Val av pump

1.              Val av pump

För både omsättning och uttag av prov finns ett stort antal pumptyper att välja mellan, här nedan presenteras några som är vanligt förekommande i Sverige. Detta är ingen komplett lista över samtliga pumpar som finns. Det finns flera olika typer pumpar som historiskt använts och som kräver smörjmedel eller där drivgas kommer i kontakt med provet. Dessa ska inte användas för .

I flera pumpkonstruktioner förekommer en backventil för att hindra vattnet i slangen att rinna baklänges tillbaka ner i grundvattenröret när pumpen är avstängd. En backventil är ofta konstruerad med en kula som sitter vid en öppning mindre än kulan. Så länge flödet kommer från motsatt sida om öppningen, kan det flöda fritt därigenom. Om flödet är omvänt kommer det trycka kulan mot öppningen och därmed täppa till det. Det kan även vara en ”gummiflärp” som enbart kan öppna sig i en flödesriktning och är stängd i den andra.

En viktig fråga vid val av pump är lyfthöjd, dvs hur högt pumpen klarar av att lyfta vatten. Lyfthöjden avser alltid avståndet från grundvattenytan till markytan, oavsett var pumpintaget är placerat.

För samtliga pumpar som sänks ner i grundvattenröret ([[membran pump]] samt övriga [[dränkbara pumpar]]) blir [[rengöring]] en faktor att ta hänsyn till, förutsatt att dom inte enbart används i ett och samma rör. För samtliga manuella upphämtningsmetoder ([[bailer]] och [[skakpumpar]]) finns det svårigheter med att hålla konstanta pumphastigheter och metoderna medför generellt större omrörning i grundvattenkolumnen vilket kan orsaka uppgrumling av partiklar eller ökad avgång av VOC (se vidare [[beräkning av volym vatten i rör]]).

1.1            Viktigt att tänka på vid val av pump

En viktig aspekt som inte specifikt omnämnts ovan är pumputrustningens diameter. Det är förstås viktigt att bekräfta att vald pumputrustning passar i de grundvattenrör som planeras att provtas. Vidare är det viktigt att pumpen klarar förväntad lyfthöjd och att de ämnen som ska analyseras inte i anmärkningsvärd grad påverkas av vald pumpmetod.

Om ett kraftigt förorenat område ska provtas, med eller utan [[NAPL]] bör även risk för korskontaminering samt huruvida pumpen kan ta skada av föroreningsnivån tas med i beaktande vid val av pump. För vissa ämnen med väldigt låg rapporteringsgräns (och jämförvärden), t.ex. [[Särskilt om PFAS]], blir det extra viktigt att säkerställa att använd utrustning inte i sig, eller genom korskontaminering mellan prov, påverkar resultatet. Detta görs genom att säkerställa att utrustningen inte avger de ämnen som ska analyseras och genom rengöring av utrustningen mellan provpunkter.

Eftersom det kan medföra problem att byta provtagningsmetod under ett projekt kan det vara värt att fundera över kraven på provtagningens precision mot slutet tidigt i projektet. Byte av provtagningsmetod under projektets gång bör vara väl motiverat och genomtänkt, samt inte ske regelbundet.

1.2            Lyftpumpar

Med en lyftpump (även kallad sugpump) utsätts vattnet i grundvattenröret för ett undertryck och sugs upp genom en slang till markytan. En fördel är att grundvattenröret kan sugas rent från material, t.ex silt och sand, med en sugpump. Den lämpar sig därför för rens- och omsättningspumpning. Den maximala lyfthöjden från grundvattenytan med en sådan pump är i teorin 10,4 m, men i praktiken ca 6-8 meter (ASTM 2013; ISO 2009) [1]. Eftersom vattnet utsätts för ett undertryck är risken stor att lättflyktiga ämnen avgår då flyktigheten ökar med minskat tryck. Även om US EPA som princip inte rekommenderar lyftpump för provtagning av flyktiga föroreningen beskrivs däremot i vägledningen för [[lågflödesprovtagning]] (US EPA Region I 2017) att en lyftpump kan användas om de beslut som ska fattas baserat på informationen tolererar en viss osäkerhet. Om t.ex. mycket små variationer (t.ex. halter nära ett beslutskriterium) kan påverka utfallet, eller där beslut har stora konsekvenser för projektets framdrift, är det inte lämpligt.

1.2.1       Peristaltisk

Figur 1 visar hur den peristaltiska pumpen ”suger” eller ”lyfter” upp vatten genom att skapa ett undertryck.

är den vanligaste typen av lyftpump som används i Sverige vid grundvattenprovtagning.

Den peristaltiska pumpen fungerar genom att en mjuk slang (vanligtvis silikon) fästs runt ett roterande huvud som trycker ihop slangen för att skapa ett undertryck som trycker/lyfter upp vattnet genom provtagningsslangen (vanligtvis PE-slang).

1.2.1.1    Att tänka på

För att undvika korskontaminering bör slangen som används för provtagning i grundvattenrören bytas mellan varje rör, och vid upprepade provtagningar kan slangen lämnas i röret under en begränsad tid. Vid användning av peristaltisk pump är det viktigt att veta vilka krav på lyfthöjd som ställs samt om flyktiga föroreningar behöver analyseras. Vid provtagning av icke flyktiga ämnen är det viktigast att säkerställa att pumpen klarar av att pumpa vattnet från önskat djup. Vid provtagning av flyktiga ämnen kan en peristaltisk pump vara acceptabel om grundvattenytan är ytlig och förväntade halter är höga. Om djupet till grundvattenytan är stort, och halter nära åtgärdsmål kan effekten på vald provtagningsmetod vara stor. Eftersom det kan medföra problem att byta provtagningsmetod under ett projekt bör provtagningens krav på precision beaktas tidigt i projektet.

1.2.1.2    För- och nackdelar

+    Allmänt tillgänglig

+ Relativt billig

+ Låg risk för korskontaminering

+ Låg risk för igensättning av partiklar vid renspumpning

  • Begränsad lyfthöjd
  • Rekommenderas inte vid analys av [[flyktiga föroreningar]], men kan under vissa förutsättningar accepteras.

1.3            Tryckpumpar

Tryckpumpar placeras under vattenytan och trycker upp vattnet till markytan med kolv, membran, pumphjul, spiral eller gastryck. Fördelen med tryckpumpar är att lättflyktiga ämnen inte påverkas nämnvärt. En annan fördel är att pumpflödet ofta är högt och kan för vissa tryckpumpar regleras, vilket gör att de kan användas för både omsättningspumpning och provtagning. (SGF 2013). I detta kapitel beskrivs membranpumpar, men därutöver finns det en rad tryckpumpar som även de har reglerbart flöde och som generellt har en bättre lyfthöjd än lyftpumpar. De har liknande för- och nackdelar som nämns nedan, men för specifik info kontrollera med aktuell leverantör. Samtliga dränkbara pumpar behöver [[rengöring]] förutsatt att pumparna inte används dedikerat till ett och samma rör. Inför provtagning av [[PFAS]] är det viktigt att kontrollera allt material, inklusive dränkpumpar, så att dessa inte innehåller PFAS i någon del då det kan kontaminera provet.

1.3.1       Membranpump

Membranpumpar består av ett avlångt metallrör med blåsa inuti (ser ut som ett rör av mjuk plast) med backventiler högst upp och längst ner. När ingen gas finns i pumphuvudet är den nedre backventilen öppen och vattnet flödar in. När gas trycks ner genom en slang (enkom för gas) trycks blåsan ihop och vattnet drivs uppåt genom den andra slangen som används enkom för vatten. Processen upprepas växelvis och pumphastigheten regleras genom en styrenhet. Gasen som används är att driva pumpen är ofta kvävgas på tub, men även kompressorer för vanlig luft kan användas.

Figur 3 visar konstruktion och funktion av en membranpump (Solinst, 2019).

1.3.1.1    Att tänka på

Då större volymer gas kan krävas, kontrollera om de kan levereras direkt till provtagningsplatsen.  Utrustning för att rengöra pumpen mellan olika provtagningspunkter måste finnas med, och rengöringsmedel ska vara anpassat efter de typer av föroreningar som provtas.

1.3.1.2    För- och nackdelar

+    Klarar stora lyfthöjder

+    Begränsad gasavgång vid provtagning av VOC.

  • Kräver separat gastub och reglerenhet
  • Kan vid stora djup vara svårt att kalibrera flödet.
  • Kräver mer material (gasslang och provtagningsslang)
  • Dekontaminering inför provtagning av flera grundvattenrör kan vara tidskrävande

1.4            Skakpump

Skakpumpar, eller fotvalvspump, består av en styv slang med en backventil i nedre änden. Genom att rycka i slangen upp och ned lyfts vattnet upp till markytan. Skakpumpar klarar relativt stora lyfthöjder, i praktiken blir det väldigt tungt vid större djup än 60 m, (ISO 2009). Metoden är bra för flyktiga kolväten då vattnet inte utsätts för luft i grundvattenröret, däremot kan överföringen från slang till provkärl medföra omrörning av prov om inte slangen är lång nog för att kunna hållas still nere i kärlet vid pågående pumpning. Pumpen kan lämnas i röret till nästa provtagningstillfälle. På så sätt kan risken för korskontaminering minskas. (SGF 2013)

1.4.1       Att tänka på

Det finns en risk för uppgrumling av finpartiklar om skakpumpen går ner i botten av röret. Det är därför viktigt att vara noggrann med vilken djup som skakpumpen används på. Skakpumpar är manuella men som tillbehör finns maskindrivna pumpar. (SGF 2013) Pumpen är inte lämpligt för provtagning på specifika djup eller låg [[omsättningsvolym]], t.ex. [[lågflödesprovtagning]] då det medför omrörning av vattnet i kolumnen samt att det är svårt att hålla ett exakt flöde. Vid omsättning av stora volymer bör det noteras att skakpumpar av hårdare material (t.ex. stål) kan skada grundvattenrör i mjukare material (t.ex. HDPE). (ISO 2009)

1.4.2       För- och nackdelar

+    Billig och lätthanterlig metod

+    På grund av priset kan de användas dedikerat för en provpunkt, vilket minskar risken för korskontaminering

+    Med rätt försiktighetsåtgärder kan de vara lämpade för provtagning av flyktiga kolväten

  • Tung att manövrera vid stora djup och stora vattenvolymer

-     Svårt att få ett bestämt flöde

-     Kan skada grundvattenröret om pumpen är i metall och röret är i plast.

  • -Inte lämplig för lågflödesprovtagning eller provtagning på specifika djup
  • Kan orsaka ökad turbiditet i vattnet som provtas.

1.5            Bailer

Bailer är inte en pump i sig, men i vissa avseenden påminner den om [[skakpumpen]] i sin funktion. Den enklaste varianten är bara ett rör med botten utan backventil där vattnet rinner in i överkant på röret. Den vanligaste varianten har dock en backventil i botten av bailern och slutligen finns det några varianter med dubbla backventiler, både i topp och botten. Dessa kan fungera separat eller så är dom sammankopplade så att när bottenventilen stängs, stängs även toppventilen. Likt en skakpump medför en bailer omrörning i grundvattenkolumnen och kan medföra en hög turbiditet. Vidare kan specifikt provdjup är därmed svårt att definiera. Om grundvattenröret inte är helt rakt, eller om det är inklämt på något ställe, kan det vara svårt att nå rätt djup eller så kan bailern fastna i grundvattenröret. Bailern kan även vara tung att manövrera i förhållande till andra pumpar, speciellt vid stora djup och stora vattenvolymer, också i likhet med skakpumpen.

1.5.1       Att tänka på

Det kan vara frestande att fästa tyngder på bailern ute i fält för den ska sjunka snabbare. I sådana fall ska endast vikter (och fästen) som dokumenterat inte kan bidra till kontaminering av grundvattnet användas. Det är även viktigt att vara medveten om att provtagning med bailer rör om grundvattnet i röret kraftigt vid provtagning. Vidare är det viktigt att snöret som används är fritt från de förorenande ämnen som ska analyseras samt att samma snöre inte används vid flera grundvattenrör.

Bailer rekommenderas i vissa internationella vägledningsdokument för provtagning av flyktiga föroreningar. Sett enbart till extraktionsmekanismen kan provtagning med en peristaltisk pump medföra viss förångning vid gasbildning i slangen. Däremot medför provtagning med bailer en långt större omrörning av vatten i grundvattnet samt att luft kan blandas in i grundvattnet, vilket i sig kan påverka både provets turbiditet och grundvattnets kemiska sammansättning.

Bailer är väldigt bra att ha med, även om andra metoder för uttag av grundvattenprov används om misstanke/kännedom om NAPL finns.

1.5.2       För- och  

+    Enkel och billig metod

+    Kan användas dedikerat, minskar risken för korskontaminering

+    Enkelt sätt att observera och provta [[NAPL]]

  • Kan vara svårt att få ner bailern till rätt djup
  • Arbetsintensivt sätt att omsätta ett rör på stora mängder vatten
  • Inte lämplig för lågflödesprovtagning eller provtagning på specifika djup
  • Kan orsaka ökad turbiditet i vattnet som provtas.

1.6             Provtagning med BAT-spets

Även om en BAT-spets kan installeras tillfälligt så installeras ett BAT-system ofta som en permanent provtagningspunkt med en borrigg likt ett grundvattenrör. Till systemet ansluts sen ett provkärl vi provtagning.  Provtagningen sker helt sluten vilket innebär att provkärlet är tillslutet hela vägen från provuttag till laboratoriet. Vid provtagningen förs en evakuerad provbehållare ned till filterspetsen som har installerats på önskat djup. Filterspetsen är förbundet med en rördel upp till markytan. Vid provtagningen monteras en evakuerad provbehållare in i en provtagare. I provtagaren finns en dubbelkanyl. Både filterspetsen och provbehållaren är tillslutet med ett septum. När provtagaren sänks ned till filterspetsen kommer dubbelkanylen att penetrera septat i filterspetsen och septat i provbehållaren. Vatten från filterspetsen tillförs på så vis provbehållaren (BAT Geosystems AB, 2020).

Provtagningen drivs av ett undertryck i provbehållaren (som skapats med en vakuumpump eller spruta) och av grundvattentrycket vid filterspetsens nivå. Innan provtagning behöver filterspetsen omsättas, det rekommenderas att filterspetsen töms på ca 20 ml (BAT Geosystems AB, 2007).

1.6.1      

Figur 4 visar konstruktionen av BAT-system (BAT Geosystems AB, 2020).

Att tänka på

För BAT-spetsar specifikt så kan tidsåtgången varierar mycket beroende på jordens genomsläpplighet (från några minuter för en genomsläpplig jord till flera timmar för en tät jord) samt vattenmättnadsgraden vid filterspetsens nivå. Vidare begränsas provvolymen av provbehållaren. Önskas större volymer behöver proceduren upprepas. Det finns även olika storlekar på provbehållaren, som standard är provbehållaren 35 ml, men BAT-systemen kan anpassas för större volymer till exempel 200, 500 och 1 000 ml (BAT Geosystems AB, 2020). Metoden innebär hantering av kanyler vilket är förenat med arbetsmiljörisker som behöver beaktas.  Arbetsmiljö- och provtagningsplanen bör innehålla detaljerade riktlinjer kring hygien och säkerhet vid hantering av provtagningsutrustning.

1.6.2       För- och nackdelar

+ Särskilt lämpad för grundvattenprovtagning i jordar med låg genomsläpplighet då en mycket liten volym behövs

+    Producerar mycket lite grundvatten som sen behöver tas om hand.

+ Provtagning på stora djup är möjlig

+ Stor precision och reproducerbarhet på provtaget vatten

+ Prov uttas i vakuum vilket gör metoden lämplig för flyktiga ämnen 

  • Provtagningsvolymer per uttag begränsas av valt provkärl

1.7     Kan ta lång tid då tidsåtgången för erhållande av grundvatten är beroende av genomsläppligheten hos den aktuella jordenProvtuttag utan pumpning/grundvattenrörsinstallation

Det finns även ett stort antal produkter som kan utta prov in-situ genom passiva provtagare och vissa typer av tillfälliga provtagningspunkter. Gemensamt för alla metoder som samlar in grundvattendata från tillfälliga provtagningspunkter är att det inte lämnas någon permanent installation efter sig som möjliggör upprepad provtagning. Metoderna för dessa kan dock variera kraftigt, allt från att prov uttas ur sonderingsstål efter viss omsättning till att vissa färdiga produkter används som medger passiv provtagning. Provtagning med vissa typer av tillfälliga grundvattenrör förutsätter omsättning och kan medföra hög turbiditet, medan färdiga system har ett filter inbyggt.

Provtagning kan ibland genomföras antingen genom att ett vanligt grundvattenrör installeras tillfälligt för provinsamling och sedan omedelbart avlägsnas, provtagning genom olika typer av sonderings-/borrstål eller i öppna borrhål. Dessa kan vara av nytta för att t.ex. skapa ett bredare dataunderlag för beslutsfattande i fält, eller för en initial screening för att besluta om var grundvattenrör ska installeras. Det kan också vara lämpligt om endast en provtagningsomgång ska genomföras och rören av någon anledning måste tas bort efter provtagning. Det finns ett antal produkter på marknaden med syfte att skapa tillfälliga provtagningsmöjligheter av grundvatten.

1.7.1       Att tänka på

Olika typer av tillfälliga grundvattenrör kan medge olika kvalitet i provets analysresultat. Om kvalitetskrav på provtagningen tillåter kan provtagningen genomföras utan omsättning då metoden används just som en grov inital screening. Däremot kan provtagningen komma att påverkas både genom att borrningen i sig mobiliserar tidigare bunden [[NAPL]] som efter uppumpning inte hade återkommit till borrpunkten samt rester från borrningen i form av borrvätska och ökad mobilisering av partiklar. Eftersom provtagning i borrpunkten inte kan upprepas kan det vara svårt att skilja på denna typen av [[NAPL]] och mobil NAPL (ITRC 2018; Payne 2008). Även metaller och andra grundämnen kan frigöras vid borrning och ge högre halter i provet än vad som finns löst i omgivande grundvatten. Vidare kan det vid kraftig pumpning eller om matrisen innehåller stora mängder fint material, vara väldigt hög turbiditet i vattnet.

1.7.2         För- och nackdelar

+    Kan vara en snabb och billig metod för initial screening 

+    Beroende på utrustning kan metoden medföra liten  risk för korskontaminering

  • Går inte att reproducera
  • Risk för hög turbiditet beroende på metod
  • Annars bunden NAPL kan påträffas efter borrning