1. Sažetak

Uzorkovanje ima veoma važnu ulogu u procesu istraživanja, njegovog planiranja kao i

ustanovljavanja cilja , te prikazivanja konačnih rezultata procesa istraživanja. Uslov za

preciznost i vjerodostojnost same analize predstavlja reprezentativnost samog uzorka.

Pogreška prilikom uzorkovanja dovodi do posljedičnog niza grešaka koje se teško mogu

ispraviti. Što se tiče vode i vodenih uzoraka, neophodno je prvenstveno dizajnirati plan kojim

će se stručno osoblje voditi. Mjesto i vrijeme uzorkovanja ima važnu ulogu u doprinosu

reprezentativnosti uzorka, kao i faktori koji utiču na vjerodostojnost rezultata koji se dobijaju

nakon analize uzorka kao npr. volumen uzorka, materijal boce u kojoj će se čuvati, dubina na

kojoj će se uzeti uzorak, koliko se dugo može čuvati uzorak. U radu se pobliže opisuju

tehnike uzorkovanja različitih vrsta vode, pregled opreme koja se koristi prilikom

uzorkovanja različitih vodenih sredina i te pripremanje uzoraka sa kratkim osvrtom na

osnovne analitičke metode.

1

2. Uvod

Uzorkovanje vode i vodenih otopina

Uzorkovanje je analitički proces u kojem se uzimaju dijelovi materijala za analizu. Metoda

uzorovanja ovisi od agregatnog stanja.(1) Način uzorkovanja vode po pravilu ovisi od

zahtjeva analize, odnosno parametara koji se žele mjeriti. (2)

Vodeni uzorci se najčešće uzimaju sa slijedećih mjesta:

- Površinske vode (riječne i morske vode),

- Podzemna voda,

- Površinski slojevi vode,

- Pijuća voda,

- Voda na ulicama, iz agrikulturnih područja i sa krovova,

- Industrijske vode

- Fiziološke tekućine i

- Komercijalne tekućine.

Prije nego se počne sa samim postupkom neophodno je utvrditi procedure koje će

obezbjediti kontrolu i osiguranje kvaliteta.(Quality Control; Quality Assurance). (1)

2

Vrste uzoraka

Strategija uzorkovanja treba biti specifična za određenu vrstu uzorka. Vrsta uzorka najviše

ovisi od karakteristika vode ili otpadnih voda, varijabilnosti protoka vode i tokova otpadne

vode i neophodne preciznosti koja se zahtjeva prilikom mjerenja. Najčešća vrsta vodenih

uzoraka su:

- odvojeni uzorci (discrete samples),

- jednostavni uzorci (simple composite samples),

- uzorci iz kojih se analiziraju karakteristike koje su pod uticajem toka vode (flow

proportional composide samples) i

- uzorak koji je sastavljen od više pojedinačnih uzoraka (sequential composite samples).

"Odvojeni" uzorak se sakuplja u posebni, individualni kontejner i predstavlja karakteristike

izvora odakle je uzet. Na ovim uzorcima se najčešće ispituju pH, ukupni organski ugljik kao i

otopljeni oksigen.

Jednostavni uzorci obuhvataju seriju uzoraka čiji je volument identičan i koji su uzorkovani u

konstantnim vremenskim intervalima, a potom se odlagaju u isti kontejner.

Flow proportional composite sample se skuplja ovisno od toka vode pri samom uzorkovanju.

Uzorak treba biti takvih karakteristika da predstavlja uvjete u kojima je uzorkovan uzorak.

Može se napraviti na dva načina:

1) oprema za uzorkovanje ima okidač koji registruje tok vode, a intervali uzorkovanja se

modificiraju pod uticajem promjena u toku vode, dok volumen uzorka ostaje isti i

2) mijenjanje volumena uzorka ovisno od promjena u toku vode, dok intervali uzorkovanja

ostaju isti.

Uzorak koji je sastavljen od pojedinačnih uzoraka je formiran od serije individualnih istih, a

najčešće je to od 2 do 8 uzoraka, koji su smješteni svi u jedan kontejner. Ovaj način

uzorkovanja je koristan kada tok vode, ili otpadnih voda, nije konstantan.

3

Uzorkovanje manje zapremine tekućica koje sadrže jednu fazu je relativno lako, međutim

kada su u pitanju veći volumeni tekućica postupak je nešto teži.

Zavisno od načina uzorkovanja, tekućice se mogu podijeliti na:

a.) one koje teku u otvorenim sustavima (rijeke, kanali za industrijske otpadne vode),

b.) one koje teku u zatvorenim sustavima (cijevi),

c.) one koje miruju u zatvorenim spremnicima (tank, balon),

d.) one u otvorenim stajaćim vodama (more, jezera).(1)

Neke uzorke je potrebno odmah obrađivati budući da bi se parametri, stajanjem uzorka, mogli

promijeniti (2) (npr. hemijski sastav tekuće vode varira u zavisnosti od temperature, brzini

protoka, udaljenosti od izvora, dubini, mogućem onečišćenju itd.)

Tekući uzorci se uzimaju u pogodnim posudama u određenim vremenskim razmacima i na

određenim dubinama (1) .Kao posude služe čiste, bezbojne čaše ili polietilenske flaše koje se

zatvaraju zatvaračima istog materijala, također se za određene analize mogu koristiti i metalne

posude. Bitno je da je nemoguća hemijska reakcija između posude i tekuće probe.(2) Obično

se za uzorkovanje tekućeg uzorka upotrebljavaju flaše širokog grla sa pomičnim čepom, koja

se otvori na mjestu uzorkovanja a nakon uzorkovanja se zatvori (slika br. 1).(1)

Slika br. 1 Flaša za uzorkovanje tekućih uzoraka sa pomičnim čepom (1)

4

Uzorak tekućine koji duže vremena stoji u zatvorenim posudama podložan je raslojavanju

zbog različite gustoće i komponenata, i nije uvijek moguća homogenizacija. Zbog toga se

uzorak uzima sa različitih dubina jednostavnom posudom sa klipom. (slika br. 2) (1)

Slika br 2.Posuda sa klipom za uzimanje uzorka sa različitih dubina (1)

Tekuće uzorke moguće je uzimati na tri načina:

a.) u određeno vrijeme i na jednoj lokaciji

b.) u različitim vremenima na jednoj lokaciji

c.) u isto vrijeme na različitim lokacijama.

Nakon uzimanja pojedinačnih uzoraka pripremi se zbirni uzorak koji predstavlja smjesu tih

pojednimačnih uzoraka sakupljenih na istom mjestu ali u različito vrijeme, što predstavlja

reprezentativni uzorak.

5

3. Aktivno i pasivno uzimanje uzoraka

U svom seminarskom radu smo napravili osvrt na aktivno i pasivno uzimanje uzoraka podzemnih voda.

3.1 Aktivno uzimanje uzoraka

Danas se u većini slučajeva radi aktivno uzorkovanje podzemne vode. Ovo uzorkovanje se može raditi na 2 načina. Stariji način je ispiranje pijazometra sa 3-5 zapremina pijazometra i uzimanje uzorka, dok je noviji 'low flow sampling'. (3)

Tradicionalni pristup uzorkovanju vode podrazumijeva da je voda i iz zone filtra i iz zone obložne kolone istog, promenjenog, kvaliteta u odnosu na onu iz formacije te se objekat ispira sa 3-5 zapremina objekta. Ovo ne samo da nije potrebno već prouzrokuje i promjenu kvaliteta vode i to tako što dobijamo zapreminsko osrednjavanje uzorka, ne dobijamo tačnu koncentraciju traženih jedinjenja i elemenata, dolazi do aeracija vode u objektu (prozračivanja vode) te se generišu velike količine vode koja može biti zagađena i koja se negdje mora ispustiti a time možda i prenijeti zagađenje na drugo mjesto. (4)

Low flow (minimalni kapacitet) tehnika uzorkovanja podzemne vode razvijena je da bi se poboljšala kvaliteta same analize i dobili što realniji i precizniji rezultati, tj. metod je napredniji i reprezentativniji. Radi se sa malim kapacitetom, oko 100-150 ml/minuti, i voda se crpi sve dok ne dođe do uravnoteženja osnovnih parametara podzemne vode, npr. pH, OPR (oksido-redukcioni potencijal), rastvoreni kisik ili el.provodljivost vode. Tek nakon ustaljenja ovih parametara uzima se uzorak. Zbog malog kapaciteta crpenja, uzorak se uzima direktno iz dijela izdani koja se nalazi u zoni filtra. Voda se crpi približno prirodnom kapacitetu obnjavljanja vode u objektu. Zapravo, crpimo samo 10% vode koju bismo inače crpili klasičnom metodom. (3) (4)

Slika 3. Flow low sampling

6

3.2. Pasivno uzimanje uzoraka

Alternativa ovim metodama je uzorkovanje podzemne vode pasivnom metodom uz upotrebu pasivnih uzorkivača. (3)

Pasivno uzorkovanje podzemne vode može se definisati kao zahvatanje podzemne vode pasivnim uzorkivačem sa određene dubine u objektu bez aktivnog transporta vode pumpanjem ili nekim drugim sredstvom. Uslov da bi se koristili pasivni uzorkivački jeste da filterski dio kontinuirano ispire vodom iz formacije.

Postoji nekoliko vrsta pasivnih uzorkivača koji se razlikuju po načinu rada, jedni koriste difuziju i sorpciju kako bi akumulirali jedinjenja iz podzemne vode, dok drugi zahvataju vodu direktno sa određene dubine (npr. Snap Sampler). Istraživanja su pokazala da je voda u filtarskom dijelu u ravnotežnom stanju sa vodom van filtra i to bez pumpanja i da se vrši konstantno ispiranje vode iz filtarskog dela cevi vodom iz izdani. U dugotrajnim osmatranjima kvaliteta podzemne vode ovaj nacin uzorkovanja je znatno jeftiniji jer nema crpenja i otpadne vode. (4)

Već spomenuti Snap Sampler je jedan od najdragocijenijih pasivnih uzorkivača danas. On koristi jedinstvenu bocu sa dva otvorena kroja. Za isparljive organske nalite se koristi staklena bočica od 40 ml, te plastične bočice od 125 ili 350 ml. Za rad, Snap uzorkivači se napune bocama, "Snap" zatvarači su postavljeni u otvorenu poziciju, onda se uzorkovači spuštaju u bunar sa zakačenom/prekidač linijom. Njegove prednosti su jednostavnost, bolji uzorci i ušteda vremena i novca, npr. skraćivanje vreme za prikupljanje svakog uzorka na tako malo kao što je 10 minuta. (5)

Poređenja radi, aktivne metode daju niže rezultate jer je uzimanje uzorka zapreminski osrednjeno, tj.voda se zahvata i ispod i iznad tela zagađenja koje presijeca filterski dio. (4)

Slika 4. Snap sampler (Sampler uzorkivač)

7

4. Priprema uzoraka

Najvažniji testovi koji se koriste za kvalitetan nadzor i kontrolu kvalitete vode su oni za

mikrobiološku kvalitetu (mjerenje indikatora bakterija) i stepen mutnoće, te mjerenje

slobodnih rezidua hlora i pH gdje se koristi kloriranje. Ova ispitivanja treba obaviti kad god

se uzima uzorak, bez obzira na to koliko je drugih fizičkih ili kemijskih varijabli koje treba

mjeriti. Rezultati fizikalne analize nemaju nikakvu vrijednost ako se testirani uzorci nisu

pravilno prikupljali i pohranili.(6)

4.1. Opšte analize

Općenito, vrijeme između uzorkovanja i analize treba svesti na minimum. Skladištenje se

preporučuje u staklene ili polietilenske boce na niskoj temperaturi (npr 4 ° C) u mraku.

Uzorak boca mora biti čist, ali ne mora biti sterilan. Posebni konzervansi mogu biti potrebni

za neke analite. Rezidualni klor, pH i mutnoće treba testirati odmah nakon uzorkovanja, jer će

se ove vrijednosti promijeniti tijekom skladištenja i transporta.

Standardizacija metoda i laboratorijskih postupaka je vrlo važna. Međunarodne standardne

metodame treba vrednovati prema lokalnim uvjetima prije nego što su formalno usvojene od

strane nacionalnih programa nadzora.

Metode opisane u daljem tekstu preciznije će pojasniti princip obrade uzoraka vode nakon

procesa uzorkovanja.

Smrzavanje - Uzorci trebaju biti zamrznuti u iznosima potrebnim za testove koji će se izvoditi

u određenom vremenu da se izbjegne ponovno odmrzavanje i ponovno zamrzavanje. Za tečne

uzorke, obezbijediti dovoljno zraka u praznine posude kako bi se omogućilo širenje tokom

smrzavanja. Otopljeni uzorci se moraju i zagrijati na sobnu temperaturu prije analize.

Hlađenje - Uzorci koje zahtijevaju hlađenje treba čuvati pod ledom u tranzitu, a zatim u

hladnjaku, nakon dolaska u laboratoriju.

Zakiseljavanje - uzorci vode (pH <2). Očuvanje većine tragova metala osigurava se

zakiseljavanjem, kao i dokaze mikrobne aktivnosti i sorpcijskih gubitaka na zidovima posude.

8

Kiselina koja se koristi (analitička razrijeđenje, nizak sadržaj metala) mora se analizirati u

laboratoriju. Za podzemne vode i otopljene metale u uzorcima vode, zakiseljavanje se treba

izvesti samo na filtriranim uzorcima.

Reagensi - mogu se dodati u uzorke da hemijski stabiliziraju analitičke parametare. Analize

ovih uzoraka se obavljaju u laboratoriju, tako da se nivo kontaminacije može provjeriti. Takvi

reagensi ne bi trebalo da interferiraju sa analitom, npr. ne može koristiti nitratna kiselina

prilikom testiranja na nitrate (NO3-).

Filtracija - filtracija uzoraka vode na terenu može biti potrebna u okolnostima kada se

organski i anorganski zagađivači adsorbuju na suspendovane materije u vodi, gdje se mora

utvrditi nivo zagađenosti ili kontaminanata povezanih sa suspendovanim materijama.

Filtriranje treba obaviti odmah nakon uzimanja uzorka. Uređaji za filtriranje (filteri) moraju

biti čisti i nakon izvrsene pripreme uzoraka trebaju biti prebačeni u laboratorij da se utvrde

blank nivoi uzoraka. Na licu mjesta (između uzoraka) konačno ispiranje iz opreme za

filtriranje treba dostaviti laboratoriju. Filtriranje uzoraka obavlja se također i u samom

laboratoriju, po propisanim laboratorijskim metodama.

Slika 5. Filtriranje uzoraka vode u laboratorijskim uslovima

9

Solvent ekstrakcija - nakon filtracije, potrebno je odvojiti komponente koje slobodno plutaju

u vodenom uzorku, nakon što su uspjele proći kroz filter papir. Koristeći ovu vrstu

ekstrakcije, komponente ce biti “uhvaćene” u sorbens. Kada se koristi otapalo za ekstrakciju

analita iz matrice, npr. organskih zagađivača kao što su ugljikovodici, policiklički aromatski

ugljikovodici (PAH) i neki pesticidi, uzorke treba dostaviti kao blank uzorak za analizu. (7)

Općenito, vrijeme između uzorkovanja i analize treba svesti na minimum. Skladištenje se

preporučuje u staklene ili polietilenske boce na niskoj temperaturi (npr 4 ° C) u mraku.

Uzorak boca mora biti čist, ali ne mora biti sterilan. Posebni konzervansi mogu biti potrebni

za neke analite. Rezidualni klor, pH i mutnoće treba testirati odmah nakon uzorkovanja, jer će

se ove vrijednosti promijeniti tijekom skladištenja i transporta.

Standardizacija metoda i laboratorijskih postupaka je vrlo važna. Međunarodne standardne

metodame treba vrednovati prema lokalnim uvjetima prije nego što su formalno usvojene od

strane nacionalnih programa nadzora.

Metode opisane u daljem tekstu preciznije će pojasniti princip pripreme i obrade uzoraka

vode. (3)

1. Pripreme uzoraka za mikrobiološke analize

Glavne metode koje se koriste u izolaciji indikatora mikrorganizama iz vode su:

1) Membranska-filtracija (MF)

2) Metoda višestrukih cijevi (MT) ili metoda najvjerovatnijeg broja (MPN)

3) Testovi prisustva/odsustva

10

1) Membranska-filtracija (MF)

U membranskoj-filtraciji (MF), minimalni volumen od 10 ml uzorka (ili razblažen uzork)

uvodi se aseptično u sterilni ili propisno dezinficirani sklop koji sadrži sterilan membranski

filter (nominalne veličine pora 0,2 μm ili 0,45 μm). Primjenjuje se vakum te se uzorak prolazi

kroz filter membranu. Svi prisutne supstance ili mikroorganizmi u uzorku su zadržane na ili u

filteru, koji se zatim prenosi na odgovarajući medij selektivne kulture u Petrijevu

posudu.Nakon procesa razvijanja kolonija na hranjivoj podlozi, vizualno prepoznatljive

kolonije se broje, a rezultati su izražavaju u brojevima "kolonija - formirane jedinice" (CFU)

po 100 ml originalnog uzorka.

Ova tehnika je neprikladna za vodu sa višim nivoom zamućenosti koji bi izazvao da se filter

blokira prije nego adekvatan volumen vode prođe kroz njega. Kada je potrebno obraditi manji

volumen uzorka (manje od 10 ml),mora se koristiti adekvatna količina sterilnog otapala da

disperguje uzorak prije filtracije i osigura da tečnost prolazi ravnomjerno na cijeloj površini

filter-membrane. Filter-membrane su dosta skupe.

Slika 6. Prolazak vodenog uzorka kroz filtracionu membranu (4)

Uzimaju se različite količine uzorka za različite vrste vode, za šta postoji odgovarajući propis.

Kada je kvalitet vode potpuno nepoznat, može biti poželjno da se testiraju dva ili više

volumena, kako bi se osiguralo da se broj kolonija na membrani nalazi u optimalnom rasponu

za brojanje (20-80 kolonija po membrani).

11

Tabela 7. Tipični volumeni uzoraka za MF metodu (1)

2) Metoda višestrukih uzoraka (MT) ili metoda najvjerovatnijeg broja (MPN)

Za razliku od MF-metode, MT metoda se bazira na indirektnu procjenu gustoće mikroba u

uzorku vode pozivajući se na statističke tabele za određivanje najvjerovatnijeg broja

mikroorganizama prisutnih u originalnom uzorku. To je ključno za vrlo mutne uzorake koji se

ne mogu analizirati od strane membranske filtracije. Tehnika se intenzivno koristi za analizu

vode za piće, ali je vrijeme za obavljanje dosta dugo i zahtjeva više opreme, staklenog posuđa

i potrošnog materijala nego membrane filtracije. Međutim, metoda višestrukih uzoraka može

biti osjetljivija od membranske filtracije.

12

Tabela 2. Tipični volumeni i brojevi epruveta za MT metodu (1)

Metoda ovisi o posebnim analizama više volumena istog uzorka. Svaki volumen se miješa sa

medijem i inkubira. Koncentracija mikroorganizama u izvornom uzorku se onda može

procijeniti na temelju obrazca pozitivnih rezultata (veći broj epruveta pokazuje rast u svakom

volumenu serije) pomoću statističkih tablica koje daju "najvjerovatniji broj" na 100 ml

originalnog uzorka. Kombinacija količine uzorka za obradu je odabrana prema tipu uzorka

vode ili stepenu poznate kontaminacije.

Slika 3. Analiza više uzoraka vode MF - metodom (4)

13

Epruveta također mora sadržavati Durham cijev kako bi se olakšalo otkrivanje proizvodnje

plina. Rast potvrđuju vidljiva mutnoća ili promjena boje. Cijevi su inkubirane a broj

pozitivnih reakcija je snimljen nakon 24 ili 48 sati, ovisno o vrsti analize.

3) Testovi prisustva/odsustva

Ovi testovi mogu biti prikladni za praćenje kvaliteta pitke vode. Oni nisu kvantitativni i, kao

što njihovo ime sugerira, oni ukazuju samo na prisustvo ili odsustvo traženog indikatora.

Takvi rezultati su vrlo malo korisni u zemljama ili situacijama u kojima su kontaminacije

uobičajene. Svrha analize je tada da se utvrdi stepen kontaminacije, a ne ukazuju da li je ili

nije prisutna kontaminacija. (6)

14

5. Zaključak

Zbog različitih faktora koji mogu uticati na uzorkovanje vode i samu analizu, mogu se dobiti

pogrešni rezultati. Poštivanje određenih smjernica predstavlja veoma važan faktor u očuvanju

reprezentativnosti samog uzorka. Oprema koja se koristi traži specifične postupke i uslove

uzorkovanja, pri čemu većina opreme je usko vezana za pojedina mjesta iz kojih se uzimaju

vodene otopine i voda. Službeni laboratoriji za obavljanje analiza u svrhu provođenja

monitoringa i drugih službenih kontrola vode za ljudsku potrošnju moraju biti akreditirani

prema propisanim normama, a za parametre koji se ispituju metodama koje nisu akreditirane

obavezni su uspješno provoditi međulaboratorijske usporedbe najmanje jednom u pet godina.

15

REFERENCE

(1) Wardencki W, Namiesnik J. Sampling water and aqueous solutions. In: J. P, editor.

Comprehensive Analytical Chemistry. 2002.

(2) http://de.wikipedia.org/wiki/Wasseranalyse

(3) http://podzemnevode.blogspot.com/2009/11/pasivno-vs-aktivno-uzorkovanje.html

(4) Dr. Dragan Kaluđerović, Stručni rad: multilevel osmatranje kvaliteta podzemne vode u

tradicionalnim osmatračkim objektima sa dugačkim filterom

(5) http://www.advancegwt.com/Sr/snap-sampler-whatis.html

Slika 3. http://www.howland.co.uk/Groundwater.html

Slika 4. http://www.vanwalt.com/snap-sampler-photo-gallery.html

(6) U.S. Geological Survey, Techniques of Water-Resources Investigations

Book 9, Handbooks for Water-Resources Investigations, dostupno na:

http://water.usgs.gov/owq/FieldManual/chapter4/pdf/Chap4_v2.pdf, pristupljeno:

27.10.2014, 19:28

(7) SAMPLING AND ANALYSIS OF WATERS,WASTEWATERS, SOILS AND

WASTES, dostupno na: http://www.epa.vic.gov.au/~/media/Publications/IWRG701.pdf.

Pristupljeno : 27.10. 2014, 22:51

(8) Taktashov VA. Water and wastewater treatment - Water quality regulation and standards.

(9) Slike preuzete sa: GeoScience Laboratory , dostupno na:

http://www.itc.nl/Pub/geoscience_laboratory/Analytical_methods.html, pristupljeno :

28.10.2014, 19:59

16