Provtagning, provhantering och fältmätning Jord, grundvatten, ytvatten och sediment Märta Ländell, SGI 013-20 18 63 marta.landell@swedgeo.se På säker grund för hållbar utveckling Viktigt! Provtagning och analyser är underlag för bedömningar och beslut Tydligt (och känt) syfte för att rätt undersökningar ska utföras Viktigt med rätt metoder och kvalitet på provtagning och undersökning kunskap krävs! 2 Vad vill jag ha sagt med passet? Översikt om provtagningsmetoder Jord, vatten och sediment för- och nackdelar vad är lämpligt vid olika förhållanden Fältmätningar jord, vatten, porluft för- och nackdelar Provhantering provberedning transport 3 1
Litteraturtips: SGF Fälthandbok. Rapport 2:2013 (kan laddas ner från www.sgf.net) Videncenter for jordforurening (Danmark) www.jordforurening.info, t.ex. rapport med checklistor för undersökningar Naturvårdsverket Nordtest (certifiering av miljöprovtagare) Arbetsmiljöverket SGI HaV 4 Provtagningsmetoder jord Borrbandvagn Skruvborr Foderrörsborrning Sonic drilling Grävare (grävmaskin, traktorgrävare) Grävning och borrning för hand Provtagning i hög Porgasprovtagning 5 Skruvborrning med borrbandvagn Den vanligaste borrmetoden i Sverige för miljöprovtagning av jord Fördelar + Går att ta prover på stora djup + Gör relativt liten åverkan på området + Ger en snabb översiktlig bild av jordlagerföljden + Kan gå att sätta grundvattenrör i skruvborrade hål 6 2
Skruvborrning med borrbandvagn Nackdelar/ problem Ger kontaminering av lager längst ut på borren viktigt att rensa bort det ytligaste Svårt att borra i stenig/ blockig jord Problem att få upp grövre fraktioner grov sand och grus Jordlagren blandas samman och kan vara svåra att urskilja Undvik att jord från skruven rasar ner i det öppna borrhålet om borrning skall fortsätta på större djup 7 Skruvborrning med borrbandvagn Nackdelar/ problem Ger en relativt liten provmängd, ofta tas samlingsprov ut på 0,25-1 m Är ett stickprov ger mindre uppfattning om lokala variationer än t ex provgropar Begränsningar vid provtagning under grundvattenytan 8 Film: borrbandvagn 9 3
Foderrörsborrning Foderrör säkrar borrhålet och förhindrar att jord rasar ner från högre nivåer. Det finns olika typer av foderrör, t.ex. ODEX, NOEX Foderröret gängas samman och förs ner i det borrade hålet samtidigt som borrning sker Tryckluft eller vatten som spolmedium Borrkax, krossat, kan inte se jordarter, omblandat 10 Geoprobe - Först ett ytterrör, därefter sätts ett innerrör i Sonic drilling högfrekvent vibroborrning Intakta ostörda kärnprover Risk för provuttag på fel nivå blir liten Provet är skyddat Kan vara problem i grovkorniga moräner eller fyllnadsmassor 11 12 4
Provgropsgrävning Fungerar oftast bra med en vanlig traktorgrävare Finns många storlekar att välja på anpassa efter område och syfte! 13 Provgropsgrävning Fördelar + Förhållandevis billigt + Lätt att få tag i + Bra överblick över jordarter och ev. föroreningsskikt + Fungerar bra i de flesta jordar, även vid förekomst av sten i marken Nackdelar Fungerar bra ner till ca 3 meter, vid större djup blir groparna mycket stora Större åverkan Ej under grundvattenytan Arbetsmiljörisk p.g.a. risk för ras vid djupa gropar, ev. också gas Inte gå ner i djupa gropar: sämre överblick, sämre prov Återfyllnad bör ske i samma ordning som massorna togs upp 14 15 5
Provgropsgrävning eller borrning? Bra bild av marken, jordlager Billigare Mindre kontaminering mellan skikten Lättare komma ner i t.ex. fyllning Större provmängder Liten åverkan Går att ta djupare prover Går att sätta grundvattenrör Mindre exponering (människor och miljö) Ej risk för ras el. exponering för gas 16 Grävning eller borrning för hand Effektivt, snabbt och enkelt för att ta många ytliga prover i lösa jordar t.ex. matjord, slam- eller komposthögar Spadborr, ryssborr, mosskannborr Kan gå att sätta ner grundvattenrör (borrning) Jobbigare än man tror! Rimligt maxdjup i lösa jordar ca 0,5 m (grävning) I hårdare jordar (t ex fyllning) maxdjup ca 0,1-0,2 m 17 Porgasprovtagning Utomhus Hitta flyktiga föroreningar i jord, t.ex. petroleumföreningar, klorerade alifater Slår ner ett stål i marken, pumpar till adsorbentrör eller direktvisande instrument Inomhus Risksituation inomhus Passiva provtagare, pumpning till adsorbentrör eller direktvisande instrument 18 6
Provtagning av flyktiga ämnen Jord och vatten Direkt i vial eller spruta Försluts direkt Headspaceanalys 19 Provtagningsmetoder för vatten - Olika typer av pumpar (sugande, tryckande, skakpump) - Vattenhämtare ( bailer ) 20 Tryckande pumpar Pump under grundvattenytan, vattnet trycks uppåt 12 V (bilbatteri), 230 V (strömkälla krävs) Fördelar + Inget undertryck på prov + Hög kapacitet + Hög lyfthöjd Nackdelar Vissa modeller mycket strömkrävande Utrymmeskrävande Kan värma provet Blandar om provet Utsätter provet för övertryck Dyra 21 7
Waterrapumpar Backventil på slang (en typ av tryckande pump) Fördelar: + Enkel konstruktion + Ingen luftning + Stora djup Nackdelar: Lite jobbigt att göra själv 22 Sugande pumpar Pumpdelen ovan vattenytan Transporterar upp provet genom undertryck Praktiskt max provtagningsdjup ca 7 m Fördelar + Lätt att anpassa flöde + Hög renlighet + Endast slangen är i kontakt med provet + Enkla konstruktioner billigt Nackdelar Utsätter provet för undertryck Begränsad uppfordringshöjd Blandar om provet Omsättning kan ta tid 23 Vattenhämtare Provtagare som förs ned till grundvattnet och hämtar upp provet Fördelar + Enkel konstruktion + Billiga + Hög renlighet (engångs) + Stora provtagningsdjup + Lätt välja provtagningsdjup + Skikt på/under vattnet kan upptäckas + Rör inte om provet så mycket Nackdelar Tidskrävande att omsätta Viss luftning av provet 24 8
Provtagning Lämplig utrustning SGF Rapport 1:2004 25 Provtagning - arbetsgången Kolla att rören ser OK ut Nivåmät alla rör! Omsätt vatten Provta 26 Tips vid provtagning för analys av olja Hög flyktighet (t.ex. BTEX). Fyll flaskan ända upp. LNAPL (låg densitet). Förorening på grv ytan. Omsättning? Ta med ytfilm eller inte? 27 9
Sedimentprovtagning I anslutning till förorenat landområde Ledningar mynnar i vattendrag/sjö Sedimenten byggs på (ackumulationsbotten), äldre förorening kan ha övertäckts Rörprovtagare Bottenhuggare 28 Fältmätningar vatten Temperatur, ph, elektrisk konduktivitet, redox och löst syre Ska mätas i fält (eller så snart som möjligt), påverkas av kontakt med luft och av temperaturförändringar Indikatorer på föroreningsförekomst, förutsättningar för nedbrytning etc. Foto: SGI 29 Fältmätningar - Vatten Kalibrera enligt tillverkarens rekommendation och ert kvalitetssystem Grundvatten: mät efter omsättning, gärna i flödescell (särskilt redox och O 2 ) Stabilt värde visar tillräcklig omsättning Ytvatten: direkt i vattendraget Mät inte på samma vatten som ska skickas till laboratorium Använd samma instrument för alla prover 30 10
Passiv provtagning - Vatten Provtagaren sätts ut i vattendraget under upp till ca 1 månad Sänds för analys Provtagning över en längre tid, kan hitta låga halter Ger medelvärde över tid Metaller, PAH, PCB, pesticider, dioxiner, alifater, osv. www.alsglobal.se 31 Permeabilitet För flödes- och transportberäkningar Hydraulisk konduktivitet (genomsläpplighet, m/s) Fält: slugtest, enhålstest, pulstest. Utvärdering, beräkningsprogram Hvorslev (1951) Cooper et. al. (1967) Bouwer & Rice (1976) Foto: SGI 32 Slugtest SGF Rapport 1:2004 33 11
Fältmätning - Jord Kvantitativa metoder ger ett mätvärde som kan jämföras m. t.ex. labresultat Relativa metoder resultaten kan användas för jämförelse sinsemellan Används för: Snabb mätning av många prover/stort område Val av prover för labanalys Preliminär avgränsning och klassning av massor vid schaktsanering 34 PID Photo Ionization Detector Mäter flyktiga kolväten (VOC) Inte selektiv, ger en summa Porluft över jord i påse, i borrhål, i schaktgrop, inomhusluft Naturligt material kan ge visst utslag Påverkas av fukthalt, kornstorlek, provmängd, temperatur m.m. Kalibreras dagligen Vanligast: ppm Finns även: ppb 35 Fler fältinstrument PetroFlag tyngre petroleumkolväten, blandar jord med reagens, fotometer Fält-GC Immunoassay bindning till antikroppar PAH, PCB, diesel, bensin, Cd, Hg 36 12
Kvalitetssäkring av fältmätningar Kalibreringar Kontrollmätningar Provhantering och provberedning Korrelation mot laboratorieanalyser, minst var 10:e prov 37 Fältmätningar Fördelar Billigt och snabbt! + Scanning av hela undersökningsområdet + Styrning av efterbehandling +.. Nackdelar Osäkra resultat En del metoder ger summa av flera ämnen Stor mätosäkerhet Viktigt att veta vad man gör, kunna instrumentet, kunna tolka resultaten.. 38 Provhantering Varför? Påverkar resultaten Hantering och förvaring kan ge minskade eller ökade halter Sammanblandning av prover Korskontaminering 39 13
Provhantering - provkärl Använd de provkärl laboratoriet rekommenderar! Fasta prover: burkar (glas eller plast) eller diffusionstäta påsar Vatten Metaller: syradiskade plastflaskor (undantaget Hg) Organiska ämnen (olja, PAH, pesticider, etc.): glasflaskor Fys-kem (alkalinitet, TOC, DOC, etc.): plast Ibland special fråga lab! Foto: SGI 40 Provhantering - vatten Flyktiga ämnen: så lite provberedning som möjligt! Toppfyll flaskan, förvara svalt och mörkt! Ingen filtrering Ingen konservering Vid behov dekantering 41 Provhantering Förvara svalt efter provtagning, ej fruset! Sänd till lab så snart som möjligt Provta inte vatten en fredag! Förvara inte kraftigt förorenade prover tillsammans med rena prover Jordprover kan sparas för senare analys (svalt och mörkt), 3 mån Beror på föroreningstyp! 42 14