Omsättning

En vanlig metod för att säkerställa att insamlat prov är representativt för förhållandena i akviferen är att röret omsätts till dess ett förutbestämt krav uppnåtts. Det kan vara t.ex. att ett antal rörvolymer pumpas upp (volymbaserad omsättning) eller att grundvatten pumpas upp till dess att fältparametrar påvisar stabila förhållanden (stabiliseringsbaserad omsättning). Det finns även passiva provtagare som inte kräver någon omsättning.

Vid val av omsättningsmetod behöver följande aspekter beaktas;

  • Ju kraftigare omrörning under omsättning, desto större antal rörvolymer förväntas behöva omsättas innan representativa förhållanden erhålls. Omrörning kan skapas både av själva omsättningen, men också av nedsänkningen av pumpen eller provtagaren (t.ex bailer) genom grundvattenkolumnen.
  • Om stora mängder sediment finns i grundvattenröret kan det vara lämpligt att överväga att genomföra ytterligare en renspumpning.
  • Om grundvattenytan sänks under filtersektionens överdel går det inte att provta ett specifikt djup inom filtersektionen (ISO 2009). Om grundvattenytan inte tillåts stiga till över filtrets överdel innan provtagning kan provets representativitet för det filtersatta intervallet då inte garanteras. Om lättflyktiga eller redoxkänsliga ämnen ska provtas ska GV-ytan inte tillåtas sjunka under filtrets överkant. Om GV-ytan redan före omsättningen ligger under filtrets överkant ska dess avsänkning under omsättningen minimeras.
  • Oavsett omsättningsmetod är rörets volym nästan alltid av vikt, det är viktigt att redan på förhand bestämma hur rörets volym lämpligen beräknas i fält.

Volymbaserad

Vid volymbaserad omsättning är en vanlig tumregel att motsvarande tre volymer i grundvattenröret ska avlägsnas och vanligtvis sker omsättningen med ett något högre flöde än vid provtagning men lägre flöde än vid renspumpning. Hur stor volym som garanterar en fullständig omsättning av vattnet i hela grundvattenrörsinstallationen (inklusive filtersand) varierar dock, vissa rapporterar att upp till 5 – 10 gånger rörvolymen måste omsättas för att akviferens vatten ska provtas (ASTM 2013), medan det sedan mitten av 1990-talet (Nielsen 2006; Puls and Barcelona 1996) varit känt att med väldigt försiktig omsättning kan ett representativt prov erhållas med endast mycket små volymer omsatt (se lågflödesprovtagning i nedanstående rubrik).

Nielsen återger en sammanfattning av studier genomförda på 1990-talet som visar på hur volymbaserad pumpning kan påverka grundvattenrörets integritet (avser hela grundvattenrörinstallationens funktionalitet) negativt, b.la. genom;

  • lägre reproducerbarhet på analysresultat av insamlade grundvattenprov
  • grundvattenytan sänks ner och exponerar reaktiva mineral tidigare under helt anaeroba förhållanden som orsakar utfällningar som kan sätta igen filtersektionen; eller
  • mobilisering av fint material, som efter upprepade provtagningar kan leda till förhöjd turbiditet vilket i sin tur medföra att uppmätta metallhalter är högre än vad som egentligen förekommer i akviferen. (Nielsen 2006)

Volymbaserade omsättningsmetoder används dock fortsatt, men det är viktigt att vara medveten om kritiken som finns mot metoden och göra en bedömning huruvida syftet med undersökningen kan uppnås med vald metod.

Beräkning av volymen vatten i rör

Beräkning av volymen vatten i ett grundvattenrör (grundvattenkolumnen) är densamma som för att beräkna volymen på en cylinder (Volymen=πr2⋅h).   Beräkning kan göras på två sätt, antingen beräknas volymen vatten enbart i grundvattenröret (innerdiametern av installerat rör används som diameter), eller så räknas volymen vatten i hela installationen (ytterdiametern på borren som användes för installationen av grundvattenröret) men då används oftast enbart filterlängden. I ISO:s vägledning (ISO 2009), användas endast ytterdiametern på borren för beräkning av installationens volym tillsammans med filterlängden som höjd, och ingen hänsyn tas till vattendjupet i brunnen. För ett rör med 50 mm innerdiameter installerat i ett borrhål med 100 mm i diameter så är volymen vatten per meter i röret ca 2 L och volymen vatten i filtersanden ca 6 L. Enligt ASTM och Nielsen beräknas grundvattenrörets volym antingen genom vattendjupet i grundvattenröret (filter plus rör), dvs rörets innerdiameter, eller så kan också volymen vatten i filtersanden läggas till (ASTM 2013; Nielsen 2006)

Huruvida rörets innerdiameter eller borrhålets ytterdiameter är lämpligast varierar således mellan olika vägledningar. Några faktorer som kan beaktas för att fatta bättre beslut inkluderar;

  • Hur lång är filtersektionen i förhållande till vattenpelaren? Om filtersektionen är 1 m och vattenpelaren 10 m, så är volymen vatten i filtersanden begränsad. Om filtersektionen är 2 m och vattenpelaren också är 2,5 meter så överskrider volymen vatten i filtersanden flera gånger volymen vatten i grundvattenröret.
  • Om vattnet i filtersanden bedöms motsvara vattnet i akviferen (t.ex. filtersanden är väldigt lik omgivande jordlager) i stort kan rörets innerdiameter användas.

Tips! Om alla dimensioner vid beräkningen är i dm erhålls volymen i dm3, eller liter.

För- och nackdelar

Fördelar

  • Enkel metod att komma överens om med tillsynsmyndighet eller kund.

Nackdelar

  • Omsättning av en specifik volym garanterar inte nödvändigtvis att röret är tömt på stagnant vatten.
  • Sänkningen av grundvattenytan som omsättningsmetoden ofta orsakar kan påverka geokemin i närområden och påverka redoxkänsliga parametrar även efter genomförd omsättning
  • Kan generera stora mängder förorenat vatten som behöver omhändertas
  • Kan skapa osäkra analysresultat med låg reproducerbarhet

Stabiliseringsbaserad

Stabiliseringsbaserad omsättning (brunnskonditionering) går ut på att grundvatten pumpas till dess att ett utvalt antal parametrar (pH, konduktivitet, oxidations-reduktionpotential, temperatur och turbiditet) stabiliserats. En välkänd stabiliseringsbaserad omsättningsmetod är s.k. lågflödesprovtagning (low flow eller low stress purging). Metoden finns översiktligt beskriven nedan samt i detalj i externt referensmaterial (ASTM 2005; Puls and Barcelona 1996; US EPA Region I 2017).

Lågflödesprovtagning

Detta är en sammanfattning av protokollet för lågflödesprovtagning (ASTM 2005; Puls and Barcelona 1996; US EPA Region I 2017) och inte tänkt som en komplett instruktion.

Fördelar med lågflödesprovtagning är att volymen vatten som måste omsättas kan reduceras (framför allt för djupa rör med mycket vatten), liten omrörning i grundvattenkolumnen, mätning av fältparametrar är integrerat i metoden och att det är högre sannolikhet att insamlat prov representerar grundvattnet i rörets närområde.

Lågflödesprovtagning kan genomföras med alla typer av pumpar som kan hålla en stabil flödeshastighet, vanligen ca 0,05 – 0,5 L/min, men upp till 1 L/min accepteras. Grundvattenytan ska helst inte sjunka med mer än 0,1 m under hela pumpningen, även om det inte är ett krav. Detta då det indikerar att ett inflöde inte pågår i samma takt som pumpning (detta är dock inte alltid möjligt, utan platsspecifika bedömningar behöver göras i förhållande till provtagnings syfte och kvalitetskrav). Vattnet pumpas direkt in i en flödescell där fältparametrar kan mätas, och vidare till en hink med literskala för att mäta pumphastighet (om inte pumpen har inbyggd mätare). Ibland kan ytterligare mätutrustningar kopplas på efter flödescellen. Anteckningar om djup till grundvatten görs ungefär varje 3 – 10 min, beroende på pumphastighet och storleken på flödescellen. En tumregel är att vattnet i flödescellen ska ha omsatts minst en gång mellan varje avläsning. En flödescell om 500 ml och en pumphastighet på 100 ml/min medför alltså att avläsningar kan utföras ungefär var 5:e minut. Längre tid mellan avläsningar medför generellt mer tid per rör.

Avläsningar av fältparametrarna genomförs till dess att tre på varandra efterföljande läsningar för samtliga parametrar faller inom acceptabel variation, exklusive de tre första läsningarna. Den acceptabla variationen är olika för olika parametrar, och finns definierade i referenserna samt i tabell 1. (ASTM 2005; Puls and Barcelona 1996; US EPA Region I 2017).

Observera att flödescellen alltid ska kopplas från innan prov insamlas för att minska risk för korskontaminering.

Tabell 1. Redovisar acceptabel variation på fältparametrar för stabila förhållanden vid lågflödesprovtagning. För fullständig beskrivning av lågflödesprovtagning se US EPA Region I 2017, eller senaste revisionen av lågflödesprotokllet.

Parameter

Acceptabel variation

Stabilt om

Enhet

Turbiditet

< 10%

< 5

NTU

Löst syre

< 10%

< 0,5

mg/l

Specifik konduktivitet

< 3%

-

mS/µS

Temperatur

< 3%

-

˚ C

pH

+/- 0,1

-

pH enhet

ORP

+/- 10

-

mV

Att tänka på

Ibland kan det ta lång tid för fältparametrarna att stabiliseras och/eller att grundvattenytan sänks av på ett oregelbundet sätt eller på ett sätt som tyder på begränsat återflöde, därför kan det vara viktigt att bestämma stoppkriterier redan innan fältarbetet påbörjas. Beroende på syftet med provtagningen kan det innebära att prov insamlas oavsett, eller att prov inte insamlas. Till exempel, prov insamlas när fältparametrarna temperatur, pH och löst syre har stabiliserats eller efter max 90 minuters omsättningstid.

1.1.1       För- och nackdelar

Fördelar

  • Högre reproducerbarhet
  • Mindre avfall (grundvatten) än vid volymbaserad omsättning
  • Bra vid grundvattenrör med lågt tillflöde

Nackdelar

  • Kräver mer beslutsfattande i fält
  • Kräver mer utrustning inklusive kalibrering etc
  • Kan vara mer tidskrävande beroende på förutsättningar, t.ex. val av utrustning och grundvattenrörets egenskaper.

1.2            Referenser

ASTM. 2005. “Standard Practice for Low-Flow Purging and Sampling for Wells and Devices Used for Ground-Water Quality Investigations.”

ASTM. 2013. Standard Guide for Sampling Ground-Water Monitoring Wells.

ISO. 2009. ISO 5667-11 Water Quality - Sampling Part 11: Guidance on Sampling of Groundwaters.

Nielsen, D. M. 2006. “Practical Handbook of Environmental Site Characterization and Ground-Water Montioring, 2nd Ed.”

Puls, R. W. and M. J. Barcelona. 1996. “Low-Flow (Minimal Drawdown) Ground-Water Sampling Procedures.” 1–38.

US EPA Region I. 2017. Low Stress (Low Flow) Purging and Sampling Procedure for the Collections of Groundwater Samples from Monitoring Wells Version 4.