Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6663-15:2004 ISO 5667-15:1999 Chất lượng nước - Bảo quản và xử lý mẫu bùn và trầm tích

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6663-15:2004

ISO 5667-15:1999

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - LẤY MẪU

Phần 15: HƯỚNG DẪN BẢO QUẢN VÀ XỬ LÝ MẪU BÙN VÀ TRẦM TÍCH

Water quality - Sampling -

Part 15: Guidance on preservation and handling of sludge and sediment samples

Lời nói đầu

TCVN 6663-15: 2004 hoàn toàn t­ương đ­ương với ISO 5667-15: 1999.

TCVN 6663-15: 2004 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC 147 "Chất lượng nước" biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6663-15: 2004

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - LẤY MẪU

Phần 15: HƯỚNG DẪN BẢO QUẢN VÀ XỬ LÝ MẪU BÙN VÀ TRẦM TÍCH

Water quality - Sampling

Part 15: Guidance on preservation and handling of sludge and sediment samples

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp bảo quản và xử lý mẫu bùn trong cống và mẫu bùn trong trạm xử lý nước, chất lơ lửng và trầm tích nước mặn, nước ngọt để sau đó phân tích tiếp.

2. Tiêu chuẩn viện dẫn

TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3: 1994) Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3:

Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

3. Bảo quản và xử lý mẫu

3.1. Những chú ý chung

Việc lưu giữ mẫu bắt đầu khi mẫu đã lấy. Mọi ph­ương pháp lưu giữ đều ít nhiều tác động đến mẫu, và việc lựa chọn Kỹ thuật bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào mục đích lấy mẫu. Điều quan trọng là kỹ thuật lưu giữ và bảo quản mẫu ảnh hưởng đến chất lượng mẫu và kết quả phân tích.

Mẫu bùn và trầm tích dễ thay đổi về hóa học, vật lý và sinh học ngay khi vừa được lấy. Nếu cần hướng dẫn về kiểu kỹ thuật lấy mẫu này xem ISO 5667-12 và TCVN 6663-13: 2000 (ISO 5667-13). Cần phải giảm thiểu bất cứ sự thay đổi nào trong thành phần mẫu khi xử lý bảo quản và lưu giữ mẫu bằng cách làm chậm các hoạt tính hóa học, sinh học và bằng cách tránh nhiễm bẩn. Kỹ thuật bảo quản đặc biệt thường cần cho đánh giá đại diện mẫu bùn và trầm tích, và cần nghiên cứu một loạt khảo sát về tính chất hóa, lý, sinh học khi lấy mẫu.

Không có ph­ương pháp bảo quản chung cho mọi thành phần mẫu. Tùy thuộc vào mục tiêu của ch­ương trình lấy mẫu và bản chất ph­ương pháp phân tích mà chọn cách xử lý và Kỹ thuật bảo quản mẫu.

3.2. Kiểm tra hóa học

Trong loại khảo sát này, bản chất và lượng chất đã bị hấp thụ hoặc hấp phụ trên bùn và trầm tích có thể được xác định. Sự phân chia hóa học giữa pha rắn và pha lỏng chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như cỡ hạt, lượng chất hữu cơ, pH, thế oxy hóa khử hoặc độ muối. Nghiên cứu về sự phân chia này có thể là mục tiêu lấy mẫu và do đó cần phải tính đến yêu cầu bảo quản mẫu của phương pháp phân tích đã dùng (xem Bảng 1). Hướng dẫn đưa ra ở tiêu chuẩn này phù hợp để xác định các thành phần trong tổng các pha riêng rẽ của bùn và trầm tích trừ khi có chỉ định khác. Bảo quản mẫu bằng cách đông lạnh nhanh có thể gây ra sự di chuyển chất ô nhiễm do phá vỡ tế bào, trong khi đó các mẫu không ổn định cho phép tiếp tục quá trình biến đổi của các chất ô nhiễm dưới tác động của vi sinh vật. Ngoài sự phân hủy sinh học của các chất hữu cơ, sự bay hơi là cơ chế chủ yếu làm mất các chất bay hơi khi xử lý mẫu.

Những mẫu thiếu oxy yêu cầu Kỹ thuật bảo quản thích hợp như ngăn chặn oxy trong quá trình xử lý mẫu. Nếu không thể làm lạnh mẫu bùn lỏng ngay sau khi lấy mẫu, nhất là ở các nước có nhiệt độ không khí cao, thì khi bảo quản mẫu để phân tích sunphua cần tăng pH lớn hơn 10,5. Sau khi lấy mẫu, cần phân tích càng nhanh càng tốt. Làm khô, đông lạnh và làm khô - đông lạnh các mẫu thiếu oxy có thể làm thay đổi vị trí liên kết, như của các kim loại nặng, mà việc nghiên cứu chi tiết hơn về các dạng liên kết là một việc không thể làm được.

3.3. Kiểm tra lý học

Kiểu kiểm tra này cần xác định cấu trúc, hình thái bề mặt, kết cấu và sự tạo lớp của trầm tích. Cấu trúc của trầm tích bị thay đổi nếu rút nước nhanh. Kỹ thuật xử lý và bảo quản ảnh hưởng nhiều đến sự nguyên vẹn của trầm tích. Nói chung, cần giảm đến tối thiểu sự xáo trộn khi lấy mẫu. Khi cần giữ mẫu nguyên vẹn, cần tránh rung và khuấy trộn trong vận chuyển. Đông lạnh nhanh bùn và trầm tích có thể là thích hợp.

3.4. Kiểm tra sinh học

Nghiên cứu sinh học gồm kiểm tra độc học, sinh thái học và độc học sinh thái. Các yếu tố giống nhau được kể đến liên quan đến các nghiên cứu hóa học có thể làm thay đổi đặc tính sinh học và độc tính của các chất. Các hóa chất có thể bị phân hủy sinh học, bay hơi, oxy hóa hoặc quang phân khi lưu giữ. Do đó cần chú ý tới các quá trình này và các điều kiện lưu giữ cần làm để tránh sự thay đổi. Việc đánh giá sự ô nhiễm bùn bằng thử sinh học trong phòng thí nghiệm đòi hỏi những kỹ thuật lưu giữ khác với những nghiên cứu sinh thái học và vi sinh học. Nghiên cứu sinh thái học nói chung gồm việc phân loại giống và loài thực vật, động vật có ở bùn hoặc trầm tích. Mặt khác, có thể cần phải xác định hoạt tính vi sinh vật mà không thể cố định chúng. Hoạt tính vi sinh có thể làm biến đổi nhanh lượng nitrat- nitrit- amoniac, làm giảm nhu cầu oxy sinh hóa hoặc khử sunphat thành sunphua.

Để giảm thiểu bất cứ sự thay đổi nào do hoạt tính vi sinh vật, mẫu phải được giữ càng lạnh càng tốt, nhưng không đông lạnh cho đến khi phân tích. Đối với kiểm tra vi khuẩn, phải dùng bình chứa thủy tinh đã tiệt trùng. Bình chứa mẫu phải được tiệt trùng ở 175⁰ C trong 1h và tại nhiệt độ này đảm bảo không sinh ra hoặc giải phóng ra hóa chất ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học. Có thể dùng bình chứa bằng nhựa bán trên thị trường, nhưng phải được kiểm định là không có các chất gây cản trở đến phân tích. Thường cần lấy mẫu bằng tay và ph­ương pháp sử dụng phụ thuộc mục tiêu nghiên cứu.

3.5. Chú ý

3.5.1. Chú ý an toàn

Cần hết sức chú ý an toàn khi lấy mẫu bùn và trầm tích độc hại tiềm ẩn. Khi tiếp xúc với nguồn bệnh hoặc ô nhiễm cần dùng máy thở, kính an toàn và găng tay bảo vệ. Sự phân hủy sơ cấp của bùn thường sinh ra khí metan dễ gây nguy cơ cháy và nổ, cần tránh tia lửa. Bình chứa cần bọc bằng băng dính chịu nước để giảm thiểu mảnh vẽ của bình khi xảy ra nổ. Khi lấy mẫu, vận chuyển và sử dụng mẫu bùn cần tránh tạo ra áp suất khí trong bình chứa. Cần thường xuyên xả khí khi vận chuyển và lưu giữ mẫu nếu mẫu lưu giữ trong thời gian dài.

3.5.2. Các chú ý khác

Các chú ý về chuẩn bị, nạp mẫu và sử dụng các bình chứa (container) thích hợp, xem TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3).

Bình chứa mẫu cần làm bằng vật liệu thích hợp để bảo toàn đặc tính tự nhiên của cả mẫu và sự phân bố dự đoán của chất gây nhiễm bẩn. Cần chú ý khi làm sạch bình chứa/tẩy rửa chất gây ô nhiễm hoặc thải bỏ.

Nhãn của bình chứa mẫu phải chịu được ngâm nước, sấy khô và đông lạnh để không bị khó đọc. Nhãn phải không thấm nước để có thể sử dụng tại hiện trường.

3.6. Xử lý mẫu

Việc xử lý mẫu là đặc trưng cho từng loại xác định. Các thao tác lấy mẫu thường bằng tay để đảm bảo thu được mẫu vật thích hợp cho thử độc tính và thử trong phòng thí nghiệm. Làm đồng nhất bằng trộn, lắc, rây, pha loãng đối với việc xác định ảnh hưởng nồng độ và thêm các chất bảo quản sẽ gây phức tạp cho việc giải thích trong so sánh mẫu hiện trường. Do đó, mọi thông tin về xử lý, lưu giữ mẫu cần được nêu rõ trong báo cáo lấy mẫu.

Nói chung, mẫu cần nạp đầy bình chứa, không để khoảng trống trong bình chứa mẫu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ph­ương pháp phân tích cuối cùng có thể xác định hoặc ảnh hưởng đến khoảng trống của bình chứa. Nếu mẫu cần đông lạnh thì cần có đủ khoảng trống để mẫu nở ra. Cần lấy đủ thể tích mẫu để:

- Chia thành các mẫu nhỏ hơn để bảo quản cho từng loại phân tích hoặc kiểm tra và

- Phân tích lặp khi kiểm tra sai số hoặc kiểm soát chất lượng định kỳ của phân tích đúp (xem Điều 4);

- Nghiên cứu các hợp chất phụ thuộc thời gian, ví dụ mẫu bùn trong trạm xử lý (bảo quản thích hợp) có thể được giữ lại để tạo ra hợp chất dùng phân tích hàng tháng.

3. 7. Bảo quản mẫu

Hầu hết những thay đổi cáp tính thường xảy ra ở vài giờ đầu ngay sau khi lấy mẫu nên cần tiến hành bước bảo quản mẫu ngay sau khi lấy mẫu. Không có khuyến nghị nào dành cho mọi cách bảo quản và kỹ thuật lưu giữ mẫu. Kỹ thuật tốt cho phân tích này lại không tốt cho phân tích khác. Để khắc phục điều này, cần lấy thể tích mẫu đủ để bảo quản và lưu giữ cho mỗi nghiên cứu cụ thể.

Làm lạnh từ 2⁰C đến 5⁰C là ph­ương pháp bảo quản cơ bản. Nên làm đông lạnh hoặc thêm hóa chất khi xác định các thành phần hữu cơ. Mẫu dùng để phân tích hạt hoặc kiểm tra sinh học phải được làm lạnh từ 2⁰Cđến 5⁰C, không bao giờ làm đóng băng hoặc làm khô. Mọi biện pháp bảo quản nên thực hiện ngay tại hiện trường trước khi vận chuyển mẫu.

Nếu ph­ương pháp bảo quản cuối cùng không thể thực hiện được tại chỗ, mẫu cần được vận chuyển khi đặt trong bình lạnh nạp nước đá để giữ nguyên vật liệu đã lấy. Để tránh mất mẫu do bay hơi, mẫu cần được lấy đầy tràn bình chứa trước khi đậy nắp hoặc gắn niêm phong. Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến mẫu từ khi lấy, xử lý và phân tích cuối cùng. Cần làm lạnh trong bình nạp nước đá. Mẫu cần đông lạnh thì đơn giản có thể đặt vào bình làm lạnh cùng với nước đá khô. Mọi sự thay đổi cần ghi trong hồ sơ lấy mẫu.

Chi tiết về ph­ương pháp bảo quản mẫu cụ thể đưa ra trong Bảng 1.

3.8. Lưu giữ mẫu

Thời gian từ khi lấy mẫu đến khi phân tích càng ngắn càng tốt. Bảo quản và lưu giữ mẫu là hai mặt liên quan trong xử lý mẫu. Mẫu phải được vận chuyển và lưu giữ ở 2⁰C đến 5⁰C để tránh mất các chất dễ bay hơi và giảm thiểu những thay đổi sinh học. Nên dùng bình thủy tinh và chú ý phòng tránh sự sinh khí của mẫu. Nếu cho là các chất hữu cơ lượng vết không bị bay hơi đáng kể trong pha khí thì thỉnh thoảng nên mở bình lưu giữ để giảm bớt áp suất trong khi lưu giữ. Những mẫu lên men (hầu hết các mẫu bùn sinh học), nếu có thể thì không đựng trong bình thủy tinh nếu như không làm chậm hoạt tính sinh học của chúng để tránh nguy cơ nổ do sinh khí. Lưu giữ mẫu trong tối ngăn cản được sự phát triển của tảo và sự kích thích các hoạt tính sinh học khác

Thời gian lưu giữ mẫu để phân tích hóa học cần tuân theo Bảng 1. Thí dụ, với các kim loại (trừ Crôm) nếu mẫu không được phân tích trong vòng 1 tháng thì cần đông lạnh mẫu hoặc làm khô đông lạnh, như vậy có thể giữ được 6 tháng. Những nghiên cứu độc học sinh thái mẫu cần được thử trong vòng 2 tuần kể từ khi lấy. Thử vi khuẩn cẩn tiến hành trong vòng 6h, còn thử hoạt tính vi sinh cần phải làm ngay. Khi cần xác định vết hữu cơ, mẫu phải được phân tích ngay khi nhận. Nếu nghi ngờ có sự bay hơi đáng kể trong pha khí thì cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy. Lưu giữ mẫu cần đảm bảo những điều kiện ­ưa khí hoặc kỵ khí, nhưng quyết định cuối cùng về việc loại oxy chỉ được thực hiện khi biết khả năng oxy hóa liên quan thế nào với trạng thái ưa khí.

4. Ghi chép mẫu và đảm bảo chất lượng

Hướng dẫn chung về phân định và thu nhận mẫu ở phòng thí nghiệm xem TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3). Bộ tài liệu về thu thập và phân tích mẫu môi trường yêu cầu mọi thông tin cần thiết để phát hiện mẫu từ ngoài hiện trường đến kết quả phân tích cuối cùng. Ở mọi giai đoạn, sai số hệ thống hoặc ngẫu nhiên đều có thể xảy ra. Do đó cần lấy thêm một số mẫu để phòng những vấn đề phát sinh khi vận chuyển và lưu giữ.

Đảm bảo chất lượng là một hệ thống phức hợp của các hoạt động quản lý. Cần đảm bảo sự tin cậy vào các kết quả. ISO/TR 13530 và TCVN 6663-14: 2000 (ISO 5667-14) trình bày chi tiết các quy trình cần tuân theo. Mọi người cần làm quen với các quy trình này trước khi lấy mẫu.

Thông tin chính xác trong báo cáo lấy mẫu và trên nhãn của bình chứa mẫu tùy thuộc vào mục đích của từng ch­ương trình đo cụ thể. Trong mọi trường hợp, đảm bảo nhãn của bình chứa mẫu phải bền (xem 3.5.2) và cần chứa ít nhất những thông tin sau:

- Ngày, tháng, thời gian và địa điểm lấy mẫu;

- Số mẫu;

- Mô tả và sự phân bố mẫu

- Tên người lấy mẫu;

- Kiểu bảo quản đã dùng;

- Kiểu lưu giữ mẫu đã dùng hoặc yêu cầu và

- Bất cứ thông tin về tính nguyên vẹn và xử lý mẫu.

Bảng 1. Bình mẫu, điều kiện bảo quản và lưu giữ để đo các thông số khác nhau trong trầm tích và bùn

Bảng 1. Kết thúc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO 5667-12:1995, Guidance on sampling of bottom sediments (Hướng dẫn lấy mẫu trầm tích đáy).

[2] TCVN 6663-13: 2000 (ISO 5667-13:1997), Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 13: Hướng dẫn lấy mẫu bùn nước, bùn nước thải và bùn liên quan. (Guidance on sampling of sewage, waterworks and related sludges).

[3] TCVN 6663-14 (ISO 5667-14:1998), Chất lượng nước - Lấy mẫu. Phần 14: Hướng dẫn đảm bảo chất lượng lấy mẫu và xử lý mẫu nước môi trường. (Water quality - Sampling - Part 14: Guidance on quahty assurance of environmental water sampling and handling).

[4] ISO 5667-16:1998, Guidance on biotesting of samples (Hướng dẫn thử sinh học).

[5] ISO 11048:1995, Soil quality - Determination of water-soluble and acid-soluble sulfate (Chất lượng đất - Xác định sunphat tan trong nước và tan trong axit).

[6] ISO/TR 13530:1997, Water quality - Guide to analytical quahty control for water analysis. (Chất lượng nước - Hướng dẫn kiểm soát chất lượng phân tích nước).

[7] ASTME 1391-94, Standard guide for collection, storage, characterization and mampulation of sediments for toxicological testing, American Society for Testing and Materials, 1994, Philadelphia. (Hướng dẫn lấy, lưu giữ, đặc tính và xử lý mẫu thử độc tính).

[8] CARRRS, CHAPMAN DC. Comparison of methods for conducting marine and estuarine sediment porewater toxicity tests - Extraction, storage, and handling techniques. Arch. Envion. Contam. Toxicol., 28, 1995, pp. 69-77. (So sánh các ph­ương pháp thử độc tính của trầm tích biển và cửa sông - Kỹ thuật chiết, lưu giữ và xử lý).

[9] DEGROOT AJ, ZSCHUPPE KH, Salomons W. Standardization of methods for analysis of heavy metals in sediments. Hydrobiologia, 92, 1982, pp. 689-695. (Tiêu chuẩn hóa các ph­ương pháp phân tích kim loại nặng trong trầm tích).

[10] DILLONTM, MOORE DW, JARVIS AS, The effects of storage temperature and time on sediment toxicity. Arch. Environ. Contam. Toxicol., 27, 1994, pp. 51-53. (Hiệu ứng của thời gian và nhiệt độ lưu giữ tới độc tính trầm tích).

[11] Environment Canada Methods for sediment characterization. Saint Lawrence Centre, Quebec, 1993, 145 pp. (Các ph­ương pháp đặc tr­ưng hóa trầm tích).

[12] JAFVERTCT, WOLFE NL, Degradation of selected halogenated ethanes in anoxic sediment water systems. Environ. Toxicol. Chem. 6, 1987, pp. 827-832. (Sự phân hủy etan halogen hóa chọn lọc trong trầm tích không oxy hóa).

[13] KNEZOVICH JP, HARRISON FL. A new  method for determining the

concentration of volatile organic compounds in sediment interstitial water. Bull.

Environ. Contam. Toxicol., 38, 1987, pp. 937-940. (Một ph­ương pháp mới xác định nồng độ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong nước trầm tích).

[14] LANDRUM PF, EADIE BJ, FAUST WR Variation in the bioavilability of polycyclic aromatic hydrocarbons sorbed to the amphipod Diporeia (spp.) with sediment aging. Environ. Toxicol; Chem., 11, 1992, pp. 1197-1208. (Sự biến đổi tính sinh học của hydrocacbon thơm đa vòng hấp thụ ở loài giáp xác Diporeia spp. Với trầm tích).

[15] MALUEG KW, SCHUYTEMA GS, F. KRAWCZYK D. Effects of sample storage on a copper-spiked freshwater sediment. Environ. Toxicol. Chem., 5, 1986, pp. 245-253. (Hiệu ứng lưu giữ mẫu trên trầm tích nước ngọt).

 [16] OTHOUDT RA, GIESY JP, GRZYB KR, Verbrugge DA, Hoke RA, Drake JB, Anderson D: Evaluation of the effets of storatge time on the toxiclty of sediments. Chemosphre, 22, 1991, pp. 801-807 (Đánh (giá ảnh hưởng của thời gian lưu giữ mẫu đến độc tính trầm tích).

[17] STEMMER BL, BURTONJr, GA, LEIBFRITZ-FREDERICK S. Effect of sediment test variables on selenium toxicity to Daphnia magna. Environ. Toxicol. Chem., 9, 1990, pp. 38. (Ảnh hưởng của thử trầm tích đến độc selen với Daphnia mangan).