Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje

Transkriptio

1 Työraportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 1998 päivitys, rev. 2 Paula Ruotsalainen (toim.) Outi Salonen (toim.) Eliisa Hatanpää ~ouko Helenius Virpi Karttunen Marja Keinonen Tarja Laakso Minna Rantanen Rolf Sellge Marraskuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A. FIN HELSINKI. FINLAND Tel Fax

2 Työ raportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 1998 päivitys, rev. 2 Paula Ruotsalainen (toim.) Outi Salonen (toim.) Eliisa Hatanpää Jouko Helenius Virpi Karttunen Marja Keinonen Tarja Laakso Minna Rantanen Rolf Sellge Marraskuu 1998

3 POSIV AN VESINÄYTTEENOTON KENTTÄ TYÖOHJE -VUODEN 1998 P ÄIVITYS, 98-54, rev. 2 TEKIJÄORGANISAA TIOT: Fintact Oy Hopeatie 1 B HELSINKI IVO/DLY Rajatorpantie IVO TILAAJA: TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: TILAUSNUMEROT: Posiva Oy Mikonkatu 15 A HELSINKI fl{ ~J--~ Mar~nellman, Posiva Oy 9550/98/AJH, Fintact Oy 9660/97/MVS, IVO/DL Y TEKIJÄORGANISAATIOIDEN YHDYSHENKILÖT: ' / /} -/. /' t :A.-&V' ~ ~ ~ Paula Ruotsalainen Fintact Oy Outi Salonen Fintact Oy \Jouko Helenius IVO/DLY 1blf? i(;_;uijjz; Virpi Karttunen IVO/DL Y TARKASTAJA: ;7 ' --=:::> z ~.. Henry Ahokas Fintact Oy

4 Työraportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 1998 päivitys, rev. 2 Paula Ruotsalainen (toim.), Outi Salonen (toim.) Fintact Oy Eliisa Hatanpää, ~ouko Helenius, Virpi Karttunen, Marja Keinonen, Tarja Laakso, Minna Rantanen, Rolf Sellge Imatran Voima Oy Marraskuu 1998 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 2 TIIVISTELMÄ Ruotsalainen, P. (toim.), Salonen, 0. (toim.), Hatanpää, E., Helenius, J., Karttunen, V., Keinonen, M., Laakso, T., Rantanen, M. ja Sellge, R., Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje-vuoden 1998 päivitys. Posiva Työraportti 98-54, rev 2. Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n yhdessä omistaman Posiva Oy:n käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustutkimusten yhtenä tavoitteena on selvittää paikalliset hydrogeokemialliset olosuhteet, joista saadaan luotettava käsitys vain mahdollisimman edustavien näytteiden avulla. Näytteenoton laatuun kuuluvat myös yhtenäiset, voimassa olevia alan kansallisia tai kansainvälisiä standardeja noudattavat, selkeät ohjeet. Tällöin päästään hyvään toistettavuuteen eri aikoina ja eri alueilla suoritettavissa näytteenotoissa. Sijoituspaikkatutkimusten pohjavesikemian selvityksiä varten koottiin kaikki vuonna 1994 kentällä tapahtuvaan työskentelyyn liittyvät ohjeet yhdeksi käsikirjaksi. Sen tavoitteena on toimia mahdollisimman täydellisenä analyysiohjelmien, edustavuusarvioinnin, vesinäytteenottolaitteistojen käytön, vesinäytteiden käsittelyn sekä kenttämittausten ja -analyysien ohjeistuksena, jota päivitetään säännöllisesti. Kaikilla POSIV A:n tutkimusalueilla on kenttälaboratoriot, jotka mahdollistavat ilman hapen tai hiilidioksidin, tai näytteenoton ja analysoinnin välisen viiveen vaikutuksesta kärsivien suureiden tutkimisen. Tässä käsikirjassa ei kuitenkaan esitetä varsinaisissa vesikemian laboratorioissa suoritettavien määritysten ohjeita. ABSTRACT Ruotsalainen, P. (ed.), Salonen, 0. (ed.), Hatanpää, E., Helenius, J., Karttunen, V., Keinonen, M., Laakso, T., Rantanen, M. and Sellge, R., Field manual for the water sampling of Posiva. Updated version, Posiva/Site investigations, Work report-98-54, rev.2. One of the main tasks in the site investigations for final disposal of spent nuclear fuel performed by Posiva Oy- jointly owned by Teollisuuden Voima Oy (TVO) and Imatran Voima Oy (IVO) -is to study the local hydrogeochemical conditions. A reliable estimation can only be made with as representative water samples as possible. The quality of water sampling can be improved by using consistent, clear working instructions based on the modem national or intemational hydrogeochemical standards. In such a way a good reproducibility in the results of sampling campaigns performed at different sites and time periods can be gained. For the hydrogeochemical studies performed during the site investigations, all the practical instructions dealing with field work were gathered together as a manualin The main goal of the manual is to be a as complete guide as possible for analytical programmes, evaluation of the representativeness of the water samples, usage of the sampling equipment, handling and preparation of the water samples, field measurements and analyses. The manual will be updated continuously. All of the Posiva sites have a field laboratory where those parameters suffering of the effects of atmospheric oxygen or carbon dioxide, or the transport delay between sampling and analysing off-site can be analyzed. This manual will not present any instructions for those analyses that are performed in actual hydrochemicallaboratories.

6 3 SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÅ ABSTRACT 2 SISÄ-LLYSLUETTELO 3 1. YLEISTÄ NÅ.YTTEENOTTOKOHTEET Sadantanäytteet Ympäristönäytteet Pohjavesiputket ja porakonereiät Huuhteluvesikaivot Kairanreiät VESINÅ.YTTEENOTTOLAITTEISTOJEN KÅ.YTTÖ Sadantanäytteiden kerääjä ja näytteiden käsittely Ruttner-noutaja Monitulpattujen kairanreikien vesinäytteenotto Yleistä Vesinäytteenottolaitteiston toiminta Vesitin-pumppu Läpiviratuskennosto ja mittarit Mittareiden ja elektrodien kalibrointi ja säilytys Kaksoistulppalaitteisto ja paineeilisten vesinäytteiden otin (P A VE) Posivan paikallishenkilöstön tehtävät vesinäytteiden otossa Toimenpiteet ennen pohjavesinäytteiden ottoa kairanrei'istä Toimenpiteet kairanreikien pohjavesinäytteiden oton aikana Toimenpiteet pohjavesinäytteiden oton jälkeen Ympäristön vesinäytteiden otot Pumppujen ja tulppien toimintahäiriöt Vesikierto Typpikaasupiiri Sähköpiiri Mittareiden toiminta ja tiedontallennus Apulaitteet NÅ.YTTEENOTTO-OHJELMAT JA NÅ.YTTEIDEN PRIORISOINTIJÅ.RJESTYS NÅ.YTTEIDEN EDUSTAVUUS JA NÅ.YTTEENOTTOKRITEERIT Pohjavesinäytteiden edustavuus Muiden vesinäytteiden edustavuus 30 ~LAADUNVALVONTA Yleiset periaatteet puhtaasta työskentelystä Puhdas vesi 32

7 6.3 Näytteenoton ja analyysien Iaadunvarmistus Nollanäytteet Rinnakkaisnäytteet Vertailuvedet VESINÅ.YTTEIDEN KÅ.SITTELY KENTÅ.LLÅ. JA LÅHETTÅ.MINEN Tarvittavat välineet Näytepullojen pesu ja huuhtelu Vesinäytteiden tunnisteet Pohjavesinäytteiden otto Näyteastia ja typpisuojaus Laboratorioon lähetettävien vesinäytteiden kestävöinti Laboratorioon lähetettävien vesinäytteiden pakkaaminen Varanäytteet KENTTÄANALYYSIEN SUORITUS Kentällä analysoitavien parametrien näytteenotto Alkaliteetin (p- ja m-luvun) määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit Näytteenotto ja suodatus Työn suoritus Tulokset Asiditeetin (-p-luvun) määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit Näytteenotto ja suodatus Työn suoritus Tulokset Kloridin määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Näytteenotto ja suodatus Työn suoritus Tulokset Ferro- ja kokonaisraudan määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Näytteenotto ja suodatus 54 4

8 Työn suoritus Tulokset Ionikromatografiset määritykset Liuokset Kytkennät ja laitteen esikäsittely Integraattorin ohjelmointi Toimenpiteet ennen kromatogrammin ajoa Työskentelyn lopetus Kuljetus Huolto Makeiden vesinäytteiden anionien ( CI, N02, Br, N03, P04, S04) määritys ionikromatografisesti Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Kromatografin ajo-olosuhteet Standardiliuokset Kromatogrammin ajo Tulosten laskeminen Suolaisten vesinäytteiden anionien (Cl, N0 2, Br, N0 3, P04, S0 4 ) määritys ionikromatografisesti Erityiset lisälaitteet ja reagenssit Suolaisten vesinäytteiden ionikromatografinen analysointi Laitteiston huolto Ammoniumin (NH4+) määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Näytteenotto ja suodatus Työn suoritus Tulokset Fluoridin (F) määritys Menetelmän periaate ja käyttöalue Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Näytteen esikäsittely ja säilyttäminen Työn suoritus Tulokset Sulfidin (S 2 -tot) määritys Menetelmän periaate Häiriöt Työturvallisuus ja jätteiden hävittäminen Laitteet ja välineet Reagenssit ja niiden säilyvyys Näytteenotto ja suodatus Työn suoritus Tulokset KENTÅ.LLÅ. KERÅ.TTÅ.VÅ.T ISOTOOPPINÅ.YTTEET ÖS-34(8 2 -kok), Geokeman ohje 77 5

9 9.2 8S-34(S0 4 ), Geokeman ohje S-34(S0 4 ) ja 80-18(S0 4 ), Waterloon ohje Evakuoituneiden kaasujen kerääminen Isotooppien ÖC-13 ja C-14 näytteenotto veden epäorgaanisesta hiilestä, DIC öc-13/öh-2 (C02, CH4... ) kaasunäytteen otto Rn-222 näytteenotto KALIBROINTIEN, KENTTÅ.MITTAUSTEN JA -ANALYYSIEN TALLENTAMINEN Kenttämittareiden kalibrointi Kenttähavainnot näytteenoton aikana Kenttä-analyysit Kenttätyöaikaraportti Kenttämittausten manuaalinen tallettaminen POHJAVESINÅ.YTTEIDEN ANALYSOIMINEN IVOnECHIDLY:SSÅ VESINÅ.YTTEIDEN ANALYTIIKAN YHTEYSHENKILÖT YHTEYSTIEDOT ONGELMATILANTEISSA YHTEENVETO KIRJALLISUUSVIITTEET 95 1~LIITTEET 96 LIITE 1: KENTTÄANALYYSILAITTEISTON LOHKOKAAVIO 96 LIITE 2: VESITIN-PUMPUN RAKENNEPIIRROS 97 LIITE 3: KENTTÄMITTAUSLAITTEIDEN KÄYTTÖOHJEET (Eh, ph, 02, sähkönjohtavuus) 98 LIITE 4: KENTTÄMITTAUSTEN KALIBROINTI 99 LIITE 5: REDOX-KALIBROINTI 100 LIITE 6: PAVEN TARKASTUSPÖYTÄKIRJA 101 LIITE 7: POSIVAN POHJA VESIKEMIAN KENTTÄLAITTEIDEN REKISTERÖINTI102 LIITE 8: LABORATORION TARKASTUSPÖYTÄKIRJA POSIV AN PA VR- LAITTEISTON P AINEASTIOILLE 103 LIITE 9: CHECK LIST FOR THE PRESSURE VESSELS OF THE P A VE EQUIPMENT AFTER SAMPLING 104 LIITE 10: URANIININ MÄÄRITYS 105 LIITE 11: MAKEA REFERENSSIVESI (ns. Allard-vesi) 107 LIITE 12: POHJA VESIKEMIAN PERUSTILAN KARTOITUKSEN SUOLAINEN REFERENSSIVESI (ns. OL-SO-vesi) 109 LIITE 13: LABORATORIOTARVIKKEIDEN INVENTAARIOLISTA 111 LIITE 14: IC-ANALYSAATTORIN TARVIKKEIDEN INVENTAARIOLISTA 112 6

10 LIITE 15: KENTTÄMITTAUSLAITTEIDEN INVENTAARIOLISTA LIITE 16: REAGENSSIEN INVENTAARIOLISTA 114 LIITE 17: KAIRANREIKIEN POHJA VESINÄYTTEIDEN OTTO 115 LIITE 18: KENTTÄANALYYSIT 116 LIITE 19. METTLERDL50 TITRAATTORIN KÄYTTÖOHJE 117 LIITE 20. ON-LINE-SUODATUSLAITTEISTO 121 LIITE 22: POSIV AN KENTTÄTYÖAIKARAPORTTI 125 LIITE 23: KENTTÄMITTAUSTEN MANUAALINEN KIRJAAMINEN 126 LIITE 24: POHJA VESIKEMIAN TERMIEN SELITYKSIÄ 127 7

11 8 1. YLEISTÄ Posivan yksityiskohtaiset paikkatutkimukset jatkuvat vuosina Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa sekä Loviisan Hästholmenissa. Hästholmen liitettiin mukaan tutkimuksiin vuonna Pohjaveden kemiallinen laatu on eräs ydinjätteiden loppusijoituspaikan merkittävä ominaisuus. Pohjaveden ph, Eh, kloridi- ja sulfidi-ionien sekä liuenneen hapen määrät vaikuttavat jätekapselin korroosiokestävyyteen. Hapetus-pelkistysolosuhteet, ph sekä orgaanisten humus- ja fulvohappojen, karbonaattien, fosfaattien, mikrobien ja kolloidien spesiesten laadut ja määrät voivat vaikuttaa mahdollisesti polttoaineesta vapautuneiden radionuklidien liukoisuuteen ja kulkeutumiseen. Siksi pohjavesikemian tutkimukset ovat eräs paikkatutkimusten merkittävä osa, jonka tuloksia käytetään paikkakohtaisen hydrogeokemian kuvaamiseen, geokemialliseen mallinnukseen ja turvallisuusanalyysin tarpeisiin. Vuosina paikkatutkimusten pohjavesikemian selvityksissä keskityttiin alueellisiin ns. perustilan kartoituksiin. Pohjavesinäytteet otettiin monitulppalaitteistoilla varustetuista m syvyisistä kairanrei'istä. Tavoitteena oli muodostaa mahdollisimman edustavien pohjavesinäytteiden avulla kattava kuva paikallisista pohjavesiolosuhteista, ennen uusien kallioperätutkimusten aloittamista. Myös alustavien sijoituspaikkatutkimusten aikana ( ) suoritettujen ympäristön vertailunäytteiden ottoa jatkettiin laajemman aineiston saamiseksi. Vuosina kaikille tutkimusalueille on kairattu uusia syviä tutkimusreikiä, joiden tutkimuksilla mm. edelleen tarkennetaan käsitystä alueellisesta hydrogeokemiasta. Hästholmenin osalta syvän kallioperän kemiaa on vuonna 1997 kartoitettu kolmesta uudesta kairanreiästä. Yksityiskohtaisten paikkatutkimusten ( ) vesinäytteiden oton kenttätyössä noudatetaan pääosin alustavien sijoituspaikkatutkimusten aikaisia menettelyjä, joskin vesinäytteiden otosssa monitulppalaitteistojen sijasta käytetään Posivan kehittämää paineeilisten vesinäytteiden otinta eli PA VEa (Ruotsalainen et.al 1996a) aina, kun se on mahdollista. Tämän raportin tavoitteena on koota yhdeksi käsikirjaksi Posivan vesinäytteiden ottoon liittyvät työskentelytapojen kuvaukset, laitteiden käyttöohjeet sekä kenttämittausten ja - analyysien ohjeet. Raportin kokoamisen on koordinoinut Fintact Oy:n Paula Ruotsalainen, joka on myös kirjoittanut tiivistelmän, abstractin, luvut 1, 2, , 4, 5, 6.1, 7.2, 7.3, 7.4.1, 7.6, 7.7, 10.5, sekä Liitteet 4 ja 24. Raportin vuoden 1998 päivityksen on muokannut Outi Salonen, joka kirjoittanut myös lukuun ja Liitteet 7-9 ja 23. Muut kirjoittajat ovat IVO Yhtiöiden Teknologiakeskuksen voimalaitoskemian laboratorion Jouko Helenius (luvut 3.3, 7.1 ja 10.1), Minna Rantanen (luvut , , 9.7, Liitteet 13-16), Marja Keinonen (luvut ja Liitteen 19), Tarja Laakso (luvut ), Eliisa Hatanpää (luku 8.5), Rolf Sellge (Liitteen 20) ja Virpi Karttunen (luvut , 9.3). Aikaisemman vuoden 1994 version kirjoittamisessa olivat mukana myös Posivan Margit Snellman (luvut 4, 5, 6.2, 6.3, 7.5, 7.7, 8.1, , , 11, 12, Liitteet 5, 11 ja 12), IVO Yhtiöiden Virve Vaahtera (luku 8.10) sekä Teollisuuden Voima Oy:n Hannu Kuusela (luku 3.6) ja Martti Oksa (luku 3.3). Kenttätyöohjeen vuoden 1998 versiopäivityksen yhteydessä tehdyt muutokset on merkitty pystyviivalla muutoskohdan vasempaan marginaaliin. Jos taulukko on muuttunut, on merkintä taulukon otsikkorivissä.

12 9 2. NÄYTTEENOTTOKOHTEET 2.1 Sadantanäytteet Sadevesi- ja luminäytteitä kerätään alustavien paikkatutkimusten aikaisesta käytännöstä poiketen yksittäisen, pitkäkestoisen vesi- tai lumisadekuuron aikana. Yhden kuukauden kokoamanäytteestä luovuttiin selvän kontaminaatioriskin vuoksi. Luminäytteitä ei myöskään kerätä enää profiilinäytteinä, vaan sopivien, yksittäisten kuurojen aikana. Sadantanäytteistä analysoidaan oh-2, H-3 ja pohjavesiaineiston tulkinnan tueksi. Posivan paikallistoimistojen henkilökunta kerää sade- ja luminäytteet erikseen sovittavina ajankohtina. Sade- ja luminäytteiden otosta on kirjoitettu erilliset muistiot (Ruotsalainen 1994a; 1994b). 2.2 Ympäristönäytteet Jo alustavissa paikkatutkimuksissa tutkittiin kairanreikien pohjavesinäytteiden lisäksi talouskäytössä olevien porakaivojen ja luonnon lähteiden vesiä sekä pintavesiä. Näistä saatu aineisto osoittautui hyvin käyttökelpoiseksi alueellisen hydrogeokemiallisen karakterisoinnin ja geokemiallisen mallinnuksen tarpeisiin. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin on valittu sekä uusia että jo edellisessä tutkimusvaiheessa edustaviksi osoittautuneita kohteita. Näytteet kerätään kohteen luonteen mukaan sopivimmalla tekniikalla: Ruttner-noutajalla, suoraan kiinteistön vesijohtoverkosta tai ammentamalla. Ympäristönäytteistä mitataan näytteenottopisteellä lämpötila, ph ja sähkönjohtavuus kannettavilla kenttälaitteilla. Vesinäytteiden suodattaminen ja kestävöinti suoritetaan tutkimusalueen kenttälaboratoriossa. Talouskäytössä olevista kallioporakaivoista otetaan näyte kiinteistön vesijohtoverkosta noin min juoksutuksen jälkeen suoraan näytepulloon. Jos talon vesijohtoverkostoon on asennettu vedenpehmennin, näyte otetaan suoraan kaivosta. Luonnon lähteistä vesinäytteet otetaan mieluiten Ruttner-noutimella, mikäli lähde on riittävän syvä (vähintään noin 1 m) ja sen reunat tarpeeksi kantavat. Matalammista lähteistä vesinäyte otetaan ammentamalla suoraan näyteastiaan. Näytteenoton yhteydessä on syytä varoa mahdollisen pohjasedimentin sekoittumista. Pintavesikohteista - järvistä, lammista, merivedestä, puroista yms. - otetaan vesinäytteet mieluiten Ruttner-noutajalla, mikäli kohteen syvyys mahdollistaa sen. Pohjasedimentin sekoittumista on varottava. 2.3 Pohjavesiputket ja porakonereiät Pohjavesiputkien ja porakonereikien vesinäytteet otetaan avoimista rei'istä pienen halkaisijan omaavan uppopumpun (esim. Grundfoss MP1) avulla. Ennen näytteenottoa Posivan kenttähenkilöstö suorittaa kohteiden esipumppauksen, jolloin tarkkaillaan veden tuottoa, riittävyyttä pohjaveden pinnan korkeuden avulla sekä ulkonäköä (sameus, väri, haju).

13 Vielä näytteenottopäivänä, ennen pohjavesiputkien ja porakonereikien vesinäytteiden ottoa, pohjavettä pumpataan korkeintaan reiän tuottoa vastaavalla virtausnopeudella ja samalla mitataan sähkönjohtavuus, ph, liuennut happi ja lämpötila. Pumppausta ja tarkkailumittauksia jatketaan, kunnes tulokset osoittavat pohjaveden koostumuksen vakiintuneen ja vesi on kirkastunut. Pohjavesinäytteet kerätään esitypetettyihin, kolmitiehanallisiin lasisiin keräysastioihin ilman hapelle ja hiilidioksidille herkkien parametrien (esim. alkaliteetti ja asiditeetti, S 2 -kok, NH4+, oc-13 ja C-14) osalta. Näytteenottoletku yhdistetään keräysastian pohjalla olevaan hanaan ja pohjavettä juoksutetaan astian läpi usean tilavuuden verran ennen analysoitavan näytteen ottoa. Näytteet muita muuttujia varten otetaan suoraan näytteenottolinjasta kairanreiällä näytepulloihin, jotka huuhdotaan etukäteen 2-3 kertaan reiän vedellä. Pohjavesiputkien ja porakonereikien pohjavesinäytteet suodatetaan ja kestävöidään kenttälaboratoriossa analyysiohjelman ja ohjeistuksen kohdan 7.5 mukaisesti Huuhteluvesikaivot Pohjavettä pumpataan ennen näytteenottoa 15 min ajan. Näytteet otetaan kaivon uppopumppuun liitetyn vesijohdon hanasta. Uppopumpun teho on Posivan vesinäytteenottolaitteiston kalvopumppua monin kerroin suurempi, joten veden voimakkaan virtauksen vuoksi hapettumisvaara on ilmeinen. Vesinäytteistä mitataan näytteenottopisteellä lämpötila, ph ja sähkönjohtavuus kannettavalla mittarilla. Myös näiden näytteiden suodattaminen ja kestävöinti suoritetaan mahdollisimman nopeasti kenttälaboratorioissa. 2.5 Kairanreiät Kairanreikien pohjavesinäytteet otetaan Posivan vesinäytteenottimella, joko hoikalla Vesitin-pumpulla monitulppalaitteistolla varustetuista rei'istä tai avoimista rei'istä 1-2 tulpan avulla Posivan suuremmalla kalvopumpulla (Rouhiainen et al. 1992) tai kalvopumppuun liitettävällä paineellisen vesinäytteen ottoon tarkoitetulla paineastialla (PA VE, Ruotsalainen et al. 1996a). Näiden näytteiden ottoa edeltää pitkä, keskimäärin 1-4 viikkoa kestävä pumppausjakso mahdollisimman hyvän edustavuuden saavuttamiseksi. Pumppausjakson aikana seurataan pohjaveden laadun kehittymistä kenttämittausten sekä uraniininalyysin avulla. Kenttämittaukset (liuennut happi, ph, Eh, sähkönjohtavuus ja lämpötila) antavat viitteitä tutkittavan syvyyden pohjaveden tasalaatuisuudesta. Uraniini eli natriumfluoresiini on orgaaninen väriaine, jota käytetään kairauksen huuhteluveden merkkiaineena. Sen pitoisuus pohjavesinäytteessä antaa mielikuvan jäljellä olevasta huuhteluvesimäärästä. Suurin osa pohjavesinäytteistä suodatetaan ja kestävöidään kenttälaboratoriossa näytteiden laadun turvaamiseksi. Varsinaisen näytteenottotapahtuman aikana vesinäytteet eivät enää kierrä läpivirtauskennoston monitoroivien elektrodien kautta, vaan ne otetaan suoraan tulppaväliltä johtavasta letkusta suodatus- tai näyteastiaan. Osa näytteistä (H-3, H-2, 0-18, Rn-222, S-34(S04), O-l8(S04), USE, uraniini) otetaan suoraan omaan astiaansa. Jotkut näyteastiat käsitellään jo laboratoriossa ennen kentälle lähtöä syrjäyttämällä niiden ilmatila-

14 vuus inertillä kaasulla tai vakumoimalla. Ne muuttujat, jotka kärsivät pitkästä viiveestä näytteenoton ja laboratorioanalyysin välillä, määritetään jo kentällä analyysiohjelman mukaan (alkaliteetti, asiditeetti, Fe 2 +, Fe(tot)' Br, F, NH4, S0 4, Cl, P04, N02, N0 3 sekä S 2 -) ionikromatografilla (IC), UV NIS-spektrofotometrillä tai automaattititraattorilla. Analyysiohjelman laajuus määritellään etukäteen näytekohtaisesti, täten esim. muuttujia N02 ja N0 3 ei ole määritetty syvistä kairanrei'istä vuonna 1997 käynnistyneissä tutkimuksissa 11

15 12 3. VESINÄ YTTEENOTTOLAITTEISTOJEN KÄYTTÖ 3.1 Sadantanäytteiden kerääjä ja näytteiden käsittely Yksityiskohtaisissa paikkatutkimuksissa sadevesi- ja luminäytteet kerätään yksittäisten kuurojen aikana. Vesi- ja ympäristöhallituksen asiantuntijan mukaan (Järvinen, 1993) ympäristötutkimuksissa kerätään sade- ja luminäytteitä tarpeen mukaan sovellutetuilla keräimillä. ilmatieteen laitos kerää tutkimuksissaan myös päiväkohtaisia näytteitä. Sadevesi- ja luminäytteiden keruu suoritetaan yksittäisten, runsaiden kuurojen aikana puhtaan muovikalvon avulla. Kalvon (niitä voi myös olla useampia) pinta-alan tulee olla riittävän suuri, jotta varsinkin lumesta sulatettu näytemäärä riittää H-3, H-2 ja 0-18 analyyseihin. Näytteenotosta on kirjoitettu yksityiskohtaiset ohjeeet (Ruotsalainen, 1994, 1998). Sadantanäytteiden oton suorittaa Posivan kenttähenkilöstö. Näytteenottimena on puhdas muovikalvo. Jos lunta tulee 1 cm kerros, yhden litran näytettä varten riittää periaatteessa 1 m2 suuruinen kalvo. Näytteenkeruukalvo pingoitetaan maahan pystytettyjen tukikeppien varaan. Siihen saadaan koveruutta keskikohtaan kiinnitetyn suppilon ja sen alapuolella olevan keruuastian avulla. Sadevesi- ja luminäytteet otetaan lumimittauksissa käytetyltä aukealta lumilinjan pisteeltä tai sauva-asemalta, siten, ettei puista pääse tippumaan roskia näytteeseen. Näytepisteen koordinaatit kirjataan muistiin ja liitetään näytteiden lähetykseen. Samoin kirjataan muistiin näytteenoton aikana vallinnut sää ja varsinkin keskimääräinen lämpötila. Luminäytteen tulisi mieluiten edustaa pakkaslunta. Näytettä voidaan kerätä yli yön, jos sääennuste lupailee pitkäjaksoista, lumisadetta. Muovikalvolie satanut lumi tai sade kerätään puhtaaseen näyteastiaan. Luminäyte kerätään suurempaan astiaan sulamaan huoneenlämpöön. Näytepullot päällystetään etukäteen alumiinifoliolla. Sadevesi- ja luminäytettä tarvitaan analyysejä ja varanäytteitä varten seuraavat määrät: Taulukko 3-1. Tarvittavat näytemäärät ja näyteastiat Parametrit Astia kpl Tilavuus, 1 Anal. Iab. tai Huom. varastointi H-2, 0-18 Seerumiputki 2 0,01 IFE Näyteputki mahdollisimman täyteen. Säilytetään jääkaapissa. H-3 Tumma 1 1,0 Waterloo Näytepullo mahdollisimman lasipullo täyteen. Säilytetään jääkaapissa. Varanäyte Lasipullo 1 1,0 IVO Säilytetään jääkaapissa. Varanäyte Seerumiputki 2 0,01 IVO Säilytetään jääkaapissa. H-3-näytepullot huuhdotaan kaksi kertaa lumesta sulaneella vedellä tai sadevedellä ennen varsinaisen näytteen pullottamista. Tämän vuoksi lunta on kerättävä niin paljon, että

16 lumesta sulatettua vettä on noin 2,5 litraa. Jos näytteeseen on tullut roskia, suurimmat voi ottaa pois, mutta näytteitä ei tarvitse suodattaa, koska ne tislataan tai suodatetaan analysoivassa laboratoriossa. Näytteiden lähetyksestä huolehtiva laboratorio toimittaa kenttäpäälliköille tarvittavat, valmiiksi etiketeillä varustetut näyteastiat H-3-varanäytepullo on täytettävä niin täyteen kuin mahdollista. Pulloa puristetaan vielä jonkin verran kyljistä, jolloin nestepinta nousee kuperaksi pullon suulle. Korkki pannaan pullon suulle ja kierretään jonkin verran kiinni sekä säilytetään puristava ote pullon kyljistä. Sitten pulloa puristetaan vielä sen verran, että korkin alle jäänyt ilma ja jonkin verran näytettä pursuaa ulos pullon suun kierteiden kautta. Puristava ote pidetään edelleen ja korkki kierretään niin tiukasti kiinni kuin saadaan, rikkomatta kuitenkaan pullon muovisia kierteitä. Pullo jää jonkin verran "lommolleen", mutta tärkeintä on se, että pulloon ei jää ilmaa. Pienten muovisten H-2- ja 0-18-näytteiden putkien kumikorkit lävistetään aluksi injektioneulalla siten, että neulan kärjessä oleva pieni aukko näkyy selvästi korkin alapinnalla. Sitten itse näyteputki täytetään sulaneella luminäytteellä pipetin avulla siten, että putken suulle jää kupera nestepinta. Sen jälkeen kumikorkki neuloineen asetetaan putken suulle ja painetaan samalla hieman kiertäen mahdollisimman syvälle. Lopuksi injektioneula irroitetaan varovasti korkista. Neula mahdollistaa korkin alle jäävän ilman poistumisen. 3.2 Ruttner-noutaja Ruttner-noutaja huuhdotaan näytteenottopisteen vedellä sekoittamatta kuitenkaan kohteen pohjasedimenttejä. Näytteenotin viritetään avoimeen asentoon ja lasketaan varovaisesti näytteenottosyvyydelle. Näytteenottimen annetaan tasaantua kohteen lämpötilaan noin 3 min ajan. Näytteenotin suljetaan päästämällä laukaisupaino liukumaan kannatinnarua pitkin alas. Tällöin ottimen kansi- ja pohjaläpät sulkeutuvat ja näytteenotin vedetään ylös. Vesinäytteen lämpötila luetaan välittömästi ottimen lämpömittarin avulla. Näyte lasketaan ottimesta alaläpän letkun avulla. 3.3 Monitulpattujen kairanreikien vesinäytteenotto Yleistä Posivan vuonna 1993 kehitetty pohjavesinäytteiden kemiallisen laadun monitorointiin ja ottoon tarkoitettu laitteisto käsittää reikään aseunettavan kalvopumpun, ns. "V esitin-pumpun" ja sen ohjaukseen tarvittavat sähkö- ja painetyppilaitteet Lisäksi laitteistoon sisältyy hapetus-pelkistys- eli redox-potentiaalin, ph:n, sähkönjohtavuuden, liuenneen hapen ja veden lämpötilan tutkimuspaikalla tapahtuvaan mittaukseen tarpeelliset analyysimittalaitteet sekä mitattujen suureiden tallennukseen tiedontallentimet Vesinäytteiden kestävöinti ja pullotus sekä kenttäanalyysit suoritetaan kunkin tutkimusalueen kenttälaboratoriossa. Vesitin-pumppuja sekä läpivirtauskennostoja mittalaitteineen ja antureineen on kahdeksan. Tämä mahdollistaa pohjavesinäytteiden oton useammalla tutkimuspaikalla yhtäaikaa. Vuonna 1997 läpivirtauskennoston rakennetta muutettiin hieman. Kaksi kennostoista on varustettu herkemmillä, ppb-tason happimittareilla ja lisäksi neljä kennostoista on sijoitettu 13

17 muovisun sähköasennuskaappeihin, jolloin kenttämittaukset voidaan suojata jatkuvana typpikaasuvirtauksella atmosfäärisen kontaminaation ehkäisemiseksi Vesinäytteenottolaitteiston toiminta Vesinäytteenottolaitteiston lohkokaavio on esitetty liitteen 1 kuvassa "Kenttämittauslaitteiston lohkokaavio" (Mäntynen 1998). Vesitin-pumppu muodostuu vedellä paisutettavasta kumikalvosta sekä sen ylä- ja alapuolella olevasta kumitulpasta. Pumpun molemmin puolin on lisäksi takaiskuventtiilit, jotka taukovaiheen aikana mahdollistavat reiässä olevan veden nousun tulppien väliin ja toisaalta estävät yläpuolella olevan veden virtaamisen takaisin reikään. Työvaiheen aikana pumpun vedellä täytettyyn paineletkuun johdetaan typpikaasun avulla paine, jolloin pumpun kumikalvo pullistuu putken seinämiä vasten työntäen sinne kertyneen veden pois. Venttiilit sallivat vain ylöspäin, kohti maanpintaa tapahtuvan veden virtauksen, joten pumppuun noussut vesi ei pääse valumaan takaisin reikään. Vesinäyte nousee ylös maan pinnalle ohuessa letkussa, joka on paksumman, vesitäytteisen letkun sisällä (Ruotsalainen et al. 1996b ). Pumpun ja tulppien tarvitsema paine saadaan maanpinnalla olevasta typpipatterista. Pullopaine alennetaan ensin säätöventtiilillä 1 (ks. Liite 1) tulppien vaatimalle tasolle ja edelleen säätöventtiilillä 2 pumpun käyttöpaineelle. Paineenalennus on toteutettu "sarjakytkentänä" sen tähden, että järjestelmä ei toimi, jos pumpun käyttöpaine on suurempi kuin tulppien pullistuspaine. Tällöin pumpussa oleva vesi puristuisi tulppien ohi reikätilaan, eikä näytevesiletkua pitkin ylös. Pumpun toimintaa ohjataan magneettiventtiilillä, joka työvaiheen aikana kytkee työpaineletkuun säätöventtiililtä 2 tulevan työpaineen ja pumppuun kerääntynyt vesi työntyy näytevesiletkuun. Taukovaiheen aikana työpaineletku kytketään ympäröivään atmosfääriin, pumpussa oleva typpipaine vapautuu ja vesi alkaa virrata reiästä pumppuun. Koska kenttämittauslaitteiden elektrodit vaativat toimiakseen virtaavan veden, näytevesi johdetaan välisäiliöön, josta se pumpun P avulla johdetaan mittauskennoon ja edelleen takaisin välisäiliöön. Säiliö on suunniteltu siten, että "tuore" pohjavesi kulkeutuu ensisijaisesti mittauskennoon ja piirissä jo kiertänyt vesi ohjautuu ulos. Varsinaiset analysoitavat vesinäytteet otetaan aina mittauskennostojen ohitusputken kautta. Järjestelmän tarvitsema sähköenergia on varastoituna akkuun 1, joka liitetään järjestelmään pistotulppa-tai rasia-kytkennällä. Akku voidaan ladata paikallisesti aurinkokennojen, verkkovirran tai generaattorin avulla. Jos aurinkoenergia ei riitä, akku voidaan ladata muualla, ja tuoda ladattuna hoitamaan sähkösyöttöä. Lataussäätimen kautta 12 V tasasähkö syötetään kulutuskohteille. Lisäksi lataussäädin valvoo aurinkoenergian ohjaamisen kulutukseen tai akkuun varastoitavaksi ja suojaa akkuja. Kun akkujännite laskee alle säädetyn rajan, akkua kuormittavat kohteet kytkeytyvät irti. Analysaattorit tarvitsevat 24 V käyttöjännitteen, joka muodostetaan akkujännitteestä 12/24 V DC/DC-muuntimella. Redox-, ph- ja johtokykymittari toimivat 2-johdinperiaatteella, joten virtalähde, mittalaite ja tiedontallennin ovat samassa virtasilmukassa. Yokogawan liuenneen hapen mittalaite toimii 4-johdinperiaatteella, jolloin syöttöjännite ja ulostulosignaali ovat erillisiä virtapiirejä. Uudet herkemmät ppb-tason happimittarit tarvitsevat 220 V 14

18 jännitteen, joka saadaan akuista muuntimen avulla. Kaikissa tapauksissa ulostulosignaali on 4-20 ma, vastaten mittalaitteen %:n ulostuloa. Käytössä olevat tiedontallentimet ovat joko Telog-tiedontallentimia tai Metrosanies dl-712 tai dl-714 analogisia dataloggereita. Tiedontallentimet mittaavat jännitettä mittausalueen ollessa 1 V. Tiedontallentimen sisäänmenoon on kytketty 50.Q vastus, jonka kautta kulkiessaan virtasignaali muuttuu jännitesignaaliksi, (4-20 ma) * 50.Q = V. Liuenneen hapen mittalaitteelta saatava hapen mittaussignaali ppb = 0-1,0 V ja lämpötilasignaali 0-50 oc = 0-1,0 V muutetaan tiedontallentimelle. Telog-tallentimet ovat yksikanavaisia ja Metrosanies dl-712 ja dl-714 analogiset dataloggerit ovat joko 2- tai 4- kanavaisia. Telog-tiedontallentimille on annettu yksiselitteiset tunnistekoodit (ID), jotka tallenninta "imuroitaessa" tulostuvat ko. tiedostoon. Metrosonicsin tallenteille annetaan vastaavat koodit excel-tiedostoa luotaessa. Lohkokaaviossa mainitut koodit viittaavat tutkimusalueeseen (X, R=Romuvaara, K=Kivetty, H=Hästholmen ja O=Olkiluoto), alueen kairanreikään (N, 1-x), sekä mitattavaan suureeseen, Re=Redox, ph=ph, CO=johtokyky, 02=liuennut happi ja TE=lämpötila. Mittaustulokset imuraidaan PC:llä tiedontallentimien omien PC-ohjelmien avulla. Mittaustuloksista piirretään kuvaajat Excel-ohjelmalla V esitin-pumppu V esitin-pumppu on raumalaisen Lapela Oy:n kehittämä ja valmistama. Pumpun rakenne on kuvattu Liitteessä 2. Laitteistoon kuuluu kaksi noin 25 cm pitkää erikoiskumista valmistettua, typpikaasulla paisutettavaa tulppaa. Varsinainen pumppuosa jää tulppien väliin. Se on pituudeltaan noin 1 metrin mittainen ja valmistettu samanlaisesta kumista kuin tulpatkin. Pumppu toimii typpikaasulla ja sen täyttö- ja tyhjennysaikoja säädetään ajastinlaitteistolla. Pumpun maksimituotto on noin 110 ml/sykli. Lisäksi pumpussa on kaksi takaiskuventtiiliä. Pumppuosan alapuolella oleva venttiili päästää veden virtaamaan reiästä pumppuun taukovaiheen aikana ja yläpuolella oleva venttiili vastaavasti päästää veden virtaamaan pumpusta näyteletkuun tyhjennysjakson aikana (Rouhiainen et al., 1992). Pumpun tulppien pullistuspaine säädetään paineenalennusventtiilillä alueelle 6-7 bar. Pumpun työpaine säädetään omalla paineventtiilillään 1-1,5 bar pienemmäksi kuin tulppapaine. Lopullinen pumppauspaine valitaan siten, että yhdessä täyttö- ja tyhjennysaikojen optimointien kanssa pumpun tuotto on mahdollisimman suuri. Pohjavesi pumpataan reiästä 0 6 mm polyamidiputkella, jonka päällä on toinen muoviputki ns. suojaputki. Näiden kahden putken väli on vesitäytteinen happikontaminaation ehkäisemiseksi. Vesinäyteletkun lisäksi myös kaksi muuta polyamidiputkea tarvitaan vesinäytteenotossa. Näistä toinen putki on tulppien pullistuskaasua varten ja toinen pumpun työpainetta varten. Pumppausputken yläpäässä on hana, jolla vesi voidaan ohjata joko mittauskennostoon tai näytteenottoastiaan. 15

19 Läpiviratuskennosto ja mittarit Läpivirtauskennosto ja väliastia putkituksineen on rakennettu sisäpinnaltaan teflonoidusta ruostumattomasta teräksestä tai läpinäkyvästä polykarbonaatista. Kennoston tilavuus on noin 60 ml ja se koostuu erillisestä happielektrodin kennosta sekä suuremmasta kennosta, johon muut elektrodit (ph, Eh, lämpötila ja sähkönjohtavuus) on asennettu. Uusi herkempi happielektrodi on sijoitettu omaan kirkkaaseen läpivirtauskennoonsa (plexiä). Väliastia, johon pumpattava vesi tulee sykleittäin on tilavuudeltaannoin 240 ml. Vesinäytettä kierrätetään kennostossa Primuksen valmistamaila kiertovesipumpulla, jota on käytetty maksimitehallaan (valmistajan ilmoittama virtausnopeus on 8 1/min, mutta kenttämittauskennoston testeissä nopeus on ollut noin ml/min, Mäntynen 1998). Ylimääräinen vesi poistuu sykleittäin väliastian yläosasta. Vettä kierrätetään kiertovesipumpulla aluksi happielektrodin kennoon. Happielektrodi on Yokogawan valmistama DOXS8SM-03* A liuenneen hapen anturi (Ag-katodi ja Pb-anodi). Elektrolyyttinä on 1 M KOH-liuos ja kalvon paksuus on 25 ~m. Elektrodin toiminnan edellytyksenä on vähintään 20 cm3/s eli 1200 ml/min virtaus. Liuennut happi mitataan EXA400 D E-4*A/M vahvistimella. Samassa yhteydessä mitataan myös veden lämpötila Pt-anturilla. Herkempi happielektrodi on EIT Model 8421 liuenneen hapen ppbmonitorointilaitteisto. Elektrodi tarvitsee 3-5 GPH:n (gallonaa tunnissa) eli vähintään 185 mllmin virtauksen. Happikennosta vesi johdetaan isompaan läpivirtauskennoon, jossa on Y okogawan SC21- AGP24 yhdistelmä-ph-elektrodi sekä SM60 lämpötila-anturi. Näiden vahvistimena toimii EXA200 PH2000G-P-E-4*B ph-vahvistin. Lisäksi kennossa on SM29-PT9 redoxelektrodi, jonka vahvistin on EXA200 PH200-R-E-4*A (mittausalue mv) ja johtokykyanturi SC41-SP26 makeille vesille (kennovakio 0,1 cm- 1 ) tai vaihtoehtoisesti anturi SC42-GP14 suolaisille vesille (kennovakio 1,0 cm- 1 ). Johtokykyvahvistimena toimii Yokogawan EXA200 SC200-C-E-4*B, jonka mittausalue on 0,0055 ms/m ms/m. Sekä ph- että redox-elektrodin referenssinä on Ag/AgCl-elektrodi, jonka täyteliuoksena on 1 M KCI Mittareiden ja elektrodien kalibrointi ja säilytys Vahvistimien edellyttämien asetusarvojen ohjelmointi, elektrodien kalibrointi sekä virhekoodien tulkinta on kuvattu yksityiskohtaisesti Liitteenä 3 olevassa käyttöohjevihkonipussa (yhteensä 5 käyttöohjetta: Eh, ph, 02 (Yokogawa ja EIT -mittari), sähkönjohtavuus. Käyttöohjeet ovat vain tämän työraportin Pasivan arkistokappaleessa). Yokogawan mittareiden asetusarvoiksi on asennettu service-tilassa taulukon 3-2 osoittamat arvot. EIT-happimittarin asetusarvot arvot on esitetty taulukossa 3-3.

20 17 Taulukko 3-2. Yokogawan mittareiden asetusarvot MITTARI KOODI ASETUSARVO Happi , Sähkönjohtavuus tai Redox ph / Taulukko 3-3. EIT -mittarin asetusarvot Parametri Channel Unit Span Output Happi V1 (Voltage) ppb V MA1 (Signal) prop mA Lämpötila V2 oc V MA2 step mA Mittareiden huolto ja kalibrointi suoritetaan seuraavien mittarikohtaisten ohjeiden mukaisesti. Kalibrointitapahtuman muistiinpanot tehdään Liitteen 4 mukaiseen taulukkoon. Kalibroinnin ajaksi veden virtauksen voi kääntää tulemaan näytteenottohanasta tai pumppauksen voi pysäyttää syklimittarin vivusta. Lämpötila-anturissa ja redox-, ph- ja johtokykyelektrodissa on metallinen hylsy ja kaksi kumirengasta, jotka poistetaan kalibroinnin ajaksi. Metallihylsy estää elektrodin särkymisen ja asettaa elektrodin oikealle korkeudelle kennoon. Kalibroinnin jälkeen läpivirtauskennostosta poistetaan ilmakuplat jättämällä isomman kennon viimeinen elektrodi kiristämättä kokonaan kiinni. Veden virtaus käännetään kennostoon tai pumppaus käynnistetään uudelleen ja varmistetaan, että kaikki ilmakuplat poistuvat. Lopuksi kaikki liitokset tarkistetaan ja elektrodit kiristetään kennoon.

21 18 Happimittari, Y okogawa: Elektrodi irrotetaan kammiostaan. Tarkistetaan kalvon puhtaus ja kunto sekä näkyykö kalvon alla ilmakuplia. Mikäli kalvo joudutaan vaihtamaan tai lisäämään elektrolyyttiä, elektrodin päässä oleva kaulus kierretään irti, jolloin kalvo irtoaa. Elektrolyyttisäiliö täytetään ruiskuha ja neulalla siten, että säiliöstä ei tule enää kuplia. Tämän jälkeen uusi kalvo asetetaan paikalleen ja kiinnitetään kaulus paikalleen. Kalvon alle ei saa jäädä yhtään ilmakuplia. Kalibrointti suoritetaan aina sekä nollapisteen tarkistuksena että ns. vedellä kyllästetyn ilman kalibrointina. Mittarin nollapiste Mittarin nollapiste tarkastetaan valmistamaha natriumsulfiitista vesiliuos, jossa on noin 150 ml:ssä tislattua vettä teelusikallinen natriumsulfiittia. Seosta ravistetaan hyvin, jotta natriumsulfiittti liukenisi. Kalibrointi aloitetaan aikaisintaan 15 min kuluttua liuoksen valmistamisesta. Happielektrodi laitetaan kalibrointiliuokseen ja lukeman annetaan tasaantua. Jos lukema ei asetu nollaan, suoritetaan manuaalinen kalibrointi (Yokogawassa Mode-tilassa ja EIT:ssä Cal/Zero-kohdassa). Jos lukema ei tasaannu, on elektrodin annettava olla natriumsulfiittiliuoksessa yön yli. Tuntia ennen kalibrointia lisätään vielä puoli teelusikallista natriumsulfaattia ja suoritetaan kalibrointi. Kalibrointi vedellä kyllästetyllä ilmalla Elektrodi laitetaan tarkoitukseen varattuun kanisteriin siten, että sen kärki on noin 10 cm kanisterissa olevan noin 2 litran vesimäärän yläpuolella. Veteen, astian pohjalle johdetaan hiljaisella virtauksella ilmaa paineilmapullosta noin min ajan. Mittarissa olevasta MODE-napista painetaan nuoli osoittamaan air.cal-kohtaa. Painetaan YES-nappia siten, että näytön lukema alkaa vilkkua, jonka jälkeen odotetaan, että näyttöön tulee teksti cal.end. Nyt painetaan YES-nappia ja mittari kalibroituu automaattisesti. Kalibroinnin jälkeen elektrodi asetetaan takaisin kennoonsa. Happimittarin kalibrointi voidaan suorittaa myös käärimällä tiiviisti kosteaa talouspaperia elektrodin ympärille. Muuten toimitaan yllä olevan kuvauksen mukaan. Happimittari, EIT Aluksi tarkastetaan kalvon kunto ja se, ettei sen alla näy ilmakuplia. Laitevalmistaja suosittelee 3 kk:n vaihtoväliä ja samalla elektrolyyttiliuoksen lisäystä ( elektrolyyttiliuoksen toimittaa elektrodin valmistaja). Jos kalvo joudutaan vaihtamaan, elektrodisäiliön kyljessä olevat kolme metalliruuvia sekä yksi muoviruuvi ( elektrolyyttiliuoksen täyttöreikä) aukaistaan ja elektrodin anodi/katodi-sisus vedetään ulos. Säiliön alapäässä oleva kalvon kiinnitysholkki aukaistaan ja kalvo vaihdetaan. Kalvo kiinnitetään takaisin paikalleen ja säiliö täytetään elektrolyyttiliuoksella täyttöreikään asti. Anodilkatodi-sisus asetetaan paikalleen varoen, ettei elektrolyyttiliuosta roiskahda silmille. Aluksi kolme metalliruuvia kierretään takaisin paikoilleen ja sen jälkeen muovinen täyttöreiän ruuvi. Elektrodi

22 asetetaan tasaantumaan tislattuun veteen notn neljäksi tunniksi, jonka jälkeen voidaan suorittaa kalibroinnit. EIT -mittariin asetetaan tutkittavan veden kloridipitoisuus ennen kalibrointeja kohdasta Calibration Menu ja Alt/Cl. Olkiluodon ja Hästholmenin kloridipitoisuus lasketaan kentällä mitatun sähkönjohtavuuden avulla kaavojen 1 (Olkiluoto, Heikkinen et al. 1996) ja 2 (Hästholmen, Henry Ahokas, Fintact) mukaan. Ennen sähkönjohtavuuslukeman käyttöä varmistetaan tutkimusalueen vesinäytteenoton tutkimusohjelmassa laskettujen letkustojen kokonaistilavuuden avulla, että mitattu vesi on tutkitun reikäsyvyyden kalliopohjavettä. Jos pumppausjakso on pitkä ja reikäveden vaihtuvuuden odottelu ei ole mahdollista, käytetään taulukon 3-4 mukaisia tutkimusalueiden pohjavesien kloridipitoisuuksien mediaaniarvoja. Taulukossa on myös Kivetyn ja Romuvaaran eipitoisuuksien mediaaniarvot. Taulukon pyöristetyt kloridipitoisuudet on laskettu aikaisempien vesinäytteenottojen tuloksien perusteella (Ruotsalainen & Snellman 1996, Snellman et al. 1998). EIT-mittariin voi asettaa kloridipitoisuuden väliltä mg/1. Cl(mg 1 l) = 4,186 * sähkönjohtavuus(ms 1m)- 627,06. Olkiluoto ( 1) 19 Cl(mg 1 l) = 3,859 * sähkönjohtavuus(ms 1m)- 286,19. Hästholmen (2) Taulukko 3-4. EIT -mittarissa käytettävät tutkimusalueiden pohjavesien kloridipitoisuudet. Kaikilta syvyysväleiltä ei ole olemassa toistaiseksi aineistoa Cl-mediaanien laskemiseksi. Reikäsyvyys Romuvaara Kivetty Olkiluoto Hästholmen (m) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) Kalibroinnin aluksi säädetään nollapiste natriumsulfiitilla kuten Yokogawan happimittarilla ja sen jälkeen tehdään ilmakalibrointi EIT-happimittarin ohjeen mukaan. Mittarin mukana on magneettikynä, jonka avulla mittari voidaan ohjelmoida ja tarkastaa asetusarvot hipaisemalla magneettikynällä mittarine-ja F- sekä nuolinäppäimiä. Sähkönjohtavuusmittari Sähkönjohtavuuselektrodi irrotetaan isommasta läpivirtauskennosta ja puhdistetaan näkyvästä liasta tislatun veden ja 1% suolahapon avulla. Kalibroitaessa elektrodin kärki asetetaan joko 0,5 M (suolaiset vedet Olkiluodossa ja Hästholmenissa) tai 0,1 M ( murtovedet Olkiluodossa ja Hästholmenissa) tai 0,001 M (makeat

23 vedet Kivetyssä ja Romuvaarassa) KCl-liuokseen (tai kaupalliseen liuokseen), jonka jälkeen MODE-näppäimellä valitaan CAL-asema. Kalibrointi standardien (SFS 3022 ja SFS EN 27888) mukaiseen oikeaan arvoon suoritetaan nuolinäppäinten avulla (Taulukko 3-5). Kalibroinnin jälkeen elektrodi asetetaan takaisin läpivirtauskennoon. Taulukko 3-5. Kaliumkloridiliuoksien sähköjohtavuudet (y) lämpötilassa 25 OC (SFS 3022 ja SFS-EN 27888). KCl, molli y, ms/m KCl, molli y, ms/m 0,0005 7,390 0,05 666,8 0,001 14,70 0, ,005 71,78 0, ,01 141,3 0, ,02 276, Redox-mittari Redox-elektrodi irrotetaan läpivirtauskennosta ja elektrodin kärki puhdistetaan 1 % suolahapolla, tislatulla vedellä ja pehmeällä kankaalla hieroen. Samalla tarkistetaan, ettei elektrodin pinnalle ole kertynyt mitään saostumaa. Kalibrointia varten irroitetaan myös sekä ph-yhdistelmäelektrodi että lämpötila-anturi. Kaikkien kolmen elektrodin kärjet asetetaan kalibrointiliuokseen. Millivolttilukeman asettumista odotetaan noin 10 min, ja MODE-näppäimellä mittari asetetaan MAN.CAL-tilaan. Oikea arvo katsotaan joko liitteen 5a taulukosta (Zobell-liuos; Nordstrom 1977) tai pullon kyljestä (esim. Mettler Toledo-liuos, Reagecon LOW124mv), ja asetetaan nuolinäppäimillä. Kalibroinnin jälkeen tarkistetaan vielä Eh-elektrodin kunto kyllästetyllä hydrokinoni- ja kinhydroniliuoksella. Hydrokinoni- ja kinhydroniliuosten elektromotoristen voimien (emv) välinen ero on noin 100 mv 20 ssa (Liite 5b). Tarkistuksen jälkeen Ehelektrodi huuhdellaan huolellisesti tislatulla vedellä ja asetetaan takaisin läpivirtauskennoon. ph-mittari ph-yhdistelmäelektrodi puhdistetaan tislatulla vedellä ja 1 % suolahapolla. ph-mittari kalibroidaan kahdella pisteellä; ph 7,00 ja ph 10,00. ph-yhdistelmäelektrodi asetetaan puhdistuksen jälkeen ph 7,00 puskuriliuokseen lämpötila-anturin kanssa ja valitaan vahvistimesta MODE-näppäimellä AUT.CAL-tila. YES-näppäimellä suoritetaan ph 7 kalibrointi. Kalibroinnin jälkeen vastataan kysymyksiin END CALffi? ja ph 4? molempiin NO. Elektrodit puhdistetaan ja asetetaan ph 10,00 puskuriliuokseen ja vastataan kysymykseen ph 10 YES. ph 10 kalibroinnin jälkeen vastataan kysymyksiin END CALffi? YES. Kalibroinnin jälkeen elektrodit huuhdellaan tislatulla vedellä ja asetetaan takaisin paikoilleen kennoon. Elektrodien säilytys Kenttämittausten loputtua elektrodit irroitetaan läpivirtauskennostosta ja pestään tislatulla vedellä tai jos tislattua vettä ei ole, niin vesijohtovedellä. Elektrodit säilytetään seuraavasti: 20

24 - BIT -happielektrodin suojatuppi täytetään tislatulla vedellä ja asetetaan kalvon suojaksi tai elektrodi säilytetään vesiastiassa. Blektrodin säilytystä kuivana on vältettävä. Kuivana säilytetyn elektrodin kalvo tarkistetaan ja vaihdetaan tarvittaessa. Blektrodin annetaan stabiloitua vedessä neljä tuntia ennen käyttöä. - Johtokykyelektrodi säilytetään kuivana ja se on heti käyttövalmis. - Redox-elektrodi säilytetään kuivana ja pölysuojattuna. Blektrodi on säilytyksen jälkeen heti käyttövalmis. - ph-elektrodin mittauspäähän asetetaan vedellä täytetty suojatuppi tai se säilytetään vedessä. Jos elektrodia on säilytetty kuivana, sitä on liotettava vedessä 24 tuntia ennen kalibrointia. - Lämpötila-anturin voi säilyttää kuivana ja se on heti käyttövalmis. Tallentimien mittausalueiden raja-arvot Mittareiden lähtöviesti on alueella ma. Seuraavaan taulukkoon on koottu kunkin tallentimen ohjelmaan syötetyt mittausalueiden raja-arvot. Taulukko 3-6. Kenttämittausten tallenteiden raja-arvot Kenttäparametri 4mA loma liuennut happi, Y okogawa Oppm 2,5 ppm sähkönjohtavuus, makea vesi 2mS/m 100 ms/m sähkönjohtavuus, murto vesi 50mS/m 5 OOOmS/m sähkönjohtavuus, suolainen vesi 50mS/m ms/m Bmv - 600mV mv ph ,5 Kenttäparametri o,ov 1,0 V liuennut happi, BIT Oppb ppb lämpötila 0 C 50 C Kaksoistulppalaitteisto ja paineeilisten vesinäytteiden otin (P A VE) Paineellisten vesinäytteidenotossa PA VB-laitteisto (Ruotsalainen et al. 1996a) lasketaan suunniteltuun tulppaväliin. PA VB-laitteistoa käytetään avoimissa kairanrei'iässä. Bsipumppauksen aikana pohjavesi ohjataan paineastioiden ohi läpivirtauskennostoihin. Kenttämittaukset tapahtuvat kuten monitulppalaitteistoilla. Vesinäytteenoton jälkeen paineastiat laukaistaan, jolloin niihin virtaa tutkimussyvyyden paineen omava pohjavesi. Paineastiat lähetetään analysoiviin laboratorioihin (yhteystiedot kohdassa 12). Posivan vesinäytelaitteistojen kuvaukset ja käyttöohjeet on esitetty yksityiskohtaisesti erillisissä raporteissa (Rouhiainen et al. 1992, Ruotsalainen et al. 1996a).

25 Posivan paikallishenkilöstön tehtävät vesinäytteiden otossa Toimenpiteet ennen pohjavesinäytteiden ottoa kairanrei'istä Posivan paikallishenkilöstö huolehtii siitä, että pumput on käytetty huollossa Lapela Oy:ssä tai muussa, esim. paikallisessa huoltoyhtiössä (vesinäyteletku uusitaan tarvittaessa, pumpun nivellys ja laitteen toimintakunto tarkistetaan). Mittauskennostojen asennus rei"älle yhdessä kennoista vastaavan henkilön kanssa, sääsuojien asennukset paikoilleen ja typpikaasun hankinta edeltävät varsinaista vesinäytteiden oton aloittamista. Monitulpattujen kairareikien näytteenotossa kalvopumppu lasketaan näytteenottosuunitelman mukaisesti ko. tulppavälin kurkkuputkeen. Vastaavasti paineeilisten vesinäytteiden laitteisto P A VE lasketaan sille suunniteltuun näytteenottosyvyyteen. P A VEn käyttökuntoon saattamisessa noudatetaan P ATU työraportin (Ruotsalainen et al. 1996a) tarkastuspöytäkirjaa (Liite 6). Läpivirtauskennosto asennetaan kairanreiän suulle siten, että mahdollisimman vähän näytteenottoletkua on kosketuksissa ilman kanssa. Paineellisten vesinäytteiden ottimen näyteletku suojataan myös typellä pohjavesipinnan yläpuoliselta osaltaan. Kalvopumpun imu- ja tyhjennysviiveet sekä tulppa- ja työpaineet optimoidaan siten, että pumppaussykli on kestoltaan mahdollisimman lyhyt ja toisaalta taas pohjaveden tuotto mahdollisimman suuri. Kenttämittauksiin käytettävät mittarit kalibroi niistä vastaava henkilö ohjeiden (kohta 3.3.5) mukaisesti. Lopuksi läpivirtauskennosto suojataan riittävällä typpivirtauksella happikontaminaation estämiseksi. Kentällä käytössä olevien laitteiden rekisteriä varten täytetään liite 7. Tämä toimitetaan rekisterin ylläpitäjälle Fintactin Outi Saloselle, mikäli hän ei ole paikalla kairanreikään asennuksessa. Pohjaveden pumppausta on seurattava päivittäin: tuleeko vettä, riittääkö typpi, ovatko tulppapaineet pysyneet säädetyssä tasossa, tapahtuuko kenttämittausparametreissa "outoja" vaihteluita tai toimivatko mittarit ollenkaan sekä kertyykö läpivirtauskennostoon kaasua. Kylmänä vuodenaikana seurataan sääsuojien lämmitystä, jotta kennostot ja niiden elektrodit eivät jäätyisi. Koska tallentimissa esiintyy ajoittain ongelmia, kenttämittauksia on seurattava päivittäin ja kirjattava mittarien lukemia manuaalisesti muistiin, mieluiten kahdesti päivässä. Metrosonics-tallentimien paristot tulee tarkistaa säännöllisesti ja vaihtaa tarvittaessa. Tallentimessa käytetään 9 V alkaaliparistoja. Paristojen suojakannen irrottamiseksi avataan laitteen alapäässä sijaitsevat ruuvit. Laitteesta tulee sammuttaa virta paristojen vaihdon ajaksi. Laitteisto säilyttää muistinsa noin 1 min ajan ilman paristoa. Kun paristo on vaihdettu, kytketään laitteeseen virta päälle onloff-napista. Sen jälkeen käynnistetään tallennus log-napista painamalla, näytön vasempaan reunaan ilmestyy L kirjain, joka ilmaisee laitteen olevan tallennustilassa. Laitteesta ei voi sammuttaa virtaa, vaan näyttö pimenee automaattisesti noin 3 min kuluttua viimeisestä painalluksesta. Jos pumppujen tai tulppien toiminnassa tapahtuu häiriöitä, paikallishenkilöstö huolehtii laitteiden korjaamisesta tai toimittaa ne huoltoon. Ennen pohjavesinäytteiden ottoa tulppavälin veden edustavuus tutkitaan uraniinianalyysin avulla. Edustavuusnäyte otetaan yleensä näytteenottoviikkoa edeltävän viikon maanantaina tai poikkeavissa tapauksissa uraniininäytteen otosta sovitaan erikseen Posivan Margit Snellmannin kanssa. Aina ennen vesinäytteidenottoa manuaaliset kenttämittaukset lähete-