Έλεγχος Ποιότητας Πόσιμου Νερού της ΔΕΥΑ Βοΐου

Transcript

1 Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας Πολυτεχνική Σχολή Τμ. Μηχανολόγων Μηχανικών Έλεγχος Ποιότητας Πόσιμου Νερού της ΔΕΥΑ Βοΐου Επιστημονικός Υπεύθυνος Γεώργιος ΣΚΟΔΡΑΣ, Δρ Χημικός Μηχανικός, Αν. Καθηγητής Ομάδα Μελέτης Χρήστος ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ, Τεχνολόγος Έργων Υποδομής MSc Μαρία ΣΕΡΑΦΙΔΟΥ, Διπλ. Χημικός Μηχανικός Νομικός Δήμητρα ΣΚΟΔΡΑ, Διπλ. Χημικός Μηχανικός MSc Κοζάνη, Ιούνιος 2014

2 Περιεχόμενα ΠΡΩΤΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Κεφάλαιο Α Πόσιμο Νερό Γενικά Στοιχεία Α.1 Απαιτούμενες Ποσότητες 5 Α.2 Αναγκαιότητα Κατεργασίας 5 Α.3 Κριτήρια Επιλογής 5 Α.4 Βιολογικοί Ρυπαντές 6 Α.5 Ανόργανοι Ρυπαντές 6 Α.5.1 Ρυπαντές που Δεν Επιδρούν στην Υγεία 6 Α.5.2 Ρυπαντές που Επιδρούν στην Υγεία 7 Α.6 Οργανικοί Ρυπαντές 8 Α.6.1 Συνολικές Παράμετροι 8 Α.6.2 Σκοπιμότητα των συνολικών παραμέτρων 8 Α.6.3 Χλωριομένοι Διαλύτες 9 Α.6.4 Φαινόλες και Παράγωγα 9 Α.6.5 Υδρογονάνθρακες 9 Α.6.6 Πολυκυκλικοί Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες (PAH) 10 Α.6.7 Απορρυπαντικά 10 Α.7 Ραδιενέργεια 10 Α.8 Πρόκληση Ρύπανσης 10 Α.8.1 Ρύπανση από Αντιδραστήρια 11 Α.8.2 Ρύπανση Λόγω Αντίδρασης Αντιδραστηρίων με το 11 Οργανικό Υλικό του Νερού Α.9 Ρύπανση από Εξωτερικές Πηγές 12 Κεφάλαιο Β Μέθοδοι Ανάλυσης Β.1 Γενικά 13 Β.2 Ακρίβεια 13 Β.3 Εργαστηριακές & Επιτόπιες Αναλύσεις 13 Β.4 Αυτοματοποίηση Εργαστηρίου 14 Κεφάλαιο Γ Δείγματα Δειγματοληψία Γ.1 Εισαγωγή 15 Γ.2 Γενικοί κανόνες 16 Γ.3 Ειδικές Δειγματοληψίες 16 Γ.3.1 Δειγματοληψίες από Δίκτυο Σωληνώσεων 16 Γ.3.2 Δειγματοληψία από Πηγάδια 17 Γ.3.3 Δειγματοληψία από Λίμνες, Ανοιχτές Δεξαμενές ή Θάλασσα 17 Γ.4 Τύποι δειγμάτων 17 Γ.4.1 Στιγμιαία Δείγματα 17 Γ.4.2 Σύνθετα Δείγματα 17 Γ.4.3 Ολοκληρωμένα Δείγματα 18 Γ.4.4 Δειγματοληψία & Συμπύκνωση 18 Γ.5 Ποσότητα Δείγματος 19 Σχέδιο 1

3 Γ.6 Συντήρηση Δειγμάτων 19 Γ.7 Επανάληψη δειγματοληψίας 19 Κεφάλαιο Δ Αναλύσεις Δ.1 Επιτόπιες (on site) Αναλύσεις 21 Δ.1.1 Ποτενσιομετρικές Μέθοδοι (Μέτρηση Δυναμικού) 21 Δ.1.2 Χρωματομετρικές Μέθοδοι 21 Δ.1.3 Ογκομετρικές Μέθοδοι 21 Δ.2 Εργαστηριακή Διερεύνηση 21 Δ.2.1 Εμπλουτισμός Δειγμάτων 21 Δ.2.2 Έλεγχος γεύσης 22 Δ.2.3 Μετρήσεις βάρους 22 Δ.2.4 Ογκομετρία 22 Δ.2.5 Νεφελομετρία 22 Δ.2.6 Αμπερομετρία 22 Δ.2.7 Ηλεκτρομετρία 22 Δ.2.8 Φασματοφωτομετρία 23 Δ.2.9 Φθορισμομετρία 24 Δ.2.10 Χρωματογραφία 24 Δ.2.11 Πολαρογραφία 24 Δ.2.12 Φασματοσκοπία Μάζας (MS) 24 Δ.2.13 Μέτρηση Ραδιενέργειας 25 Δ.2.14 Συνδυασμένες Τεχνικές 25 Δ.3 Μικροβιολογικές Αναλύσεις 25 Δ.3.1 Βακτηριολογία 25 Δ.3.2 Μικροβιολογία 25 Δ.3.3 Αλγολογία 26 Δ.3.4 Μέθοδοι Μικροβιολογικών Αναλύσεων 26 Δ.3.5 Μέθοδος Πολλαπλών Σωλήνων ή Πλέον Πιθανού Αριθμού 26 Δ.3.6 Μέθοδος των Μεμβρανών Διηθήσεως 27 Δ.3.7 Προσδιορισμός μικροβιακών ομάδων στο νερό 28 Δ.4 Συνοπτική Παρουσίαση των Αναλύσεων 29 Κεφάλαιο Ε Κανονισμοί & Πρότυπα Αναλύσεων Ε.1 Κανονισμοί Παγκόσμιας Οργάνωσης Υγείας 35 Ε.2 Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης 35 Ε.3 Γαλλικοί Κανονισμοί 41 Ε.4 Ελληνικοί Κανονισμοί Χαρακτηρισμός Νερών Υγειονομικές 47 Διατάξεις Ε.5 Πρότυπα ΕΛΟΤ 56 ΔΕΥΤΕΡΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΕΥΑ ΒΟΪΟΥ Κεφάλαιο Ζ Θεσμικό Πλαίσιο για το Πόσιμο Νερό Ζ.1 Θεσμικό Πλαίσιο 67 Ζ.2 Καθορισμός Ευθυνών 67 Ζ.3 Διαδικασία Ελέγχων 68 Ζ.4 Υγειονομική Αναγνώριση 69 Σχέδιο 2

4 Ζ.5 Εργαστηριακές Αναλύσεις Χλωριομετρήσεις 69 Ζ.6 Υλικά σε Επαφή με το Πόσιμο Νερό 72 Κεφάλαιο Η Εφαρμογή στην ΔΕΥΑ Βοΐου Η.1 Γενικά Στοιχεία 73 Η.2 Παρούσα Κατάσταση 73 Η.3 Πρόγραμμα Παρακολούθησης 77 Η.4 Εξοπλισμός απολύμανσης 92 Η.4.1 Πλαστικές Δεξαμενές Αποθήκευσης Χλωρίου 92 Η.4.2 Υποχλωριώδες Νάτριο και Ασβέστιο 92 Η.4.3 Θέσεις Χλωρίωσης 92 Σχέδιο 3

5 ΠΡΩΤΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Σχέδιο 4

6 Κεφάλαιο Α Πόσιμο Νερό Γενικά Στοιχεία Α.1 Απαιτούμενες Ποσότητες Είναι γνωστό ότι ο μέσος άνθρωπος καταναλώνει περίπου δύο (2) λίτρα νερού ημερησίως γιά πόση και μαγείρεμα. Η ποσότητα εξαρτάται από το κλίμα και αυξάνεται στα τρία (3) ως τέσσερα (4) λίτρα στις θερμές χώρες. Η ποσότητα αυτή είναι πολύ μικρή συγκρινόμενη με την συνολικά καταναλισκόμενη για οικιακή χρήση. Η οικιακή κατανάλωση κυμαίνεται από μερικά λίτρα την ημέρα σε χώρες χωρίς δίκτυα ύδρευσης και χαμηλή κατανάλωση, μέχρι αρκετές εκατοντάδες στις ανεπτυγμένες χώρες. Πίνακας Α.1 Μέση ημερήσια κατανάλωση νερού Περιοχή Διανομή Ποσότητα Νερού (λίτρα ανά κάτοικο ανά ημέρα) Min - Max Μέσος όρος Πόλεις κατοικίες πυρόσβεση Αγροτικές Περιοχές κατοικίες ή πυρόσβεση Μιά τρίτη ομάδα καταναλωτών πρέπει να προστεθεί στις προηγούμενες. Η ομάδα αυτή αποτελείται από γραφεία, εταιρείες και διάφορες δημόσιες υπηρεσίες (σχολεία, νοσοκαμεία, κολυμβητήρια, υπηρεσίες καθαρισμού δρόμων) οι οποίες χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες του διατιθέμενου νερού. Επιπλέον, ορισμένες βιομηχανίες χρησιμοποιούν νερό από το δίκτυο ύδρευσης γιά τις ανάγκες τους. Τέλος η κατάσταση του δικτύου ύδρευσης και οι απώλειες λόγω διαρροών πρέπει να ληφθούν υπόψη γιά τον προσδιορισμό της κατανάλωσης νερού. Η απόδοση ενός συστήματος προσδιορίζεται ως ο λόγος της ποσότητας του παραλαμβανόμενου νερού από τους καταναλωτές προς το νερό που εισέρχεται στο δίκτυο από τα αντλιοστάσια. Ένα ικανοποιητικό σύστημα πρέπει να έχει απόδοση τουλάχιστον 80%. Α.2 Αναγκαιότητα Κατεργασίας Όλο το νερό που διατίθεται στους καταναλωτές μέσω των δικτύων ύδρευσης πρέπει να υφίσταται κατεργασία ακόμη και αν μόνο ένα μικρό μέρος του προορίζεται γιά πόση. Θα ήταν επικίνδυνη γιά την δημόσια υγεία και ιδιαίτερα δαπανηρή η εγκατάσταση διπλού δικτύου παροχής νερού γιά πόση και γιά άλλες χρήσεις. Το νερό που διατίθεται στους καταναλωτές πρέπει να είναι πόσιμο, δηλαδή να ικανοποιεί συγκεκριμμένες προδιαγραφές. Το νερό πρέπει να υφίσταται κατεργασία κάθε φορά που κάποια από τις παραμέτρους των προδιαγραφών ποιότητας ξεπερνά τα επιτρεπτά όρια. Η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (WHO) έχει θέσει προδιαγραφές ποιότητας πόσιμου νερού γιά κάθε χώρα καθώς και τις απαιτούμενες αναλύσεις. Α.3 Κριτήρια Επιλογής Ένας αριθμός παραγόντων πρέπει να λαμβάνεται υπόψη γιά την επιλογή του νερού που πρέπει να υποστεί κατεργασία. Γιά κάθε διαθέσιμη πηγή νερού (υπόγειο, επιφανειακό, ρέον) πρέπει να ληφθούν υπόψη: Η ποσότητα: η πηγή πρέπει να είναι ικανή να διαθέτει την απαιτούμενη ποσότητα νερού κάθε στιγμή. Σε χώρες που οι βροχοπτώσεις παρουσιάζουν σημαντική διακύμανση, μπορεί να είναι αναγκαία η αποθήκευση νερού κατά την περίοδο των βροχών ώστε να καλύπτονται οι ανάγκες της περιόδου ξηρασίας. Σχέδιο 5

7 Η ποιότητα: σε αρκετές χώρες η ποιότητα του διαθέσιμου νερού πρέπει να ικανοποιεί συγκεκριμμένες προδιαγραφές. Απαίτειται συνεπώς προσδιορισμός της κατάλληλης μεθόδου κατεργασίας γιά την μετατροπή του νερού σε πόσιμο. Γιά την επιλογή της μεθόδου πρέπει να ληφθούν υπόψη οι συνήθεις διακυμάνσεις της ποιότητας του νερού (ημερήσιες, κλιματικές, εποχικές) καθώς και αυτές που είναι δυνατόν να προκύψουν από παρεμβάσεις στο μέλλον (πχ κατασκευή φράγματος). Επιπλέον, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι το υπόγειο νερό δεν είναι συνώνυμο του καθαρού νερού καθώς στην πράξη μπορεί να έχει ρυπανθεί από βακτήρια, νιτρικά, χλωριομένους διαλύτες ή υδρογονάνθρακες. Το κόστος: κάθε διαθέσιμης πηγής, το απαιτούμενο πάγιο και το λειτουργικό κόστος ώστε να διασφαλίζεται η ποσότητα και η ποιότητα του νερού προς διανομή. Α.4 Βιολογικοί Ρυπαντές Όλα τα νερά είναι ευπρόσβλητα στην ρύπανση από μικρο-οργανισμούς. Βακτήρια και Ιοί: Τα βακτήρια τα οποία είναι δείκτες πιθανής ρύπανσης έχουν εισαχθεί στο περιβάλλον από την απόρριψη αστικών λυμάτων, τα οποία μπορεί να έχουν υποστεί κατεργασία ή όχι. Τα βακτήρια αυτά υποδεικνύουν πιθανή ρύπανση από βακτήρια και ιούς που είναι παθογόνα γιά τον άνθρωπο. Η ανάπτυξη των συνήθων μικροβίων μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα στο δίκτυο διανομής: κατανάλωση οξυγόνου, διάβρωση, κακή γεύση του νερού. Μικροοργανισμοί Φυτοπλανγκτόν και Ζωοπλανγκτόν: Τα επιφανειακά νερά περιέχουν πολλούς μικροοργανισμούς που αποτελούν το φυτοπλανγκτόν και το ζωοπλανγκτόν. Πολλοί από αυτούς τους οργανισμούς, όπως οι ακτινομύκητες και τα κυανοφύκη παράγουν ουσίες που προκαλούν δυσοσμία και άσχημη γεύση στο νερό. Άλλοι είναι παθογόνοι γιά τον άνθρωπο. Η παρουσία φυκών (άλγες) και μικρο-οργανισμών στα δίκτυα του νερού είναι ανεπιθύμητη γιά τους καταναλωτές και η ανάπτυη τους οδηγεί σε σημαντικές διαταραχές (επικαθήσεις, αναερόβιες συνθήκες κλπ). Επιπλέον, ορισμένοι από τους οργανισμούς αυτούς, κατά την διάρκεια της ανάπτυξης ή του θανάτου τους εκκρίνουν ορισμένους μεταβολίτες που είναι τοξικοί γιά τους ανώτερους οργανισμούς. Α.5 Ανόργανοι Ρυπαντές Ορισμένες από τις προσμείξεις αυτές επηρεάζουν τις οργανοληπτικές ιδιότητες του νερού, την αισθητική του εμφάνιση ή την συμπεριφορά του στο δίκτυο διανομής. Δεν έχουν λομως σημαντική επίδραση στην υγεία των καταναλωτών, ενώ άλλα έχουν γνωστή επίδραση. Α.5.1. Ρυπαντές που Δεν Επιδρούν στην Υγεία Θολότητα: Μαζί με το χρώμα αποτελεί τον πρώτο παράγοντα ποιότητας που προσέχει ο καταναλωτής. Όλα τα είδη των νερών έχουν κάποια θολότητα που όταν είναι σημαντική ο καταναλωτής απορρίπτει το νερό. Η θολότητα πρέπει να απομακρύνεται για να (α) είναι δυνατή η κατάλληλη απολύμανση, (β) απομακρύνονται οι προσροφημένοι ρύποι στα αιωρούμενα στερεά και (γ) προστατευθεί το δίκτυο από επικαθήσεις Χρώμα: Το χρώμα μπορεί να οφείλεται σε ορισμένες μεταλλικές προσμίξεις (σίδηρος κλπ), αλλά επίσης μπορεί να οφείλεται και σε οργανικές προσμίξεις (χουμικά και φουλβικά οξέα). Πρέπει να απομακρυνθεί γιά να είναι το νερό Σχέδιο 6

8 ευχάριστο προς πόση. Η απομάκρυνση του χρώματος συμβαδίζει με την απομάκρυνση ορισμένων ανεπιθύμητων οργανικών ενώσεων. Ανόργανα Άλατα: Η αλκαλικότητα και η σκληρότητα συμμετέχουν στο ισοζύγιο των ανθρακικών στο νερό μαζί με το ph και το διαλυμένο ανθρακικό οξύ. Η προσπάθεια γίνεται γιά την διατήρηση του ισοζυγίου στο νερό ώστε να αποφεύγονται οι επικαθήσεις ή η διάβρωση. Αν το ποσό των θειϊκών στο νερό είναι υψηλό, επηρεάζει την γεύση και του δίνει την ποιότητα υπακτικού. Αν η ποσότητα των χλωριούχων είναι πολύ υψηλή επίσης επηρεάζεται η γεύση και το νερό είναι διαβρωτικό. Μέταλλα: Ο σίδηρος και το μαγγάνιο χρωματίζουν το νερό και προκαλούν επικαθήσεις στο σύστημα με αποτέλεσμα διαβρώσεις. Επιπλέον επηρεάζουν τις οργανοληπτικές ιδιότητες του νερού, όπως κάνουν και άλλα μέταλλα (χαλκός, αλουμίνιο, ψευδάργυρος). Διαλυμένα Αέρια: Το υδρόθειο υποδεικνύει την ύπαρξη αναερόβιων συνθηκών και χαμηλό οξειδοαναγωγικό δυναμικό. Προκαλεί άσχημη οσμή και πιθανώς διάβρωση. Πρέπει να απομακρύνεται. Αμμώνιο (NH + 4 ): Η παρουσία αμμωνίου στο νερό, αν και δεν έχει ιδιαίτερη επίδραση στην υγεία των καταναλωτών, είναι ενδεικτική ρύπανσης. Σε υπόγεια νερά μεγάλου βάθους το αμμώνιο μπορεί να οφείλεται σε αναγωγικές συνθήκες στον υδροφορέα. Το αμμώνιο πρέπει να απομακρύνεται από το νερό της κατανάλωσης γιατί αποτελεί θρεπτικό συστατικό που ευνοεί την ανάπτυξη βακτηριδίων στο δίκτυο διανομής. Α.5.2 Ρυπαντές που Επιδρούν στην Υγεία Είναι δύσκολη η μελέτη της επίδρασης συγκεκριμμένων ουσιών στον άνθρωπο. Η προφύλαξη από την ισχυρή τοξικότητα ορισμένων ουσιών (δηλητήρια) είναι δυνατή. Επιπλέον είναι δυνατόν να εκπονηθούν επιδημιολογικές μελέτες γιά την συσχέτιση της κατάποσης συγκεκριμμένων προϊόντων με θανάτους, πρόκληση καρκίνου ή ορισμένων ασθενειών. Καθώς όμως οι παράγοντες που επηρεάζουν το περιβάλλον ενός ανθρώπου είναι πάρα πολλοί, σε συνδυασμό με την μεγάλη κινητικότητα των σύγχρονων ανθρώπων κάνουν τις επιδημιολογικές μελέτες χρονοβόρες, δαπανηρές και αμφίβολης ποιότητας. Συνεπώς είναι προτιμότερη η διεξαγωγή ερευνών με πειραματόζωα. Οι παρατηρούμενες επιδράσεις στα πειραματόζωα μπορούν να περιγραφούν με διάφορους τρόπους: Δηλητηρίαση: το προϊόν οδηγεί γρήγορα στο θάνατο. Ο δείκτης LD50 δείχνει την δόση που οδηγεί στον θάνατο το 50% του πληθυσμού των ατόμων σε δεδομένο χρόνο. Χρόνια δηλητηρίαση: είναι η δόση που όταν λαμβάνεται σε ημερήσια βάση οδηγεί στον πρώιμο θάνατο του ατόμου. Ο δείκτης ADI υποδεικνύει την ημερήσια ποσότητα που μπορεί να απορροφηθεί με τον μεταβολισμό του οργανισμού, χωρίς κίνδυνο. Κυτταροτοξικότητα: το προϊόν καταστρέφει συγκεκριμμένες ομάδες κυττάρων του οργανισμού. Μεταλλαξιμότητα: το προϊόν προκαλεί μετάλλαξη του οργανισμού. Ο κίνδυνος μεταλλάξεων υπάρχει ανεξάρτητα από την ποσότητα της ουσίας και είναι μικρός όταν η δόση είναι μικρή και αυξάνει όταν η δόση μεγαλώνει. Καρκινογέννεση: η έκθεση οργανισμών στις ουσίες αυτές ή η κατάποση τους προκαλεί την εμφάνιση κακοήθων όγκων. Όπως και γιά την μεταλλαξιμότητα, έτσι και γιά την καρκινογέννεση ο κίνδυνος είναι ανεξάρτητος της δόσης. Οι κυριώτεροι ρύποι που επιδρούν στην υγεία είναι: Σχέδιο 7

9 Μέταλλα: Κυρίως κάδμιο, χρώμιο, μόλυβδος, υδράργυρος και αρσενικό πρέπει να απομακρύνονται από το νερό. Συνήθως είναι προσροφημένα στα αιωρούμενα στερεά, η απομάκρυνση των οποίων κατά κανόνα επαρκεί γιά την επίλυση του προβλήματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως τα μέταλλα σχηαματίζουν σύμπλοκα είτε με φυσικές οργανικές ενώσεις, είτε με χημικές ενώσεις που απορρίπτονται από την βιομηχανία ή τις κατοικίες. Η εφαρμοζόμενη κατεργασία πρέπει να είναι σε θέση να καταστρέφει τις σύμπλοκες ενώσεις γιά να διασφαλίζεται η απομάκρυνση τους. Νιτρικά: Υπάρχει μιά γενική αύξηση στην συγκέντρωση τους στο νερό. Είναι αναγκαία η απομάκρυνση τους καθώς, σε υψηλές συγκεντρώσεις στο πόσιμο νερό, είναι επικίνδυνες. Ίνες Αμμιάντου: Παρά το γεγονός ότι η καρκινογόνος δράση των ινών αμμιάντου έχει αποδειχθεί, όταν εισέρχονται στον οργανισμό από τον αέρα, η αντίστοιχη δράση στο πόσιμο νερό δεν έχει αποσαφηνιστεί.. Σε κάθε περίπτωση όμως η απομάκρυνση τους είναι επιθυμητή. Μειώνοντας την θολότητα του νερού απομακρύνεται μεγάλο μέρος των ινών αμμιάντου. Σκληρότητα: Δεν υπάρχει άμεση επίδραση της σκληρότητας στην υγεία. Όμως, η αποσκλήρυνση του νερού με ιοντοεναλλαγή προκαλεί αύξηση της συγκέντρωσης νατρίου στο νερό το οποίο ευνοεί την υπέρταση. Φθόριο: Υψηλή περιεκτικότητα φθορίου προκαλεί φθορίωση των οστών. Στην περίπτωση αυτή η συγκέντρωση του φθορίου πρέπει να μειώνεται. Α.6 Οργανικοί Ρυπαντές Πληθώρα φυσικών οργανικών ενώσεων απαντάται στα υπόγεια και στα επιφανειακά νερά. Οι ενώσεις αυτές ταξινομούνται σε έξι κύριες ομάδες: χουμικές ενώσεις, υδρόφιλα οξέα, πεπτίδια και αμινοξέα, υδατάνθρακες και υδρογονάνθρακες. Οργανικές ενώσεις προερχόμενες από αστικές δραστηριότητες επίσης απαντώνται. Οι οργανικές ενώσεις προσδιορίζονται σύμφωνα με ολικούς δείκτες (παράμετροι), λειτουργικές ομάδες ή πλήρως ταυτοποιημένες ενώσεις. Α.6.1 Συνολικές Παράμετροι Οι παράμετροι αυτές δεν παρουσιάζουν τις συγκεντρώσεις συγκεκριμμένων συστατικών, αλλά δείχνουν κάποια γενικά χαρακτηριστικά κοινά γιά ομάδες συστατικών. Υπερμαγγανικός Δείκτης και Ολικός Οργανικός Άνθρακας (TOC): δείχνει την συγκέντρωση των οργανικών συστατικών τα οποία μπορεί να είναι φυσικά (φουλβικό και χουμικό οξύ) ή να προέρχονται από αστικά και βιομηχανικά απόβλητα. Οι συγκεντρώσεις των παραμέτρων αυτών πρέπει να μειωθούν όσο είναι δυνατόν στο κατεργασμένο νερό γιά να αποφευχθεί η ανάπτυξη μικροοργανισμών στο δίκτυο διανομής. Απορροφητικότητα μετρούμενη στο υπεριώδες στα 254 nm δείχνει την συγκέντρωση διπλών δεσμών (αλειφατικών, καρβοξυλικών, βενζολικών). Ο TOCL (ή TOX) δείχνει την συγκέντρωση χλωριωμένων (ή αλογονομένων) οργανικών συστατικών. Αυξανέται με την χλωρίωση του νερού και θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερη όταν το νερό φτάνει στον καταναλωτή. Α.6.2 Σκοπιμότητα των συνολικών παραμέτρων Δεν είναι δυνατόν να συσχετιστούν οι συνολικές παράμετροι επιδράσεις στην υγεία των καταναλωτών. Η γνώση όμως των παραμέτρων αυτών δίνει την δυνατότητα αξιοποίησης αποτελεσματικά των εγκαταστάσεων κατεργασίας. Σχέδιο 8

10 Α.6.3 Φυτοφάρμακα και Εντομοκτόνα Τα προϊόντα αυτά χρησιμοποιούνται στην γεωργία γιά την καταπολέμηση των οργανισμών που καταστρέφουν τις καλλιέργειες. Ορισμένα υδρολύονται σχετικά γρήγορα όμως άλλα παρουσιάζουν σημαντική αντίσταση και συσσωρεύονται στην τροφική αλυσίδα. Κάποια από τα προϊόντα αυτά είναι τοξικά ενώ άλλα προκαλούν μεταλλάξεις ή καρκινογεννέσεις. Πίνακας Α.2 Προδιαγραφές για ενώσεις ή ομάδες ισομερών φυτοφαρμάκων και εντομοκτόνων Ένωση ή ομάδα ισομερών Προδιαγραφή μg -1 ADI mg ανά kg ατόμου DDT 1 0,005 Aldrin dialdrin ,0001 Chlordan 0.3 0,001 Heptachlor hexachloro-epoxy 0.1 0,0005 Gamma HCH (hexachlorohexane-lindane) 3 0,01 Methoxychlor 30 0,1 2,4-dichlorophenoxyacetic acid 100 0,3 Η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας καθόρισε το 1985 τον δείκτη ADI γιά ορισμένα από τα προϊόντα αυτά. Οι ενώσεις simazin και atrazine χρησιμοποιούνται όλο και σπανιότερα. Τα επικίνδυνα αυτά προϊόντα πρέπει να απομακρύνονται κατά το δυνατόν πλήρως γιά να προστατευθεί η υγεία των καταναλωτών. Α.6.3 Χλωριομένοι Διαλύτες Οι ενώσεις αυτές έχουν ρυπάνει πολλούς υπόγειους υδροφορείς λόγω απόρριψης βιομηχανικών αποβλήτων σε πηγάδια αλλά και από εκπλύσεις. Οι ενώσεις αυτές προκαλούν καρκινογενέσεις ή μεταλλάξεις και η απομάκρυνση τους είναι σημαντική. Αξιοσημείωτοι είναι οι: τετραχλωράνθρακας, 1,2-διχλωροαιθάνιο, 1,1- διχλωροαιθυλένιο, και 1,1,1-τριχλωροαιθάνιο. Α.6.4 Φαινόλες και Παράγωγα Οι φαινόλες και τα παράγωγα τους αποτελούν το σημάδι της βιομηχανικής ρύπανσης. Η χειρότερη επίδραση τους είναι ότι μικρές ποσότητες των ενώσεων αυτών παρουσία χλωρίου δημιουργούν την γεύση της χλωροφαινόλης. Φυσιολογικά δεν υπάρχει εμφάνιση γεύσης αν η περιεκτικότητα σε καθαρή φαινόλη είναι κάτω από 1 μg.l -1. Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως υπάρχει εμφάνιση γεύσης ακόμη και γιά συγκεντρώσεις μεταξύ 0.1 και 0.01 μg.l -1. Όταν οι φαινόλες αρχικά ανιχνεύονται οργανοληπτικά είναι ακόμη πολύ κάτω από το όριο κινδύνου γιά την υγεία των καταναλωτών. Οι ενώσεις αυτές πρέπει να απομακρύνονται μέχρι να μην ανιχνεύονται οργανοληπτικά. Α.6.5 Υδρογονάνθρακες Οι υδρογονάνθρακες που ρυπαίνουν τα υπόγεια και τα επιφανειακά νερά προέρχονται συνήθως από απόβλητα διυλιστηρίων, βιομηχανικά απόβλητα διαφόρων ειδών κλπ. Οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι εξαιρετικά διαλυτοί. Αυτά τα απόβλητα μπορεί να περιέχουν αργό πετρέλαιο, βενζίνη, diessel και άλλα πετρελαιοειδή και λιπαντικά. Η βιοαποικοδομησιμότητα τους είναι πολύ περιορισμένη. Η τυχαία ρύπανση από υδρογονάνθρακες των ποταμών είναι περιορισμένη σχετικά σε διάρκεια λόγω του αυτοκαθαρισμού των ποταμών. Στην περίπτωση όμως των υπόγειων Σχέδιο 9

11 υδροφορέων διαρκεί πολύ περισσότερο χρόνο, λόγω της τάσης κατακράτησης που παρουσιάζει το υπέδαφος. Γι αυτό απαιτείται ειδική μέριμνα γιά την προστασία των υπόγειων υδροφορέων από ρύπανση από πετρελαιοειδή. Επικίνδυνες και τοξικές επιδράσεις Σχηματισμός στοιβάδας που παρεμποδίζει την επανοξυγόνωση και την διαδικασία αυτοκαθαρισμού των επιφανειακών νερών. Παρεμπόδιση της λειτουργίας των εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων. Πρόσδοση έντονης οσμής και γεύσης ανάλογα με το είδος του ρύπου. Τοξικότητα, σε ορισμένες περίπτωσεις και γιά υψηλές συγκεντρώσεις. Α.6.6 Πολυκυκλικοί Αρωματικοί Υδρογονάνθρακες (PAH) Ορισμένες από τις ενώσεις αυτές είναι ισχυρά καρκινογόνες και είναι σημαντικό να απομακρύνονται πλήρως πριν το νερό δοθεί στην κατανάλωση. Ενδεικτικά σημειώνονται: benzo(3,4)pyrene, benzo(11,12)fluoranthene, benzo(1,12)perylene, benzo(3,4)fluoranthene και indeno(1,2,3-cd)pyrene. Πολυχλωροδιφαινύλια (PCB): Τα προϊόντα αυτά αναπτύχθηκαν τα προηγούμενα χρόνια γιά διάφορες χρήσεις: πλαστικοποιητές, διαλύτες, λιπαντικά, ρευστά μεταφοράς θερμότητας. Κυρίως χρησιμοποιούνται στην κατασκευή μετασχηματιστών και πυκνωτών. Στην Γαλλία είναι γνωστά με το εμπορικό όνομα Pyralene. Επιπλέον οι καύσεις ή/και η πυρόλυση εκπέμπουν, παρουσία χλωρίου, ισχυρά τοξικές ενώσεις, δηλαδή πολυχλωροδιβενζοφουράνια (φουράνια) και πολυχλωροδιβενζοδιοξίνες (διοξίνες). Οι ενώσεις αυτές είναι εξαιρετικά σταθερές και συνεπώς διασπείρονται στο περιβάλλον. Απορροφώνται από τους ζώντες οργανισμούς και εισέρχονται στην τροφική αλυσίδα. Α.6.7 Απορρυπαντικά Τα απορρυπαντικά είναι συνθετικά επιφανειοδραστικά που εισέρχονται στο νερό μέσω των αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων. Τα προϊόντα του εμπορίου περιέχουν δραστικές ουσίες με την μορφή των επιφανειοδραστικών και των πρόσθετων. Επιφανειοδραστικά: Η δομή τους μεταβάλλει τις φυσικές ιδιότητες των επιφανειών μειώνοντας την επιφανειακή τάση και τους προσδίδει καθαριστική ισχύ. Υπάρχουν τρεις τύποι: τα ανιονικά, τα κατιονικά και τα μη-ιονικά. Πρόσθετα: Περιλαμβάνονται πολυφωσφορικά, χιλικές ενώσεις, σύμπλοκα, ενισχυτικές ενώσεις, λευκαντικά, αρώματα, ανόργανα άλατα, ένζυμα κλπ. Πριν την εισαγωγή της χρήσης των βιοαποικοδομήσιμων απορρυπαντικών η συγκέντρωση των απορρυπαντικών στα νερά των ποταμών ήταν υψηλή, από 0.05 ως 6 mg.l -1 ενώ σήμερα οι συγκεντρώσεις αυτές έχουν σαφώς μειωθεί. Οι δυσμενείς επιδράσεις των απορρυπαντικών συνοπτικά είναι: σχηματισμός αφρού, περιορισμός της οξυγόνωσης των νερών, σαπωνοειδής γεύση, υψηλή συγκέντρωση φωσφορικών κά. Α.7 Ραδιενέργεια Η κατάποση ραδιενεργών προϊόντων μπορεί να έχει σωματική επίδραση στους ανθρώπους και προκαλεί κακοήθεις όγκους ή μεταλλάξεις που πιθανόν να εμφανιστούν σε επόμενες γενεές. Α.8 Πρόκληση Ρύπανσης Η εισαγωγή ενός αντιδραστηρίου στο νερό μπορεί να προκαλέσει δύο είδη ρύπανσης: ρύπανση από προσμείξεις του αντιδραστηρίου και ρύπανση από ενώσεις που Σχέδιο 10

12 προέρχονται από τις αντιδράσεις του αντιδραστηρίου με το οργανικό υλικό του νερού. Α.8.1 Ρύπανση από Αντιδραστήρια Σε πολλές χώρες, η χρήση αντιδραστηρίων πρέπει να εγκριθεί από τις υγειονομικές αρχές. Συγκεκριμμένοι κανονισμοί προσδριορίζουν την μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση τους. Λεπτομερής ανάλυση των περιεχόμενων ενώσεων είναι αναγκαία. Στην περίπτωση που ανιχνευθούν κάποιες ενώσεις, είναι αναγκαίο να διακριβωθεί ότι η προτεινόμενη κατεργασία θα τις απομακρύνει. Ανόργανα Κροκιδωτικά: Ορισμένα κροκιδωτικά αποτελούνται από ανόργανες ενώσεις στα οποία τα επίπεδα των προσμείξεων είναι σημαντικά. Τα οξέα προσβάλλουν τον βωξίτη σχηματίζοντας θειικό αργίλιο και τις μεταλλικές κατασκευές σχηματίζοντας χλωριούχο σίδηρο. Ταυτόχρονα διαλύουν και προσμείξεις (τανγστένιο, μαγγάνιο, αρσενικό). Άλλα κροκιδωτικά αποτελούνται από παρα-προϊόντα άλλων βιομηχανιών. Ο χλωριομένος ένυδρος θεικός σίδηρος αποτελείται από θειικό σίδηρο που προέρχεται από την κατεργασία του τιτανίου και μπορεί να περιέχει σημαντικές ποσότητες μαγγανίου. Πολυηλεκτρολύτες, πρόσθετα κροκιδωτικά: Πολυηεκτρολύτες πεοέρχονται από πολυμερισμό μονομερών (πολυαμίδια, πολυαμίνες κλπ). Γιά το πόσιμο νερό, κάθε χώρα θεσπίζει κανονισμούς σχετικά με τον τύπο του μονομερούς, την μέγιστη περιεκτικότητα του μονομερούς στο πολυμερές και την μέγιστη επιτρεπτή δοσολογία στην κατεργασία (π.χ. 0.5% μονομερους ακρυλαμιδίου στην περίπτωση των πολυακριλαμιδίων). Διόρθωση ph: Οι προσμείξεις στον ασβεστόλιθο και την καυστική σόδα πρέπει να ταυτοποιούνται γιά να ελέγχεται η απουσία υδραργύρου. Απολύμανση με Χλώριο: Καθώς η απολύμανση με χλώριο είναι το τελευταίο στάδιο κατεργασίας του νερού, είναι απαραίτητο να ελέγχεται η καθαρότητα του πριν την απολύμανση. Απογύμνωση με Αέρα: Ο αέρας που χρησιμοποιείται σε συγκεκριμμένα στάδια καθαρισμού μπορεί να εισάγει ανεπιθύμητες ενώσεις στο νερό, όπως: αέριους ρύπους, καπναέρια, βακτηρίδια κλπ. Α.8.2 Ρύπανση Λόγω Αντίδρασης Αντιδραστηρίων με το Οργανικό Υλικό του Νερού Κατά την διάρκεια των φάσεων οξείδωσης, που λαμβάνουν χώρα σε κάθε γραμμή κατεργασίας, το οξειδωτικό μέσο (όζον, διοξείδιο του χλωρίου, χλώριο) μπορεί να αντιδράσει με την οργανική ύλη που υπάρχει στο νερό. Το χλώριο ειδικά, αντιδρά με ορισμένες από τις ενώσεις αυτές και σχηματίζει αλογονομένες ενώσεις. Η αντίδραση αυτή λαμβάνει χώρα με την παρουσία στο νερό χλωρίου, που βρίσκεται στην μορφή ClO -. Η ίδια αντίδραση συμβαίνει και με κάθε άλλο αλογόνο (βρώμιο, ιώδιο) που μπορεί να αντικαταστήσει το χλώριο (σχηματίζοντας XO -, που στην συνέχεια αντιδρά σχηματίζοντας οργανο-αλογονομένες ενώσεις). Η βασική αντίδραση σχηματισμού τριαλογονομένων ενώσεων του μεθανίου είναι: 3O X R CO O C H X 3 R CO C H 2O H 3 Οργανικές ενώσεις που σχηματίζουν τριαλογονομένα παράγωγα είναι κυρίως οι μεθυλοκετόνες, ή γενικότερα όλες οι οργανικές ενώσεις που τα προϊόντα οξείδωσης τους είναι μεθυλοκετόνες. Η χλωρίωση οργανικών ενώσεων οδηγεί επιπλέον στον Σχέδιο 11

13 σχηματισμό άλλων ενώσεων, ορισμένες από τις οποίες δεν έχουν πλήρως ταυτοποιηθεί ακόμη. Κίνδυνοι: Όλες οι ενώσεις αυτές είναι ύποπτες γιά καρκινογεννέσεις. Ιδιαίτερη σημασία έχει, η μονάδα κατεργασίας να παράγει νερό με την μικρότερη δυνατή περιεκτικότητα σε τριαλογονομένες ενώσεις μεθανίου και οργανοχλωριωμένες ενώσεις. Υπενθυμίζεται ότι η προσπάθεια περιορισμού των οργανο-χλωριωμένων ενώσεων δεν πρέπει να οδηγεί σε ανεπαρκή απολύμανση του νερού. Α.9 Ρύπανση από Εξωτερικές Πηγές Ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξοπλισμού κατεργασίας νερού μπορεί να αποτελέσουν πηγές ρύπανσης, πχ οι χρησιμοποιούμενες ιοντοεναλλακτικές ρητίνες ή οι μεμβράνες. Συγκεκριμμένοι κανονισμοί έχουν θεσπιστεί γιά τα επιτρεπόμενα υλικά και έχουν γίνει εκτεταμμένες δοκιμές γιά να επιβεβαιωθεί ότι δεν απελευθερώνονται ρύποι όταν τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται σε μιά μονάδα κατεργασίας νερού. Επιπλέον τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένο το δίκτυο διανομής του νερού μπορεί να αποτελέσουν πηγή ρύπανσης. Διαλύτες και βαφές που χρησιμοποιούνται γιά την βαφή και την επικάλυψη κατασκευών, μονομερή και πρόσθετα που χρησιμοποιούνται γιά την κατασκευή πλαστικών σωληνώσεων, μέταλλα που υπάρχουν στις βάνες, τους συνδέσμους και τις σωληνώσεις (ιδιαίτερα τις οκιακές). Ορισμένα από τα υλικά αυτά μπορεί να απελευθερώσουν οργανικό άνθρακα που χρησιμεύει ως τροφή βακτηριδίων υποβοηθώντας τον πολλαπλασιασμό τους στο δίκτυο διανομής και πιθανώς Σχέδιο 12

14 Κεφάλαιο Β Μέθοδοι Ανάλυσης Β.1 Γενικά Οι αναλύσεις είναι απαραίτητες γιά τον σχεδιασμό μιάς εγκατάστασης κατεργασίας νερού καθώς και γιά την παρακολούθηση της λειτουργίας της, και την αξιολόγηση της ποιότητας του κατεργασμένου νερού (έξοδος εγκατάστασης, δίκτυα, φυσικό περιβάλλον). Η συνεχής εξέλιξη των αναλυτικών τεχνικών έχει καταστήσει δυνατή την βελτίωση της γνώσης μας γιά τα συστατικά των νερών διαφόρων προελεύσεων και τις επιδράσεις τους. Οι προδιαγραφές ποιότητας είναι διαρκώς αυστηρότερες, οι μέθοδοι κετεργασίας πολυπλοκότερες και η παρακολούθηση περισσότερο ακριβής και αξιόπιστη. Β.2 Ακρίβεια Η ακρίβεια μιάς μεθόδου περιλαμβάνει μιά σειρά κριτηρίων: Βαθμός Ακρίβειας: είναι η διαφορά μεταξύ της πραγματικής τιμής και του μέσου όρου των αποτελεσμάτων των μετρήσεων και εξαρτάται από την ύπαρξη και την έκταση συστηματικού σφάλματος. Αξιοπιστία: προσδιορίζεται από την επαναληψιμότητα (ίδιες συνθήκες διεργασίας γιά τον ίδιο χειριστή) και την αναπαραξιμότητα (διαφορετικές συνθήκες διεργασίας με διαφορετικό χειριστή). Η στατιστική έκφραση των διακυμάνσεων αυτών αποδίδεται από την τυπική απόκλιση. Ευαισθησία: προσδιορίζεται από την μετρήσιμη διακύμανση συγκρινόμενη με την μετρούμενη τιμή. Όριο Ανίχνευσης: είναι η ελάχιστη τιμή που μπορεί να μετρηθεί με πιθανότητα 95%. Σε όλες τις φασματοφωτομετρικές μεθόδους, το όριο ανίχνευσης ενός στοιχείου είναι η συγκέντρωση που αντιστοιχεί στο διπλάσιο του σήματος ως προς τον θόρυβο του οργάνου. Οι στατιστικές μέθοδοι που είναι περισσότερο εξελιγμένες καθιστούν δυνατές τις παρεμβάσεις στις περιπτώσεις συστηματικού σφάλματος, στην επιλογή αναλυτικών μεθόδων και μεθόδων δειγματοληψίας (θέση και συχνότητα) κλπ. Β.3 Εργαστηριακές & Επιτόπιες Αναλύσεις Η νομοθεσία γιά την ποιότητα του νερού διαρκώς εξελίσσεται. Ο αυξανόμενος αριθμός των παραμέτρων ποιότητας (π.χ. 62 γιά την Ευρωπαϊκή Ένωση)και το χαμηλό επίπεδο των ορίων ανίχνευσης οδηγούν τα εργαστήρια να αναθεωρήσουν τις εφαρμοζόμενες μεθόδους και τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό. Ο αυξανόμενος αριθμός των επαληθεύσεων από τις αρμόδιες αρχές και τους οργανισμούς υγείας, επιβάλλει στους υπευθύνους να επενδύουν διαρκώς σε περισσότερο εξελιγμένο εξοπλισμό (χρωματογράφους, ατομική απορρόφηση, φασματοφωτόμετρα εκπομπής και σε μερικές περιπτώσεις φασματογράφους μάζας). Είναι φανερό ότι ο εξοπλισμός αυτός δεν είναι κατάλληλος στο σύνολο του γιά επιτόπιες αναλύσεις που απαιτούν: διερεύνιση με απλές και σταθερές αναλυτικές τεχνικές (παρακολούθηση μικρών μονάδων ή μελέτη γιά τον σχεδιασμό εγκατάστασης). την χρήση φορητών, συμπαγών (compact) πολυαισθητήρων με επεξεργασία δεδομένων. συνεχή παρακολούθηση (σύστημα προειδοποίησης γιά το τρεχούμενο νερό, αισθητήρες ποιότητας γιά το κατεργασμένο νερό). Σχέδιο 13

15 Β.4 Αυτοματοποίηση Εργαστηρίου Η ανάπτυξη του λογισμικού έχει καταστήσει δυνατή την διαχείριση πληροφοριών και δεδομένων γιά διοικητικούς και τεχνικούς σκοπούς. Αυτοματοποιημένη Διοικητική Διαχείριση: Κάθε δείγμα είναι δυνατόν να παρακολουθηθεί, από την άφιξη του στο εργαστήριο μέχρι την έκδοση της έκθεσης αποτελεσμάτων. Είναι δυνατή η επαλήθευση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων ώστε να γίνεται αυτόματη επιβεβαίωση της ανάλυσης. Τεχνική Διαχείριση: Είναι δυνατή η στατιστική επεξεργασία των αποθηκευμένων αποτελεσμάτων ώστε να γίνουν: εκτίμηση της ποιότητας, έλεγχος της χρονικής εξέλιξης των παραμέτρων, συσχετίσεις μεταξύ των παραμέτρων και των πληροφοριών, να κατασκευαστούν χάρτες ποιότητας νερού στο σύστημα. Σχέδιο 14

16 Κεφάλαιο Γ Δείγματα Δειγματοληψία Γ.1 Εισαγωγή Ως δειγματοληψία εννοούνται όλες οι διαδικασίες που περιλαμβάνουν την επιλογή, συλλογή, διατήρηση και μεταφορά προς ανάλυση μιάς ενδεικτικής ποσότητας ενός υλικού. Η ποσότητα αυτή (δείγμα) πρέπει να ανταποκρίνεται στα χαρακτηριστικά του προς ανάλυση υλικού και να επιτρέπει την αναγωγή των παραμέτρων που θα προσδιορισθούν στο δείγμα στα χαρακτηριστικά του αρχικού υλικού. Ο αναλυτικός τεχνικός πρέπει να μελετήσει το υλικό που πρόκειται να αναλύσει να καθορίσει τους απαιτούμενους προσδιορισμούς και να επιλέξει τις ποσότητες που θα χρησιμοποιήσει ως δείγμα. Το δείγμα πρέπει να είναι αντιπροσωπευτικό του αρχικού υλικού και η αντιπροσωπευτικότητα εξασφαλίζεται με επιλογή των σημείων δειγματοληψίας και της ποσότητας του δείγματος με στατιστική ανάλυση. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων πρέπει κατά το δυνατόν να είναι επαναλήψιμα γι αυτό η πηγή των δειγμάτων πρέπει να είναι διακεκριμένη. Στα ομοιογενή υλικά δεν παρουσιάζονται σημαντικά προβλήματα δειγματοληψίας. Τα νερά όμως τα λύματα και τα απόβλητα σπάνια είναι ομοιογενή γι αυτό απαιτείται συνήθως ειδική μελέτη δειγματοληψίας. Η μελέτη αυτή αφορά τις ποσότητες, συχνότητες και τα σημεία δειγματοληψίας. Δειγματοληψία σε νερά επιφάνειας, εκτός από στατιστική ανάλυση, απαιτεί και σύνταξη χάρτου (κάναβος) γιά την εξασφάλιση του επαναλήψιμου της δειγματοληψίας. Δειγματοληψία σε λύματα και απόβλητα προϋποθέτει γνώση των μεταβολών των υδραυλικών και ρυπαντικών παραμέτρων τους. Στα αστικά λύματα, ένας εβδομαδιαίος κύκλος ωριαίων καθημερινών δειγματοληψιών τον χειμώνα και άλλος ένας το καλοκαίρι είναι αρκετοί γιά να δώσουν μιά ακριβή εικόνα της κατάστασης. Στα βιομηχανικά απόβλητα η δειγματοληψία προϋποθέτει μελέτη του παραγωγικού κύκλου του εργοστασίου απ όπου προέρχονται τα απόβλητα ώστε να προσδιοριστούν οι διακυμάνσεις υδραυλικών και ρυπαντικών φορτίων και να καθοριστούν τα σημεία και οι συχνότητες δειγματοληψίας. Προσδιορισμός ρυπαντικών φορτίων σε υγρούς αποδέκτες όπου καταλύγουν λύματα ή απόβλητα απαιτεί μελέτη των πηγών ρύπανσης, μακροχρόνιες δειγματοληψίες και μεγάλο αριθμό δειγμάτων. Γιά τις περισσότερες φυσικο-χημικές αναλύσεις νερών που προορίζονται γιά κατανάλωση (νερό δικτύου, νερό γεωτρήσεως) είναι απαραίτητο να αναμένει κανείς επαρκή χρόνο ώστε να λαμβάνει νερό σταθερής ποιότητας. Γιά τις δειγματοληψίες από λίμνες ή δεξαμενές νερού η επιλογή των θέσεων δειγματοληψίας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η διακύμανση των μετρούμενων παραμέτρων σε σχέση με το βάθος, την εποχή, τους ανέμους, τις βροχές κλπ. Ο ρόλος του αναλυτικού τεχνικού δεν περιορίζεται στον προσδιορισμό παραμέτρων μόνο στο εργαστήριο γιατί, όπως είναι γνωστό, όλες οι αναλυτικές τεχνικές έχουν τον προορισμό να προσδιορίσουν μόνο τις ζητούμενες παραμέτρους, οπότε μια τέτοια δουλειά δεν είναι ενδεικτική της κατάστασης του υλικού του οποίου απαιτείται προσδιορισμός. Πρέπει να γίνει σαφές ότι ο αναλυτικός τεχνικός είναι νομικά και δεοντολογικά υπεύθυνος για το σύνολο των διαδικασιών που εξασφαλίζουν την αναγωγή των αποτελεσμάτων της εργαστηριακής μέτρησης στο προς ανάλυση υλικό. Σχέδιο 15

17 Έτσι η δειγματοληψία, μεταφορά και ανάλυση αποτελούν ενιαίο σύνολο διαδικασιών για τη σωστή διενέργεια των οποίων υπεύθυνος είναι ο αναλυτικός τεχνικός. Ειδικώτερα γιά τα λύματα και απόβλητα, η υγειονομική διάταξη Ε1β/221/1965 προσδιορίζει ότι η δειγματοληψία και η μεταφορά του δείγματος πρέπει να γίνονται από τον αναλυτή. Ανάλυση σε δείγμα που προσκόμιζεται στο εργαστήριο είναι νομικά απαράδεκτη και γενικά πρέπει να αποφεύγεται. Η απαιτούμενη ποσότητα δείγματος για τους ειδικούς προσδιορισμούς ρυπαντικών παραμέτρων, ο τρόπος συλλογής τους, η διατήρηση τους, οι συνθήκες μεταφοράς κλπ. εξετάζονται στη συνέχεια πιo αναλυτικά. Γ.2 Γενικοί κανόνες Βασικοί κανόνες κάθε δειγματοληψίας είναι οι εξής: Το δείγμα πρέπει να είναι αντιπροσωπευτικό και να αντιστοιχεί στις συνηθισμένες συνθήκες του προς ανάλυση υλικού. Η συλλογή και μεταφορά του δείγματος πρέπει να εξασφαλίζουν τη διατήρηση των χαρακτηριστικών του δείγματος και να αποκλείουν την αλλοίωση του. Η λήψη υγρών δειγμάτων γίνεται συνήθως σε μπουκάλια επιμελώς καθαρισμένα και αποστειρωμένα αν πρόκειται για μικροβιολογικούς ελέγχους. Τυπική τεχνική δειγματοληψίας είναι να γεμίζει το μπουκάλι μερικές φορές με το προς ανάλυση υγρό, έχοντας πάρει τα κατάλληλα μέτρα ώστε να αποφεύγεται η επιμόλυνση του από τον δειγματολήπτη. Κάθε δείγμα σηματοδοτείται με ετικέτα που αναγράφει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την ταυτοποίηση ή αναγνώριση του, όπως το όνομα και ιδιότητα του δειγματολήπτη, η ημερομηνία, η ώρα, η ακριβή τοποθεσία, θερμοκρασία νερού και οποιαδήποτε στοιχεία που απαιτούνται για τη σύγκριση και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όπως καιρικές συνθήκες, στάθμη νερού, βάθος, ύπαρξη ρευμάτων κλπ. Τα σημεία δειγματοληψίας επισημαίνονται σε χάρτη ή με σημαδούρες ή με συντεταγμένες σημείων κλπ. με τρόπο ώστε να είναι δυνατή η επανάληψη της δειγματοληψίας. Οι λεπτομέρειες δειγματοληψίας διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες. Η ποσότητα, ο τρόπος διατήρησης και μεταφοράς των δειγμάτων εξαρτάται από το χαρακτηριστικό που θα προσδιοριστεί στο εργαστήριο. Οι γενικές οδηγίες που ακολουθούν δεν μπορούν να δώσουν όλες τις απαιτούμενες πληροφορίες για τη δειγματοληψία, όταν πρόκειται να προσδιοριστούν πχ ευμετάβλητα χαρακτηριστικά. Αποτελούν απλό οδηγό που πρέπει να συνδυάζεται κάθε φορά με τις ειδικές απαιτήσεις δειγματοληψίας που περιγράφονται στην κάθε ειδική μέθοδο. Γ.3 Ειδικές Δειγματοληψίες Γ.3.1 Δειγματοληψίες από Δίκτυο Σωληνώσεων Αφήνουμε να τρέξει για αρκετή ώρα νερό ώστε να έχουμε αντιπροσωπευτικό δείγμα. Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η διάμετρος και το μήκος του αγωγού καθώς και η ταχύτητα ροής του υγρού. Σχέδιο 16

18 Γ.3.2 Δειγματοληψία από Πηγάδια Γίνεται μετά από άντληση αρκετής ποσότητας νερού, ώστε το συλλεγόμενο δείγμα να αντιπροσωπεύει το υπόγειο νερό που τροφοδοτεί το πηγάδι. Μερικές φορές η άντληση χρειάζεται να γίνεται με ορισμένο ρυθμό ώστε να επιτυγχάνεται ένας χαρακτηριστικός ρυθμός εξαγωγής του νερού από τον υδροφόρο ορίζοντα (να μην παρασύρονται χώματα και πέτρες). Έτσι πρέπει να σημειώνεται ο ρυθμός άντλησης (παροχή σε m 3 /h), στα δείγματα που συλλέγονται με άντληση από τα πηγάδια. Γ.3.3 Δειγματοληψία από Λίμνες, Ανοιχτές Δεξαμενές ή Θάλασσα Τα ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά των δειγμάτων αυτώνυπόκεινται σε σημαντικές διαφοροποιήσεις από τις εποχιακές διαστρωματώσεις, τις βροχοπτώσεις, τους ανέμους κλπ. Η επιλογή της τοποθεσίας, του βάθους και της συχνότητας δειγματοληψίας εξαρτώνται από τις επι τόπου συνθήκες και τον σκοπό της έρευνας. Γ.4 Τύποι δειγμάτων Γ.4.1 Στιγμιαία Δείγματα Με τον όρο στιγμιαία δείγματα εννοούμε τα δείγματα που συλλέγονται σε μια ορισμένη ώρα και θέση και αντιπροσωπεύουν την συγκεκριμένη σύνθεση της πηγής την στιγμή της δειγματοληψίας. Αν η πηγή θεωρείται ότι έχει συγκεκριμένα και αμετάβλητα χαρακτηριστικά στη διάρκεια του χρόνου, τότε μπορούμε να θεωρήσουμε το δείγμα αντιπροσωπευτικό. Αν η πηγή παρουσιάζει διακυμάνσεις στο χρόνο, απαιτείται να συλλέγονται στιγμιαία δείγματα ανά ορισμένα χρονικά διαστήματα και να αναλύονται ξεχωριστά. Με το τρόπο αυτό μπορούμε να έχουμε τη συχνότητα και διάρκεια ημερήσιων διακυμάνσεων. Στη συνέχεια συλλέγονται δείγματα ανά τέτοια χρονικά διαστήματα που να αντιστοιχούν στις αναμενόμενες αλλαγές. Αυτές ποικίλουν από 5 min έως 1 ώρα και περισσότερο. Οταν η σύσταση των νερών ποικίλει περισσότερο στο χώρο παρά στο χρόνο, πρέπει να συλλέγεται σειρά δειγμάτων από τα διάφορα σημεία της πηγής. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται στην συλλογή δειγμάτων λάσπης από βιολογικούς καθαρισμούς ή από τον πυθμένα ποταμών ή λιμνών. Τα στιγμιαία δείγματα είναι τα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα. Τα δειγματοληπτικά δοχεία γεμίζονται χωρίς να ανακινείται το νερό σε επαφή με τον αέρα. Είναι συνεπώς χρήσιμο να χρησιμοποιηθεί ένας σωλήνας προσαρμοσμένος στο στόμιο δειγματοληψίας και να βυθίζεται μέχρι τον πυθμένα του δειγματοληπτικού δοχείου. Το δοχείο εκπλύνεται αρκετές φορές με το προς δειγματοληψία νερό και στην συνέχεια, αφού γεμίσει, σφραγίζεται. Ορισμένες αναλύσεις (οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα) απαιτούν αποφυγή οποιασδήποτε ανακίνησης ή επαφής με τον αέρα. Δείγματα γιά βακτηριολογική ανάλυση πρέπει να λαμβάνονται σε κατάλληλα αποστειρωμένα δοχεία, μετά από την αποστείρωση του στομίου δειγματοληψίας. Είναι απολύτως απαραίτητη η καταγραφή της ημερομηνίας, της προέλευσης και του είδους του νερού κάθε δείγματος. Γ.4.2 Σύνθετα Δείγματα Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο όρος σύνθετα δείγματα αναφέρεται στη συλλογή και ανάμιξη ορισμένης ποσότητας στιγμιαίων δειγμάτων που έχουν συλλεγεί από το ίδιο σημείο σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα. Τα σύνθετα δείγματα είναι πολύ Σχέδιο 17

19 χρήσιμα στην εκτίμηση των μέσων συγκεντρώσεων ορισμένων παραμέτρων, όπως στον υπολογισμό του οργανικού φορτίου του νερού ή των αποβλήτων. Συνήθως τα σύνθετα δείγματα συλλέγονται σε 24 ώρη βάση ανά 1 ή 2 ώρες. Για τον προσδιορισμό ευμετάβλητων στο χρόνο παραμέτρων (όπως διαλυμένα αέρια, θερμοκρασία, ph, κλπ) τα σύνθετα δείγματα δεν έχουν νόημα. Μεταβολή αυτών των παραμέτρων μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μεταβολή και ορισμένων ανόργανων συστατικών όπως σίδηρος, μαγγάνιο, αλκαλικότητα ή σκληρότητα. Γι αυτό, σύνθετα δείγματα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο για τον προσδιορισμό παραμέτρων που δεν μεταβάλλονται κάτω από τις συνθήκες συλλογής και διατήρησης. Τα σύνθετα δείγματα συλλέγονται σε πλατύστομες φιάλες (τουλάχιστον 35 mm διάμετρο) και χωρητικότητας τουλάχιστον 120 ml. Tα επιμέρους δείγματα συλλέγονται ανά μία ώρα -σε μερικές περιπτώσεις ανά μισή ώρα ή ανά πέντε λεπτάκαι στο τέλος της περιόδου συλλογής αναμιγνύονται. Αν πρόκειται να χρησιμοποιηθούν συντηρητικά, αυτά προσθέτονται αρχικά στη κάθε μικρή φιάλη δειγματοληψίας ώστε το τελικό σύνθετο δείγμα να είναι ομοιόμορφα συντηρημένο. Εφόσον η υδραυλική παροχή ποικίλει κατά τη διάρκεια του χρόνου, είναι προτιμότερο και συχνά απαραίτητο, τα επιμέρους δείγματα να είναι ανάλογα της παροχής. Για συστηματική δειγματοληψία, κυκλοφορούν στο εμπόριο αυτόματοι δειγματολήπτες, που μέσω χρονοδιακόπτη, παίρνουν ορισμένη ποσότητα δείγματος ανά ορισμένο χρονικό διάστημα. Οι δειγματολήπτες αυτοί είναι δυνατόν να συνδεθούν με μετρητή υδραυλικής παροχής, οπότε η ποσότητα του κάθε δείγματος να είναι αναλογική της διερχόμενης παροχής. Οι αυτόματοι δειγματολήπτες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συλλογή δειγμάτων που απαιτουν ιδιαίτερη συντήρηση. Γ.4.3 Ολοκληρωμένα Δείγματα Με τον όρο ολοκληρωμένα δείγματα εννοούμε την συλλογή και ανάμιξη δειγμάτων που έχουν περισυλλεγεί στα διαφορετικά σημεία, συνεχώς (αν είναι δυνατόν). Τέτοια δείγματα χρειάζονται γιά παράδειγμα, στην απεικόνιση της ρύπανσης ενός ποταμού ή χειμάρρου που η σύνθεση τους ποικίλει κατά πλάτος και κατά βάθος. Γιά εκτίμηση της μέσης σύνθεσης ή του συνολικού φορτίου, επιμέρους δείγματα συλλέγονται από διαφορετικά σημεία ανάλογα με τις σχετικές υδραυλικές παροχές. Ολοκληρωμένα δείγματα απαιτούνται όταν πρόκειται να γίνει κοινή επεξεργασία αποβλήτων από διάφορες πηγές. Η συλλογή ολοκληρωμένων δειγμάτων από λίμνες ή θάλασσα απαιτεί συνήθως ειδικές δειγματοληπτικές συσκευές. Γ.4.4 Δειγματοληψία & Συμπύκνωση Γιά την μέτρηση οργανικών μικρορύπων απαιτείται ένα στάδιο συμπύκνωσηςεκχύλισης το οποίο μπορεί να γίνει είτε στο εργαστήριο είτε επί τόπου, χρησιμοποιώντας αυτοματοποιημένο εξοπλισμό συνεχούς δειγματοληψίας. Στην περίπτωση αυτή το δείγμα αντιστοιχεί σε συγκέντρωση αρκετών εκατοντάδων λίτρων που θα απαιτούσαν αρκετές ημέρες δειγματοληψίας. Τρεις τύποι εξοπλισμού χρησιμοποιούνται: δειγματολήπτης νερού γιά πτητικά συστατικά συνδυασμένος με κλειστό κύκλωμα απογύμνωσης Σχέδιο 18

20 σύστημα συνεχούς απορρόφησης-εκχύλισης με μακροπορώδεις ρητίνες συνεχής εκχυλιστής υγρού-υγρού Τα δύο τελευταία είδη εξοπλισμού μπορούν να λειτουργούν σε διάφορες τιμές ph. Ένα κελί εκχύλισης είναι λιγότερο ευαίσθητο στην παρουσία αιωρούμενων στερεών συγκριτικά με τις ρητίνες, οι οποίες όμως μπορούν να συγκρατούν περισσότερα συστατικά. Ο εκχυλιστήρας υγρού-υγρού έχει το πλεονέκτημα ότι δίνει αποτελέσματα περισσότερο ποσοτικοποιημένα και παρουσιάζει λιγότερα λειτουργικά προβλήματα. Γ.5 Ποσότητα Δείγματος Για τις περισσότερες φυσικές και χημικές αναλύσεις δείγμα δύο (2) λίτρων είναι αρκετό. Για ορισμένους προσδιορισμούς μπορεί να χρειαστουν μεγαλύτερες ποσότητες. Ο παρακάτω Πίνακας Γ.1 δείχνει τους όγκους που συνήθως απαιτούνται για αναλύσεις. Δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται τα ίδια δείγματα για τον προσδιορισμό χημικών και μικριβιολογικών χαρακτηριστικών γιατί οι μέθοδοι δειγματοληψίας και συντήρησης διαφέρουν. Γ.6 Συντήρηση Δειγμάτων Επειδή δεν είναι δυνατόν η ανάλυση να ακολουθήσει τη δειγματοληψία και παρεμβάλλεται κάποιο χρονικό διάστημα από τη στιγμή της δειγματοληψίας μέχρι την ανάλυση πρέπει με κάποιο τρόπο να διατηρηθεί η αρχική σύσταση του δείγματος που συνήθως τείνει να μεταβληθεί. Έτσι υπάρχει κίνδυνος αλλοίωσης των χημικών και μικροβιολογικών χαρακτηριστικών. Γι αυτό ανάλογα με την προς προσδιορισμό παράμετρο, προστίθεται το κατάλληλο συντηρητικό. Ορισμένα χαρακτηριστικά είναι περισσότερο ευμετάβλητα στο χρόνο. Γι αυτό ο προσδιορισμός τους πρέπει να γίνει αμέσως. Τέτοιοι προσδιορισμοί είναι η θερμοκρασία, το ph, τα διαλυμένα αέρια, η αλκαλικότητα κλπ. Για τους υπόλοιπους προσδιορισμούς η αποθήκευση των δειγμάτων στο ψυγείο (4 C) είναι ο συνηθέστερος τρόπος διατήρησης των δειγμάτων μέχρι την επόμενη ημέρα. Επιπρόσθετα και για ορισμένες αναλύσεις απαιτείται η προσθήκη H 2 SO 4 ή HgCl ή άλλων συντηρητικών. Διάφορες τεχνικές διατήρησης έχουν αναπτυχθεί γιά να παρεμποδιστεί η φυσικο-χημική αλλά και η βακτηριολογική μεταβολή των δειγμάτων νερού που πρόκειται να αναλυθούν. Η επιλογή του υλικού των φιαλών πρέπει να εμποδίζει την προσρόφηση αλλά και την απελευθέρωση συστατικών στο δείγμα. Στον παρακάτω Πίνακα Γ.1 δίνονται συνοπτικά οι τρόποι διατήρησης και συντήρησης των δειγμάτων γιά τον κάθε προσδιορισμό παραμέτρου. Γ.7 Επανάληψη δειγματοληψίας Οταν υπάρχουν λόγοι αμφισβήτησης των αποτελεσμάτων μιάς μέτρησης ή ανάλυσης θα πρέπει να επαναληφθεί η δειγματοληψία και το δείγμα να επιμεριστεί σε τρία ίσου όγκου δείγματα. Το ένα διατηρείται ως μάρτυρας σε κατάλληλες συνθήκες και τα άλλα δύο αποστέλλονται γιά ανάλυση σε εργαστήρια εμπιστοσύνης των ενδιαφερομένων (διαπιστευμένα). Αν προκύψουν, στατιστικά σημαντικές, αποκλίσεις στα δύο αποτελέσματα, αναλύεται και το τρίτο δείγμα από άλλο εργαστήριο και θεωρείται σωστή η τιμή των δύο πιό κοντινών τιμών. Αν και η τρίτη αποκλίνει, η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Σχέδιο 19