Sedimentprovtagare

Översikt

Provtagare som används för provtagning i sediment kan delas upp i tre huvudgrupper:

  • Rörprovtagare
  • Lådprovtagare
  • Gripskopor

Det finns även andra metoder som inte direkt tillhör någon av de tre huvudgrupperna, t ex den ryska kannprovtagaren Ryssborr. Det går även att utta ytliga sediment med spade om vattendjupet är ringa. Ett annat alternativ är provtagning med dykare.


Allmänt

Gemensamt för alla de tre huvudtyperna av provtagare är att de flesta har möjligheten att variera den totala vikten på provtagaren genom att hänga på eller ta bort vikter. Det är viktigt att anpassa provtagarens totala vikt efter sedimentens fasthet. I fält strävar man ofta efter att få så mycket prov som möjligt samt i de flesta fall även efter att få en ostörd sedimentyta med några cm vatten ovanpå. Provtagarna behöver även vara tillräckligt stora och tunga för att kunna penetrera tillräckligt långt ner i sedimenten och för att få en tillräcklig mängd prov utan att behöva sända ner provtagaren många gånger. Det finns provtagare som är så tunga att de behöver manövreras med hjälp av vinschar och kranar, medan mindre varianter kan handmanövreras.  Utöver de mer etablerade provtagarna så finns det flera olika varianter på dessa och även olika ”hemmabyggen”, vilka kan fungera minst lika bra. Oavsett val av provtagare ska de klara av att ta prover med önskvärd kvalitet, t.ex. att ytsedimenten är ostörda vid provtagning där det krävs. Kraven på provets kvalitet bör därför beskrivas innan val av provtagare görs. I vissa fall kan provtagarna behöva modifieras för att få upp prov av önskvärd kvalitet. Provkvalitet kan sedan dokumenteras med hjälp av foto mm. När utrustning som saknar instruktionsmanual från producent används, t.ex. vid hemmabyggen, är det viktigt att provtagningsförfarandet med utrustningen dokumenteras, särskilt vid certifierad provtagning.

Viktigt att tänka på vid all sedimentprovtagning är att utta tillräckligt med material, då TS-halten kan vara låg (vid vattniga prover), särskilt för de provtagare där mindre provmängd erhålls. Vissa analyser kräver mer material än andra, kontrollera med laboratoriet vad som gäller för aktuell analys. Kontrollera även vilken typ av provkärl som bör användas. Betänk även att det kan ta förhållandevis lång tid för laboratoriet att bereda proverna, t ex genom torkning.

Vilken provtagare som ska väljas styrs främst av syftet med provtagningen, sedimenttyp och aktuellt vattendjup.  Undersökning av dessa görs enklast genom att studera undersökningsområdets utformning med avseende på var det kan förekomma sedimentationsbottnar (t ex innerkurvor i vattendrag, vassruggar, vikar, djuphålor etc) eller erosionsbottnar (t ex ytterkurvor i vattendrag), både genom kartor, platsbesök och studier av bottentopografin. Det kan även vara ett bra alternativ att använda en enklare undervattenskamera för att titta på bottenmaterialet.  Andra mer avancerade alternativ är att genom olika slags ekolodsmätningar skaffa sig en bild av bottnens beskaffenhet. Det kan kartläggas med t.ex. multistrålande ekolod (MBES) eller sub bottom profiling (SBP). Eftersom bottnens topografi ofta styr placeringen av provpunkter bör kartläggningen göras innan provtagning genomförs.

Ur provtagar- och provhanteringssynpunkt är det oftare enklare att ta prov från en brygga, is, eller annan fast punkt, eller större båt. Om provtagning utförs från båt ska det vara en stabil båt och båten bör förankras så att den håller en fast position vid provtagningen. Vid provtagning från is finns en del fördelar jämfört med en liten guppande båt: det är stadigt, inga vågor, det finns gott om plats att sprida ut utrustningen. Nackdelarna är säkerheten/istjockleken, arbete i kyla, kartläggning av djupförhållanden kan behöva ha gjorts i förväg, samt att det behövs utrustning för att ta hål i isen. Det kan vara svårt att ta större hål för t.ex. en bottenhuggare om isen är tjock. Arbetet kan underlättas med en motordriven isborr. Ett tips är att frakta utrustningen på pulka eller motsvarande och vid tjock is kan snöskoter användas vilket ökar möjligheten att ta flera prover över en större yta. Ytterligare ett provtagningssätt är att använda hjälp av dykare, vilket ger fördelen att botten då även visuellt kan inspekteras och vid behov filmas/fotograferas. Metoden är dock problematisk på större djup eller i grumligt vatten, och det finns risk att dykaren virvlar upp ytsedimenten.  

Generella frågeställningar som bör besvaras inför val av provtagare:

Vilka provtagningsdjup är aktuella?
Vilken kvalitet behöver sedimenten ha (ostört vs stört prov)?
Vilken mäktighet har de sediment som önskas provtas?
Hur stor mängd sediment behövs för analyser m.m.?
Klarar provtagaren att ta prov med önskad kvalitet i den typ av sediment som förekommer på platsen?
Finns det risk för faktorer som kan störa prov (gasavgång mm)?


Rörprovtagare

Rörprovtagare är en stor grupp av provtagare vilka varierar i fråga om längd, vikt och utförande.  Rörprovtagare är vanliga i samband med miljöprovtagningar. De flesta rörprovtagare består av ett yttre stålrör eller ställning med ett urtagbart invändigt plaströr där själva sedimentprovet hamnar. I den nedre delen av rörprovtagaren sitter ofta någon form av provfångare (med undantag för bl a kajakprovtagaren). Provfångaren ska förhindra att sedimentet åker ut igen när provtagaren tas upp till ytan. Rörprovtagare används främst till finkorniga sediment eftersom det är svårt att få dem att penetrera grövre sediment. Det är i de flesta fall provtagarens egna vikt och det reglerbara viktpaketet som driver ner provtagaren i sedimenten, men det finns även andra varianter som t ex är monterade på en stång där rörprovtagaren trycks ned med handkraft. För rörprovtagare finns det en allmän risk för kontaminering av prover när sedimentet trycks in i det invändiga plaströret. Då kommer den översta delen av sedimentkärnan vara i kontakt med insidan av plaströret utefter hela provlängden. Det leder till att det utefter insidan av plaströret finns material som härstammar från en högre nivå i sedimentkärnan. Om provet syftar till att karakterisera underliggande sediment bör därför inte ytan av provet som ligger närmast plaströrets insida tas med vid urtag av sediment för att skicka på analys. En annan orsak till kontamineringsrisk är om provtagaren har sjunkit för långt ner i sedimenten, och sediment kan komma in i plexiglasröret ovanifrån och lägga sig överst i sedimentkärnan. Sker det bör provet tas om, men med mindre vikt för att provtagaren inte ska sjunka ner så långt i sedimenten.

En provtagare som är vanlig vid miljötekniska sedimentundersökningar är Kajakprovtagaren, se Figur 1. Kajakprovtagaren kan användas från låg brygga eller mindre båt, den har ett begränsat provtagningsdjup (normalt ca 30–40 cm) men ger ostörda prover och möjlighet att skiva provet i tunna skikt. En annan typ av rörprovtagare är den s.k. Willner-provtagaren som fungerar på ett snarlikt sätt som Kajakprovtagaren. Ytterligare en annan typ av rörprovtagare är Limnos-sedimentprovtagare (det finns Limnos-provtagare för både vatten och sediment). I Limnos-provtagaren består plexiglasröret av flera segment (ca 1 cm) som spänns ihop till ett tätt rör när det förs ner i sedimenten på motsvarande sätt som Kajakprovtagaren. När provtagaren tagits upp kan proverna skiktas genom att en eller flera segment förs åt sidan (roteras runt en av fäststängerna på sidan) och provskiktet samlas upp i ett kärl.

kajakprovtagare1

Figur1. Kajakprovtagare med vikter och lina samt bottenplugg.


Kolvprovtagare (piston corer) är en annan variant av rörprovtagare där Kullenbergslodet är ett exempel. Kullenbergslodet kan, till skillnad mot Kajakprovtagaren, användas för uttag av ostörda prover till stora djup, t ex i fiberbankar. Utrustningen kräver dock erfaren personal och manövrering från en större båt eller pråm.

En typ av rörprovtagare använder vakuum för att reglera provtagningsdjupet och kallas därmed för vakuumprovtagare där Beeker-provtagaren beskrivs som exempel.

Stångprovtagare drivs ner med handkraft istället för med vikter. Det finns även en provtagare (Vibro corer) som använder en motor för neddrivning i sedimenten, vilken främst används vid stort vattendjup.


Lådprovtagare

Lådprovtagare (box corer) finns liksom rörprovtagare också i olika utföranden avseende form, storlek och vikt. Fördelen med lådprovtagare är att de ger en större provtagningsyta jämfört med en rörprovtagare, vilket är fördelaktigt vid behov av större provvolymer av mer ytliga sediment. Lådprovtagare är generellt lättanvända och kan användas för provtagning från båt, brygga och is antingen med en lina eller vid grunda vatten med en stång.

En nackdel med lådprovtagare är att de endast medger provtagning av relativt ytliga sediment samt att proven blir mer eller mindre störda. Hur djup provtagning som kan utföras och även hur störda proverna blir beror dock till stor del på vilken storlek på utrustning som används.  Lådprovtagare är gjorda för att användas för finkorniga sediment eftersom de inte klarar av att penetrera grövre sediment. Exempel på lådprovtagare är t ex Ekmanhuggare (-hämtare), se Figur 2 och 3.    

ekmanhugg1 ekmanhugg2

Figur 2 & 3. Ekmanhuggare, den senare med en ram för att hindra att den kommer för långt ned i sedimenten.


Gripskopor

Gripskopor har vanligtvis blyviktslastade stålkäftar som slår ihop vid sedimentkontakt. Gripskopor, också kallade bottenhuggare, används generellt för grövre sediment såsom sand och grus. Denna typ av utrustning kan t ex användas när ingen annan utrusning fungerar, exempelvis vid provtagning i fiberbankar som innehåller en stor del grova fibrer, flis och barkflagor. De större modellerna kräver vinschanordning eller kran men det finns också mindre varianter som kan manövreras för hand. Prov taget med en gripskopa ger ett stört prov. Även om inte provet störts då skopan sluter sig om sedimenten blir det stört när gripskopan öppnas och provet töms ut. Gripskopornas käftar kan vara otäta vilket leder till dränage av det vatten som ligger ovanför sedimentytan vilket kan leda till att eventuellt finare fraktioner sköljs bort. Gripskopor är alltså inte idealiska för miljösedimentologisk provtagning men kan ändå vara nödvändiga för att alls få upp ett prov.

Exempel på gripskopor eller bottenhuggare är t ex Van Veen-provtagare och Orange peel bucket (se Figur 4). Det kan dock nämnas att Van Veen-provtagare finns i många storlekar och de minsta varianterna fungerar ungefär som Ekmanhuggare.

orangepeelbucket

Figur 4. Orange Peel Bucket, stor gripskopa (Foto: Marinen, SGU)