ze stali, sodu, krzemu i boru ze szkła, ołowiu

i cyny z lutu

Używanie obojętnych materiałów, kontrolowanie pH, ograniczanie czasu kontaktu ze

104 perystaltyczna zasysa wodę ze zbiornika przez rurki sorpcyjne. Poziom wody w zbiorniku jest kontrolowany przez czujnik elektrodowy, gdy woda osiągnie poziom czujki górnej, pompa zasysa wodę ze zbiornika ze zdwojoną szybkością.

Rysunek 9. Schemat budowy próbnika wód deszczowych do oznaczania związków organicznych Pobieranie warstwy powierzchniowej wody, cienkiego filmu najbardziej zanieczyszczonej warstwy wody polega na zgarnianiu najczęściej za pomocą próbnika Garreta. Jest to siatka metalowa o wymiarach 50 x 65 cm umieszczona na ramie.

Po dotknięciu siatką wody, jej warstwa powierzchniowa o grubości 0,3 mm pozostaje na siatce, po czym jest zlewana do butli (rysunek 10).

Rysunek 10. Próbnik Garreta do pobierania próbek filmu powierzchniowego wody

Próbki pobierane z wody płynącej z określonym natężeniem przepływu (kanały, cieki wodne, rurociągi) są pobierane, jako próbki dyskretne, proste złożone, złożone proporcjonalnie i złożone sekwencyjnie. Próbka dyskretna jest pobierana jako całość, znajduje się w jednym pojemniku i odzwierciedla cechy wody w określonym czasie i miejscu (np. pH, tlen rozpuszczony). Próbka prosta

Powierzchnia zbierająca Zbiornik Elektrodowy czujnik poziomu cieczy Rurki z sorbentami stałymi Do pompy

105 złożona składa się z wielu próbek o tej samej objętości, pobranych w jednakowych odstępach czasu i umieszczonych w jednym pojemniku.

Próbki złożone proporcjonalnie do przepływu są zbierane w tej samej objętości, do tego samego naczynia, ale odstępy pomiędzy kolejnymi próbkami są uzależnione od zmieniającego się natężenia przepływu. Uzyskuje się w ten sposób wartości średnie w czasie pobierania próbki. Próbki złożone sekwencyjnie składa się z indywidualnych próbek zbieranych do jednego pojemnika w określonym przedziale czasu, zwykle w ciągu 1 godziny. Seria pojemników reprezentuje próbki zebrane w kolejnych godzinach, dzięki czemu można obserwować zmiany zachodzące w czasie.