Kvalita vody

1. Odber vzoriek vôd, vzorkovanie a vzorkovače

Účel vzorkovania

Zrážkové vody - výskum procesov v atmosfére (atmosférické chemické reakcie, procesy vypršania a vymývanie, tvorba oblakov, riešenie otázok meteorológie a klimatológie), údaje potrebné pre hydrológiu, geológiu a geochémiu, vodné hospodárstvo, lesníctvo, poľnohospodárstvo, biologické odbory, pedológiu atď.

Povrchové vody - posudzovanie akosti vody z hľadiska jej využitia (vodárenstvo, závlahy, rybárstvo) a stupňa znečistenia (saprobita), štúdium podmienok organického života (vytváranie biocenóz), pôsobenie povrchových vôd na hydrotechnické stavby, podzemné vody atď.

Podzemné vody - posudzovanie a prognóza zloženia vody a jej vzťahu k prírodným a umelým faktorom (riešenie otázok pôvodu podzemných vôd a ciest i rýchlosti ich pohybu). Najčastejšie sa uskutočňuje pri hydrogeologickom a geochemickom mapovaní, pri hydrodynamických skúškach a pri periodickom pozorovaní podzemných vôd. Výsledky analýz slúžia vodohospodárskemu využitiu a ochrane podzemných vôd pred znečistením a vyčerpaním, pri uskladňovaní odpadov, pri ťažbe minerálnych vôd i pri využívaní geotermálnej energie a pod.

Informácie o zložení všetkých druhov prírodných vôd sú jedným zo základných podkladov pre riešenie otázok starostlivosti o životné prostredie.

Údaje, ktoré sa majú získať analýzou možno z hľadiska požiadaviek na rozsah a presnosť uskutočnených analýz rozdeliť na údaje orientačné, komplexné, podrobné a špeciálne.

Orientačné údaje poskytujú informácie o základných vlastnostiach prírodnej vody (stanovenie základného chemického typu vody, prítomnosti či neprítomnosti znečisťujúcich látok, rozpustených plynov, rozsah mikrobiologického oživenia vody atď.).

Komplexné údaje poskytujú úplný prehľad o vlastnostiach a zložení vody s presnosťou, ktorá umožňuje sledovať vzájomné vzťahy jednotlivých zložiek a zmeny podmienené pôsobením prírodných i umelých vplyvov. K dispozícii musia byť celkom spoľahlivé, reprezentatívne vzorky. Komplexné údaje sú požadované napr. k určeniu akosti vody podľa súboru noriem pre posudzovanie akosti pitnej vody vo vodárenstve.

Podrobné údaje musia poskytnúť čo najpresnejšie informácie o obsahu jednotlivých látok vo vode. K tomu treba použiť čo najspoľahlivejší odber vzoriek a čo najpresnejších analýz. Napr. stanovenie jednotlivých indivíduí v zmesi organických látok pri kontaminácii vody stopovými koncentráciami ropných uhľovodíkov alebo analýzy zrážkových vôd na zistenie špecifického zamorenia atmosféry exhalátmi kladú veľké nároky na čistotu vzorkovačov a vzorkovníc i na spôsob transportu a skladovania vzoriek. Miera ovplyvnenia vzoriek týmito vplyvmi musí byť menšia, než je citlivosť použitých analytických metód.

Špeciálne údaje vyžadujú stanovenie iba vybraných zložiek alebo vlastností skúmanej vody s presnosťou, ktorá zodpovedá danému účelu. Napr. stopovacie skúšky na určenie rýchlosti prúdenia podzemnej vody vyžadujú stanovenie obsahu stopovacej látky vo vode (napr. NaCl) s presnosťou, ktorá bude zodpovedať minimálnemu obsahu tejto látky v neoznačenej podzemnej vode alebo predpokladanému zriedeniu počiatočnej koncentrácie stopovacej látky pri prieniku označenej podzemnej vody na sledovanú vzdialenosť.

Vzorkovaciu techniku tvoria pomôcky, zariadenia, prístroje bezprostredne súvisiace s odberom vzoriek, t.j. určujúce ich množstvo, miesto a okamih odberu, príp. typ vzorky (jednorazová, opakovaná, zmiešaná). Vzorky získané odberom na povrchu i v hĺbke končia spravidla v transportnom obale – vzorkovnici (fľaše, demižóny, kanister). Výber materiálu vzorkovnice má mimoriadny význam pre spoľahlivosť vzoriek a ich analýzu, pretože vzorka je v stálom styku s vnútorným povrchom vzorkovnice.  Na vzorkovnice a ich častí sa spravidla používajú korózie vzdorné ocele, najlepšie chrómniklové s prísadou volfrámu a molybdénu, ktoré sú nemagnetické. Miesto sklených fliaš stále častejšie sa používajú plastové fľaše a z nich fľaše zo striekaného polyetylénu.

1.1. Metódy odberu vzoriek

Jednorazový odber vzoriek podáva obraz okamžitého stavu vody. Vzorka sa odoberie iba raz a hodnotí sa samostatne.

Opakovaný (radový) odber vzoriek slúži na zistenie variability vzoriek v čase alebo v priestore, príp. v čase i v priestore. Vzorky sa odoberajú vždy v súvislosti s radom ďalších vzoriek, takže vzniká súbor o určitom počte členov. Výsledky analýz možno spracovať a hodnotiť metódami matematickej štatistiky. Pri veľkom počte členov radu možno spracovanie uskutočniť počítačom.

Zonačný odber vzoriek opakovaného odberu, pri ktorom sa vzorky odoberajú z rôznych hĺbok na vertikálnej osi stĺpca vody z určeného bodu na povrchu do zvoleného bodu na vertikále.

Časový odber je druh opakovaného odberu, pri ktorom sa opakovane odoberajú jednotlivé vzorky v určitých časových intervaloch tak, aby bolo možno sledovať zmeny v závislosti od času.

Časove i priestorové súvzťažné odbery umožňujú vyjadriť zložitejšie vzťahy medzi jednotlivými miestami (zónami, objektmi, lokalitami) odberu vzoriek. U kontaminovaných vôd sa obvykle takéto odbery používajú k vyšetrovaniu samočistiacich schopností vodného toku, pričom treba zistiť čas prietoku vody medzi uvažovanými miestami.

Podľa typu rozoznávame vzorky:

• bodová vzorka sa obvykle získa jednorazovým odberom, t.j. jedným naplnením vzorkovnice
• zmiešaná vzorka vzniká zmiešaním niekoľkých vzoriek bodových, odobratých postupne z jedného miesta vyšetrovaného objektu,
• priemerná vzorka je druh zmiešanej vzorky, ktorá charakterizuje priemerné zloženie vody v priestore, čase alebo v priestore i v čase súčasne.

Podľa miery spoľahlivosti a ich analýz možno vzorky rozdeliť na orientačné a spoľahlivé.

Podľa hľadísk spoľahlivosti a miery porušenia vplyvom technológie odberu vzoriek možno rozlíšiť:

• povrchová vzorka sa odoberá spravidla za atmosferického tlaku (vzduchu i vody) v mieste bezprostredne prístupnom obsluhe alebo sprostredkovane automatickým vzorkovacím zariadením,
• hlbinná vzorka sa odoberie (väčšinou za vyššieho tlaku vodného stĺpca v mieste bezprostredne neprístupnom obsluhe) sprostredkovane zariadením, ktoré sa spustí do miesta odberu a vzorkovnicu plní vzorkou v závislosti od vôle obsluhy alebo automaticky, spravidla bez možnosti vizuálnej kontroly.

Povrchové vrty sú väčšinou dostačujúce pre odbery podzemnej vody, a to aj vo forme ručnej vŕtacej techniky. Táto technika vyžaduje malé investície a malé náklady na prepravu, jej nevýhodou sú obmedzené možnosti, pokiaľ sa v pôde nachádza vrstva kamenia (štrku) a je taktiež ovplyvnená možnosťami ľudskej sily. V dôsledku nepoužívania strojovej techniky je možné pracovať s vyššou čistotou. Riziko kontaminácie a skríženej kontaminácie sa znižuje na minimum. Ručne ovládané vrtáky a kalovky sú jednoduché, ale efektívne. Je možné skombinovať ručnú vŕtaciu techniku s vibračnou vŕtacou technikou. Tá sa používa, ak sa v pôde nachádza vrstva kamenia (štrku). Toto elektrické zariadenie je stále jednoduché pre prepravu.

Pri použití vrtov je možné zistiť:

• opis pôdneho profilu,
• organoleptické preskúmanie pôdy získanej z vrtu,
• zistenie, v ako hĺbke sa nachádzajú jednotlivé vrstvy pôdy,
• stanovenie hladiny podzemnej vody,
• monitorovanie studne a preniknutiu nepriepustnými vrstvami.

V prípade hlbokých vrtov je nutné použiť hydraulické stroje.

1.2. Analýza vzoriek na mieste odberu a ich konzervovanie

Stanovenie niektorých ukazovateľov, resp. zložiek vody, je potrebné vykonať priamo pri odbere v teréne, aby sa vylúčili chyby vznikajúce odberom a dopravou vzoriek do analytického laboratória.

Hneď pri odbere sa obvykle určuje pach (niekedy aj chuť), teplota vody, pH, redox potenciál, neutralizačná kapacita, elektrolytická konduktivita, príp. CO₂, O₂, H₂S a ďalšie rozpustené plyny. Tieto vlastnosti a zložky sa niekedy stanovia dvakrát - na mieste odberu a v laboratóriu z konzervovaných vzoriek, aby bolo možné postihnúť mieru ich zmien spôsobených dopravou a skladovaním.

Zavádzanie ionovoselektívnych a membránových elektród rozšírilo škálu stanovenia ďalších zložiek v teréne s vyhovujúcou presnosťou. Podobne na stanovenie rozpustených plynov možno použiť prenosné plynové chromatografy. Niekedy v teréne sa realizujú špeciálne merania rádiometrické a mikrobiologické.

Ak máme stanoviť niektorú z nestálych zložiek vody a ak stanovenie nemôžeme realizovať ihneď na mieste odberu alebo najneskôr 24 h po odbere, odobratú vzorku konzervujeme. Účelom konzervovania vzoriek vody je zachovanie stanovovaných zložiek a vlastností v takom stave, v akom nachádzali v čase odberu. Aj konzervované vzorky treba však analyzovať najneskôr tretí deň po odbere. Zmeny, ktoré prebiehajú v dôsledku biochemických procesov, možno čiastočne odstrániť alebo spomaliť ochladením vzorky na 3-4 ^oC. Prehľad predpísaných spôsobov konzervácie vzoriek sú uvedené v príslušných normách.

Konzervovanie odpadových vôd je veľmi obťažné najmä vtedy, ak sú vo vzorke nerozpustené látky, pretože konzervačný prostriedok sa môže pri analýze uplatniť rušivo. Konzervovanie odpadových vôd chemickými prostriedkami sa použije len vtedy, ak neruší iné stanovenie a keď nie je možné uskutočniť stanovenie bezprostredne po odbere.

Odobraté vzorky treba urýchlene dopraviť do laboratória pričom nemajú byť zbytočne otepľované a vystavené otrasom.