Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje

Transkriptio

1 Työraportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 2003 päivitys, rev. 3 Nina Paaso (toim.) Mia Mäntynen Annina Vepsäläinen Tarja Laakso Tammikuu 2003 POSIVA OY FIN OLKILUOTO, FINLAND Tel Fax

2 Työraportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 2003 oäivitvs, rev. 3 Nina Paaso (toim.) Teollisuuden Voima Oy Mia Mäntynen Posiva Oy Annina Vepsäläinen Teollisuuden Voima Oy Tarja Laakso Insinööritoimisto Paavo Ristola Oy Tammikuu 2003 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

3 Työraportti Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje Vuoden 2003 päivitys, rev. 3 Nina Paaso (toim.) Mia Mäntynen Annina Vepsäläinen Tarja Laakso Tammikuu 2003

4 TEKIJÄ ORGANISAATIOT TILAAJA TEOLLISUUDEN VOIMA OY POSIVAOY Olkiluoto TILAAJAN YHDYSHENKILÖ Mia Mäntynen, Posiva Oy TILAUSNUMERO 9745/01 RAPORTTI Työraportti POSIV AN VESINÄYTTEENOTON KENTTÄ TYÖOHJE TEKIJÄT //,Jk 14~ Nina Paaso, TVO -- ~t/~ / Annina Vepsäläinen, TVO (j cvjc / C;a c'cjö Tarja Laakso, Insinööritoimisto Paavo Ristola TARKASTANUT JA HYVÄKSYNYT Mia Mäntynen, Posiva '~~~~., l5, S,t>o/H-6-1

5 POSIVAN VESINÄYTTEENOTON KENTTÄTYÖOHJE VUODEN 2003 PÄIVITYS, REV.3 Paaso, N (toim.), Mäntynen, M., Vepsäläinen, A. & Laakso, T Posivan vesinäytteenoton kenttätyöohje - Vuoden 2003 päivitys, rev.3. Työraportti Posiva Oy, Olkiluoto. TIIVISTELMÄ Teollisuuden Voima Oy:n ja Fortum Oy:n yhdessä omistaman Posiva Oy:n käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkatutkimusten yhtenä tavoitteena on selvittää Olkiluodon tutkimusalueen paikalliset hydrogeokemialliset olosuhteet, joista saadaan luotettava käsitys vain mahdollisimman edustavien vesinäytteiden avulla. Näytteenoton laatuun vaikuttavat useat eri tekijät, mutta ehdoton edellytys näytteenoton onnistumiselle on yhtenäiset, voimassa olevia alan kansallisia tai kansainvälisiä standardeja noudattavat, selkeät ohjeet. Selkeällä ohjeistuksella mahdollistetaan eri aikoina otettujen näytteiden vertailtavuus keskenään sekä varmistetaan näytteenottojen edustavuus toimeksiannon suorittajasta riippumatta. Sijoituspaikkatutkimusten pohjavesikemian selvityksiä varten koottiin kaikki vuonna 1994 kentällä tapahtuvaan työskentelyyn liittyvät ohjeet yhdeksi käsikirjaksi. Sen tavoitteena oli toimia mahdollisimman täydellisenä analyysiohjelmien, edustavuusarvioinnin, vesinäytteenottolaitteistojen käytön, vesinäytteiden käsittelyn sekä kenttämittausten ja -analyysien ohjeistuksena, jota päivitetään säännöllisesti. Näytteenotto- ja analyysimenetelmien kehittyminen on johtanut siihen, että kenttätyöohjeen päivitys tuli jälleen ajankohtaiseksi. Tämä kenttätyöohje perustuu vuonna 1998 laadittuun kenttätyöohjeen päivitykseen (Ruotsalainen et al. 1998). Tässä työohjeessa esitetään kaikkien pohjavesikemian parametrien näytteenotto-ohjeet sekä Olkiluodossa sijaitsevassa kenttälaboratoriossa suoritettavien vesinäytteiden esikäsittelyyn ja analysointiin liittyvät ohjeet. AVAINSANA T: työohjeet, vesinäytteenotto, näytteenotto-ohjeet Ja -menetelmät, kenttätyöskentely, kenttälaboratorio

6 FIELD MANUAL FOR THE WATER SAMPLING OF POSIV A - UPDATED VERSION 2003, REV.3 Paaso, N. (ed.), Mäntynen, M., Vepsäläinen, A. & Laakso, T Field manual for the water sampling of Posiva - Updated version 2003, rev.3. Working Report Posiva Oy, Olkiluoto. ABSTRACT 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 at Olkiluoto. 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 modern national or international 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 manual in 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, because the sampling techniques and the analysis methods will advance. This manual is updated from the version of the year' s 1998 (Ruotsalainen et al. 1998). This manual is presented all instructions of handling and of preparation of water samples. In addition, it is presented the instructions of pretreatment of the water sample and of analyses in the field laboratory. KEYWORDS: working instructions, water sampling, sampling instructions, sampling methods, working on the field, field laboratory

7 1 SISÄLLYSLUETTELO Tiivistel mä Abstract 1. YLEISTÄ NÄYTTEENOTTOKOHTEET Sadantanäytteet Ympäristönäytteet Pohjavesiputket ja matalat kallioreiät Huuhteluvesikaivot Kairanreiät VESINÄ YTTEENOTTOLAITTEISTOJEN KÄYTTÖ Sadantanäytteiden kerääjä ja näytteiden käsittely Vesinoutimet Kairanreikien vesinäytteenotossa käytettävät laitteet Yleistä Monitulpattujen kairanreikien vesinäytteenotto Vesitin-pumpulla Avoimen kairanreiän vesinäytteenotto kaksoistulppalaitteistolla ja paineeilisella vesinäytteiden ottimella (PAVE) Kenttämittauslaitteisto Pesivan paikallishenkilöstön tehtävät vesinäytteiden otossa Toimenpiteet ennen pohjavesinäytteiden ottoa kairanrei 'istä Toimenpiteet kairanreikien pohjavesinäytteiden oton aikana Toimenpiteet pohjavesinäytteiden oton jälkeen Ympäristön vesinäytteiden otot Vesinäytteenottolaitteistojen toimintahäiriöt Mittareiden toimintaan ja tiedontallennukseen liittyviä ongelmia NÄYTTEENOTTO-OHJELMAT JA NÄYTTEIDEN PRIORISOINTIJÄRJESTYS NÄYTTEIDEN EDUSTAVUUS JA NÄYTTEENOTTOKRITEERIT Pohjavesinäytteiden edustavuus Muiden vesinäytteiden edustavuus LAADUNVALVONTA Yleiset periaatteet puhtaasta työskentelystä Puhdas vesi Näytteenoton ja analyysien laadunvarmistus llanäytteet Rinnakkaiset osanäytteet Rinnakkaiset näytteet Vertailuvedet... 30

8 Laadunvarmistusnäytteet (QC) Laitteiden kunnonvalvonta TYÖTURVALLISUUS Yleiset turvallisuusohjeet Työturvallisuus kemikaalien käsittelyssä Jätteiden hävittäminen Sähköturvallisuus Kaasupullot ja niiden käyttö VESINÄYTTEIDEN KERÄ YS, KÄSITTELY KENTÄLLÄ JA LÄHETTÄMINEN Tarvittavat välineet Näytepullojen pesu ja huuhtelu Vesinäytteiden tunnisteet Vesinäytteiden otto Näytteenotin ja -keräysastia Näytteiden keräys ja kestävöinti Laboratorioon lähetettävien vesinäytteiden pakkaaminen KENTTÄANALYYSIEN OHJEET ALKALITEETIN (P- JA M- LUVUN) MÄÄRITYS ASIDITEETIN (-P-LUVUN) MÄÄRITYS KLORIDIPITOISUUDEN MÄÄRITYS POTENTIOMETRISELLÄ TITRAUKSELLA FERRO- JA KOKONAISRAUDAN MÄÄRITYS TIOGL YKOLI- FERROZIINIMENETELMÄLLÄ AMMONIUMIN (NH4+) MÄÄRITYS IONISELEKTIIVISELLÄ ELEKTRODILLA FLUORIDIN (F-) MÄÄRITYS IONISELEKTIIVISELLÄ ELEKTRODILLA LUONNONVESIEN SULFIDIN MÄÄRITYS. KOLORIMETRINEN MENETELMÄ ANIONIEN (Br, Cl, S04, N0 3 ja N02) MÄÄRITYS IONIKROMATOGRAFILLA KENTÄLLÄ KERÄTTÄVÄT ISOTOOPPINÄYTTEET ös-34 (S 2 -kok) näyte ös-34(s04) ja ö0-18(s04) isotooppien keräysohje Isotooppien öc-13 ja C-14 näytteenotto veden epäorgaanisesta hiilestä sekä DIC/DOC näytteenotto öc-13/öh-2 (C0 2, CH 4... ) kaasunäytteen otto Rn-222 näytteenotto KENTTÄMITTAUSTEN JA -ANALYYSIEN TALLENTAMINEN Kenttähavainnot näytteenoton aikana Kenttä-analyysit Kenttätyöaikaraportti

9 Kenttämittausten manuaalinen tallettaminen POSIVAN VESINÄYTTEITÄ ANALYSOIVIEN LABORATORIOIDEN YHTEYSHENKILÖT YHTEYSTIEDOT ONGELMATILANTEISSA YHTEENVETO KIRJALLISUUSVIITTEET LIITTEET LIITE 1: VESITIN-PUMPUN RAKENNEPIIRROS LIITE 2: PA VE-Iaitteiston periaatekuvaus LIITE 3: MODIFIOIDUN MAKEAN HAPELLISEN ALLARD-REFERENSSIVEDEN (ALL-MO) VALMISTUSOHJE LIITE 4: HAPELLISEN OLSO-VEDEN VALMISTUSOHJE LIITE 5: KAIRANREIKIEN POHJAVESINÄYTTEIDEN OTTO LIITE 6. RISKIENHALLINAN ARVIOINTI LIITE 7: ON-LINE SUODATUSLAITTEISTON KÄYTTÖOHJE LIITE 8: ON-LINE SUODATUSLAITTEISTON KÄYTTÖOHJE ALKALITEETTITITRAUKSESSA LIITE 9: REAGENSSINLISÄÄJÄN KÄYTTÖOHJE LIITE 1 0: KEN TT ÄANAL YYSIT LIITE 11: PH:N JA SÄHKÖJOHTAVUUDEN ANALYYSIOHJEET LIITE 12: TIHEYSMITTARIN KÄYTTÖOHJE LIITE 13: METTLER DL50 TITRAATTORIN KÄYTTÖOHJE LIITE 14: ALKALITEETTITITRAUKSEN LAITEPARAMETRIT LIITE 15: GRAN-SOVITUKSEN OHJE LIITE 16: ASIDITEETIN LAITEPARAMETRIT LIITE 17: KLORIDITITRAUKSEN LAITEPARAMETRIT LIITE 18: SPEKTROFOTOMETRIN KÄYTTÖOHJE LIITE 19: ph/ise MITTARIN KÄYTTÖOHJE LIITE 20: POSIVAN TYÖAIKARAPORTTI LIITE 21: KENTTÄMITTAUSTEN MANUAALINEN TALLENTAMINEN

10 5 1. YLEISTÄ Posiva suoritti yksityiskohtaisia paikkatutkimuksia vuosina Kuhmon Remuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa ja Loviisan Hästholmenilla vuodesta 1997 alkaen. Vuonna 2001 Posiva sai myönteisen periaatepäätöksen eduskunnalta, jossa hyväksyttiin maanalaisen tutkimustilan ONKALOn ja myöhemmin loppusijoituslaitoksen rakentaminen Olkiluotoon, jonka jälkeen Posiva on keskittänyt kaiken tutkimuksensa Olkiluodon tutkimusalueelle. Nämä varmentavat loppusijoituspaikkatutkimukset keskittyvät alueen geologian, hydrologian ja geokemian tietojen varmentamiseen sekä täydentämiseen perustilan kuvauksen osalta. Pohjaveden ph, Eh, kloridi-, ammonium- ja sulfidi-ionien sekä liuenneen hapen määrät vaikuttavat käytetyn ydinpolttoaineen pakkaamisessa käytettävän kuparikapselin 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 paikkatutkimusten keskeinen osa. Pohjavesikemian vesinäytteenottojen tuloksia käytetään paikkakohtaisen hydrogeokemian kuvaamiseen, geokemialliseen mallinnukseen ja turvallisuusanalyysin tarpeisiin. Vuosina pohjavesinäytteet otettiin lähinnä kaksoitulppalaitteistoa käyttämällä. Vuosina pohjavesinäytteet otettiin pääsääntöisesti monitulppalaitteistolla varustetuista syvistä kairanrei'istä ( m). Tavoitteena oli muodostaa mahdollisimman kattava kuva kunkin tutkimusalueen paikallisista pohjavesiolosuhteista ennen uusien kallioperätutkimusten aloittamista. Myös vuosina aloitettujen ympäristönäytteiden ottamista jatkettiin. Vuosien aikana tutkimusalueille kairattiin useita syviä kairanreikiä, joista suoritettiin useita pohjavesinäytteenottoja. Näytteenottojen tarkoituksena oli edelleen tarkentaa jo muodostuneita käsityksiä kunkin alueen pohjavesikemiasta. Näytteet otettiin joko monitulppa- tai kaksoitulppalaitteistoja käyttämällä. Vuonna 1997 tutkimusohjelmaan mukaan otetun Hästholmenin tutkimusalueen vesinäytteet, lukuun ottamatta HH-KR1 :stä kairauksen aikana otettuja näytteitä, on otettu käyttämällä Pasivan kehittämää paineeilista vesinäytteenotinta (PA VE) (Ruotsalainen et. al 1996). Vuodesta 1997 myös muiden tutkimusalueiden vesinäytteet on otettu pääsääntöisesti PA VB-laitteistoa käyttämällä. PA VB-laitteiston käyttöönottaminen mahdollisti sekä kaasu- että mikrobinäytteiden edustavan näytteenoton, sillä näytteet voidaan kerätä PA VB-laitteistoa käyttämällä kairanreiässä näytteenottosyvyydellä vallitsevassa paineessa. Vuonna 2000 Olkiluodossa alkaneiden varmentavien paikkatutkimusten aikana vesinäytteenottoja tullaan suorittamaan sekä syvistä kairanrei'istä, matalista kairanrei'istä, pohjavesiputkista että erilaisista ympäristönäytteenottokohteista. Vesinäytteiden otossa tullaan käyttämään kehitettyjä näytteenottomenetelmiä näytteenottokohteesta ja näytteenotolle asetetuista tavoitteista riippuen. Vesinäytteenotat tulevat palvelemaan Olkiluodon perustilan määrittämistä ja seurantaa, geokemian tietojen täydentämistä sekä tulevaisuudessa laadittavan monitorointiohjelman tarpeita. Myös alkavat rakennustyöt

11 6 saattavat asettaa uusia vaatimuksia vesinäytteenottojen toteutukselle ja lisätä uusia kohteita vesinäytteenotto-ohjelmaan. Tämä raportti kokoaa yhdeksi käsikirjaksi Posivan vesinäytteiden ottoon liittyvät ohjeet, laitteiden käyttöohjeet sekä kenttämittausten ja -analyysien työohjeet Raportin vuoden 2003 päivityksen on toimittanut TVO:n Nina Paaso, joka on myös kirjoittanut tiivistelmän, abstractin, luvut 6, 7.3, 8, 9 (pääosin), sekä liitteet Posivan Mia Mäntyneo on kirjoittanut vesinäytteenottolaitteistosta ja kenttämittaoksista luvut 1-5 ja 7. Analyysiohjeiden kirjoittamisessa ovat avustaneet TVO:n Annina Vepsäläinen, joka on myös kirjoittanut liitteen 19, ja Insinööritoimisto Paavo Ristola Oy:n Tarja Laakso.

12 7 2.NÄYTTEENOTTOKOHTEET 2.1 Sadantanäytteet Sadevesi- ja luminäytteet kerätään yksittäisen, pitkäkestoisen vesi- tai lumisadekuuron aikana. Kokoomanäytteiden keräämisestä luovuttiin kontaminaatioriskin vuoksi. Sadantanäytteistä analysoidaan ÖH-2, H-3 ja Ö0-18 pohjavesiaineiston tulkinnan tueksi. Posivan kenttähenkilökunta kerää sade- ja luminäytteet erikseen sovittavina ajankohtina. Sade- ja luminäytteiden otosta on kirjoitettu erilliset muistiot (Ruotsalainen 1994; 1998). 2.2 Ympäristönäytteet Talouskäytössä olevien porakaivojen ja luonnon lähteiden vesien sekä pintavesien tutkimuksista saatu aineisto on osoittautunut erittäin käyttökelpoiseksi alueellisen hydrogeokemiallisen karakterisoinnin ja geokemiallisen mallinnuksen tarpeisiin. ONKALOn rakentamisen alettua myös ympäristönäytteiden kerääminen ja analysoiminen on ajankohtaista, koska tutkimusalueen ja sen lähiympäristön perustilaa sekä rakentamisen vaikutuksia siihen on seurattava. Talouskäytössä olevista kallioporakaivoista otetaan näyte kiinteistön vesijohtoverkosta noin min juoksutuksen jälkeen suoraan näytepulloon. Mittaamalla veden lämpötila esivalutuksen aikana juoksevasta vedestä, voidaan päätellä, milloin vesi on vaihtunut vesijohtoverkostossa. Tällöin sen lämpötila on yleensä < 10 C. Ennen esivalutuksen aloittarnista näytteenottohanasta on poistettava kaikki ylimääräiset letkut ja liittimet sekä poresuutin. Veden virtausnopeutta ei saa muuttaa juuri ennen näytteenottoa, ettei paineen vaihtelu irrota putkiston seinämille tarttunutta materiaalia vesinäytteeseen. Jos talon vesi- johtoverkostoon on asennettu vedenpehmennin, näyte on otettava suoraan kaivosta. Kaivosta näyte otetaan noutimella (esim. Ruttner), pumpulla tai kaivossa olevalla nostoastialla. Ensimmäisellä nostolla noudin huuhdellaan ja vesi kaadetaan pois. Näyte voidaan ottaa myös avoimella pullonoutimella. Jos kaivosta ei saada näytettä noutimella, se voidaan ottaa joko imu- tai paineputken avulla. (Mäkelä et al. 1992) Luonnon lähteistä vesinäytteet otetaan Ruttner- tai avoimella pullonoutimella, mikäli lähde on riittävän syvä (vähintään noin 1 m) ja sen reunat tarpeeksi kantavat. utimia käytettäessä on varottava sekoittamasta lähteen vettä. Matalammista lähteistä vesinäyte otetaan juoksuttamalla vesinäyte suoraan pulloon tai juoksuttamalla letkun avulla pulloon. Edullisinta on, jos näyte saadaan lapolla. Mikäli lähdealueella on useita purkautumiskohtia, otetaan näyte suurimmasta purkaumasta, jolloin se edustaa suurinta osaa pohjavesialueesta lähteen yläpuolella. (Mäkelä et al. 1992) Vesinäytteet pintavesikohteista -järvistä, Iammista, meri vedestä, puroista yms. - otetaan erilaisilla noutimilla. Yleisimmin käytetään Ruttner- ja Limnos-näytteenottimia. Limnos-näytteenotin on kasvattanut suosiotaan, koska se on helppo puhdistaa eikä se aiheuta niin paljon pyörteisyyttä kuin Ruttner-noutaja. Myös avoimia pullonoutimia

13 8 käytetään edelleen. Matalista puroista, ojista ja JOista vesinäytteet otetaan suoraan näytepulloihin. Pintavesikohteiden vesinäytteenotto on suunniteltava ja näytteenottovälineet valittava aina tapauskohtaisesti. Meri- ja järvivesinäytteitä otettaessa myös näytteenottosyvyys on valittava huolellisesti näytteenoton tarkoituksen perusteella. (Mäkelä et al. 1992) Ympäristönäytteistä mitataan näytteenottopaikalla lämpötila, ph ja sähkönjohtavuus kannettavalla kenttämittarilla. Näytteiden, joita ei suodateta, kestävöinti suoritetaan välittömästi näytteenoton suorittamisen jälkeen näytteenottopaikalla. Suodatettavien näytteiden suodattaminen ja kestävöinti suoritetaan kenttälaboratoriossa. 2.3 Pohjavesiputket ja matalat kallioreiät Pohjavesiputkien vesinäytteet otetaan avoimista rei'istä pienen halkaisijan omaavan uppopumpun (esim. Grundfoss MPl) avulla. Pohjavesiputkia pumpataan mahdollisuuksien mukaan siiviläosuuden yläpuolelta. Esipumppausajan ennen varsinaista vesinäytteenottoa tulee olla vähintään kaksi tuntia. Pohjavesiputkien esipumppaus- ja vesinäytteenottopumppaus on kuvattu Posivan työohjeessa TYÖ (Mäntynen 2002). Matalien kallioreikien vesinäytteet otetaan avoimista rei'istä pienen halkaisijan omaavan pumpun avulla. Useimpien uppopumppujen käyttäminen on mahdotonta, koska reikien halkaisija on ainoastaan 46 mm. Kallioreikien pumppaukset suoritettiin syksyllä 2001 sarjaan kytketyillä pilssipumpuilla. Pumppaus onnistui niitä käyttämällä hyvin, mutta pumppujen kesto on rajallinen, koska ne eivät ole tarkoitettu jatkuvatoimiseen pumppaamiseen. Pumppujen etuna on se, että ne toimivat 12 V jännitteellä, joten ne eivät tarvitse aggregaattia toimiakseen. Myös pohjaventtiilipumpun käyttäminen on mahdollista. Mikäli kallioreikien edellisestä vesinäytteenotosta on kulunut yli vuosi, Posivan kenttähenkilöstö suorittaa kohteiden esipumppauksen, jolloin tarkkaillaan veden tuottoa, riittävyyttä pohjaveden pinnan korkeuden avulla sekä ulkonäköä (sameus, väri, haju). Esipumppaus suoritetaan erillisten ohjeiden mukaisesti, jotka laatii pohjavesikemiasta vastaava tutkimuskoordinaattori. Näytteenottopäivänä, ennen vesinäytteiden ottoa, pohjavettä pumpataan korkeintaan reiän tuottoa vastaavalla virtausnopeudella vähintään kaksi tuntia ja samalla mitataan veden sähkönjohtavuus, ph ja lämpötila. Pumppausta ja tarkkailumittauksia (puolen tunnin välein) jatketaan, kunnes tulokset osoittavat pohjaveden koostumuksen vakiintuneen ja vesi on kirkastunut. Mikäli vettä ei saada kirkastumaan, eikä kenttämittausarvoja tasoittumaan, vesinäytteenotto suoritetaan 4 tunnin esipumppauksen jälkeen. Epästabiilista näytteenottotilanteesta on tehtävä merkintä näytteenoton yhteydessä täytettävään seurantalomakkeeseen. Epäedustavan näytteen analyysiohjelmasta on myöskin neuvoteltava erikseen pohjavesikemiasta vastaavan tutkimuskoordinaattorin kanssa. Pohjavesiputkista ja matalista kalliorei'istä näytteet kerätään suoraan näytteenottolinjasta näytepulloihin, jotka huuhdotaan näytevedellä 3 kertaa ennen varsinaisen näytteen keräämistä. Poikkeuksena happopestyt näytepullot, joihin näyte kerätään suoraan. llman hapelle ja hiilidioksidille herkkien parametrien ( esim. alkaliteetti ja

14 asidi teetti, S 2 -kob Fe 2 +, öc-13 ja C-14) osalta noudatetaan kunkin parametrin yksityiskohtaisia näytteenotto-ohjeita tai näytteenottomenetelmistä sovitaan erikseen pohjavesikemiasta vastaavan tutkimuskoordinaattorin kanssa. Sulfidinäytteet otetaan joko käyttämällä typetettyä Posivan on-line suodatussysteemiä tai johtamalla vesi silikoniletkulla lasisen hiostulpallisen näytteenottopullon pohjalle. Pullon annetaan täyttyä yli ja veden virrata kunnes pullon tilavuus tulee vaihdettua vähintään kolme kertaa. Pullo suljetaan siten että pulloon ei jää ilmakuplia. Näyte kestävöidään välittömästi. Alkaliteetti ja asiditeetti näytteet kerätään omalla on-line suodatuslaitteistolla. Isotooppien näytteenotto-ohjeita käsitellään luvussa 10. Pohjavesiputkien ja matalien kallioreikien pohjavesinäytteet suodatetaan ja kestävöidään kenttälaboratoriossa analyysiohjelman ja ohjeistuksen kohdan 8.4 mukaisesti. Erityisesti on huomattava, että happopestyyn pulloon metallimäärityksiä varten kerättyjä vesinäytteitä täytyy käsitellä välineillä, jotka ovat myöskin happopestyjä. Lisäksi on kiinnitettävä erityistä huomiota näytepullojen materiaaleihin esim. DOC-näytteitä ei saa kerätä muovipulloihin. 2.4 Huuhteluvesikaivot Pohjavettä pumpataan ennen näytteenottoa 15 min ajan. Näytteet otetaan kaivon uppopumppuun liitetyn vesijohdon hanasta. Vesinäytteistä mitataan näytteenottopisteellä lämpötila, ph ja sähkönjohtavuus kannettavalla mittarilla. Näytteiden suodattaminen ja kestävöinti suoritetaan mahdollisimman nopeasti kenttälaboratoriossa. 2.5 Kairanreiät Kairanreikien pohjavesinäytteiden otto suoritetaan käyttämällä tarkoitusta varten kehitettyjä vesinäytteenottomenetelmiä. Monitulppalaitteistolla varustetuista rei'istä vesinäytteenotto suoritetaan käyttämällä Vesitin-pumppua. Avoimista kairanrei'istä näytteenotto suoritetaan joko 1-2 tulppaa käyttämällä kalvopumpulla (Rouhiainen et al. 1992) tai kalvopumppuun liitettävällä paineellisen vesinäytteen ottoon tarkoitetulla vesinäytteenottolaitteistolla, PA VElla (Ruotsalainen et al. 1996a). Kairanreiästä otettavien vesinäytteiden ottoa edeltää pitkä, keskimäärin 3-5 viikkoa kestävä esipumppausjakso. Esipumppausjakson tavoitteena on saada mahdollisimman hyvin vettä johtavassa raossa liikkuvaa pohjavettä edustava vesinäyte. Pohjaveden ominaisuuksia seurataan pumppausjakson aikana kenttämittausten sekä natriumfluoresiininalyysin avulla. Kenttämittausten (liuennut happi, ph, Eh, sähkönjohtavuus ja lämpötila) avulla voidaan seurata pohjavedessä pumppauksen aikana mahdollisesti tapahtuvia muutoksia. Kun kenttämittausarvoissa ei enää havaita merkittäviä muutoksia, voidaan olettaa että tilanne tulppavälillä on stabiili ja näytteenotto voidaan suorittaa. Natriumfluoresiini on orgaaninen väriaine, jota käytetään kairauksen aikana huuhteluveden merkkiaineena. Pohjavesinäytteen natriumfluoresiinipitoisuuden perusteella voidaan arvioita näytteessä mahdollisesti jäljellä olevan huuhteluveden määrää. Vesinäytteet otetaan esipumppausjakson päätyttyä kenttämittauslaitteiston näytteenottolinjasta. Näytteenottolinja on asennettu niin, että näytevesi ei kierrä näytteenoton

15 10 aikana monitoro1v1en elektrodien kautta, vaan se voidaan ohjata suoraan on-line suodatuslaitteistolle tai näyteastioihin ja -pulloihin. Vesinäytteiden suodatus tapahtuu on-line laitteistolla kairanreiällä. Näytteiden puuotus ja kestävöinti suoritetaan kenttälaboratoriossa välittömästi näytteenoton päätyttyä. Osa näytteistä (H-3, H-2, 0-18, Rn-222, S-34(S04), 0-18(S04), USE, alkaliteetti, S 2 -tot) otetaan suoraan omaan astiaansa. Yksityiskohtaiset näytteenotto-ohjeet eri parametreille on esitetty luvuissa 9 ja 10. On-line suodatuslaitteistot typetetään kenttälaboratoriossa ennen näytteenottoa, jotta ilmakontaminaatiolle herkkien t_;arametrien kontaminoituminen voidaan estää. Ne muuttujat (alkaliteetti, asiditeetti, Fe +' Fe(tot)' Br, F, NH4, S0 4, Cl, P04, N02, N0 3 sekä S 2 -), jotka kärsivät pitkästä viiveestä näytteenoton ja laboratorioanalyysin välillä, määritetään kenttälaboratoriossa välittömästi näytteenoton jälkeen. Analyysiohjelman laajuus määritellään aina etukäteen toimeksiantokohtaisesti. Samassa yhteydessä sovitaan muista mahdollisista erityisohjeista, jotka koskevat vesinäytteenoton suorittamista.

16 11 3. VESINÄ YTTEENOTTOLAITTEISTOJEN KÄYTTÖ 3.1 Sadantanäytteiden kerääjä ja näytteiden käsittely 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 ohjeet (Ruotsalainen 1994, 1998). Sadevesi- ja luminäytteet otetaan lumimittauksissa käytetyltä aukealta lumilinjan pisteeltä tai sauva-asemalta, siten, että puista ei pääse tippumaan roskia näytteeseen. Näytteiden oton suorittaa Posivan kenttähenkilöstö. Näytteenottimena on puhdas muovi- 2 kalvo. Jos lunta tulee 1 cm kerros, yhden litran näytettä varten riittää periaatteessa 1 m suuruinen kalvo. Käytännössä näytevettä tarvitaan myös näytepullojen ja seerumiputkien huuhteluun, joten sadevettä on kerättävä yhteensä 2,5 1 ja vastaavasti luminäytettä tätä vesimäärää vastaava määrä. Näytteen keruukalvo pingotetaan maahan pystytettyjen tukikeppien varaan. Siihen saadaan koveruutta keskikohtaan kiinnitetyn suppilon ja sen alapuolella olevan keruuastian avulla. 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 pitkä jaksoista, lumi- tai vesisadetta. Muovikalvolie satanut lumi tai sade kerätään puhtaaseen näyteastiaan. Luminäyte kerätään suurempaan astiaan ja sulatetaan huoneenlämmössä. 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 kenttäpäällikölle tarvittavat, valmiiksi etiketeillä varustetut näyteastiat Näytepullot päällystetään etukäteen alumiinifoliolla. H-3-näytepullot täytetään niin täyteen kuin mahdollista. Hioskorkki laitetaan varovasti paikoilleen niin, että vesi tulee yli. Tämän jälkeen tarkastetaan, ettei pulloon ole jäänyt ilmakuplia. Näytteet lähetetään ensisijaisesti analysoitavaksi GTK:lle (Geologian tutkimuskeskukselle ). GTK:lle analysoitavaksi lähetettävä H-2/0-18 näyte kerätään 100 ml Nalgene-muovipulloon niin, että pulloon jää mahdollisimman vähän ilmaa. Jos H-2 ja 0-18 näytteet lähetetään rjaan (IFE) analysoitaviksi, toimitaan alla olevan ohjeen mukaan. Pienten H-2- ja 0-18-näytteiden lasisten seerumiputkien kumikorkit lävistetään injektioneulalla siten, että neulan kärjessä oleva pieni aukko näkyy selvästi korkin alapinnalla. Sitten näyteputki täytetään sulaneella luminäytteellä pipetin avulla siten, että putken suulle jää kupera nestepinta. Sen jälkeen kumikorkki

17 12 neuloineen asetetaan putken suulle ja painetaan samalla hieman kiertäen mahdollisimman syvälle. Lopuksi injektioneula irrotetaan varovasti korkista. Neula mahdollistaa korkin alle jäävän ilman poistumisen. Lopuksi tarkastetaan ettei putkeen jäänyt ilmaa. Sadevesi-ja luminäytettä tarvitaan analyysejä ja varanäytteitä varten seuraavat määrät: Taulukko 3-1. Tarvittavat näytemäärät ja -astiat. Näyte Astia lkm Näytekoko Laboratorio Muuta huomioitavaa (1) H-2, 0-18 Nalgene- 2 0,1 GTK Näytepullo mahdollisimman pullo täyteen. Säilytetään li ääkaapissa. H-2, 0-18 Seerumi- 4 0,01 IFE Näyteputki mahdollisimman putki täyteen. Säilytetään l1 ääkaapissa. H-3 Tumma 2 1,0 W aterloo tai Näytepullo mahdollisimman lasipullo Hollanti täyteen. Säilytetään l1 ääkaapissa. 3.2 V esinoutimet 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. Limnos-noutajaa käytetään samalla tavalla kuin Ruttner-noutajaa. Avoin pullonoudin upotetaan suu alaspäin noin cm vedenpinnan alapuolelle, jonka jälkeen pullo käännetään. Pullo huuhdellaan näytteenottopisteen vedellä ennen näytteiden ottamista. Pulloa voi tarvittaessa liikutella vaakasuunnassa. Mikäli näytteenottoa ollaan suorittamassa virtaavasta vedestä, pullon suu käännetään virtaa vastaan. (Mäkelä et al. 1992) 3.3 Kairanreikien vesinäytteenotossa käytettävät laitteet Yleistä Kairanreikien vesinäytteenotoissa käytetään pääsääntöisesti kahta eri menetelmää sen mukaan onko kyseessä vesinäytteenotto monitulpatusta kairanreiästä vai avoimesta kairanreiästä. Monitulpatuista rei' istä vesinäytteenotto suoritetaan käyttämällä vuonna 1993 kehitettyä vesinäytteenottolaitteistoa. Se koostuu kairanreikään asennettavasta

18 13 kalvopumpusta, ns. Vesitin-pumpusta ja sen ohjaukseen tarvittavista sähkö- ja painetyppilaitteista. Toimintakuntoisia vesitin-pumppuja on olemassa kaksi kappaletta. Avoimista kairanrei' istä vesinäytteet otetaan käyttämällä P A VB-laitteistoa, johon kuuluu vedellä pullistettavat kumitulpat, kalvopumppu sekä varsinainen vesinäytteenottolaitteisto, joka sisältää 3 painesäiliötä sekä venttiilit laitteiston toiminnan ohjaamista varten. Painesäiliöihin kerätään paineeilisia vesinäytteitä pääasiassa kaasu- ja mikrobianalyysejä varten. Myös ilmakontaminaatiolle herkkien parametrien (esim. S 2 -tot ja Fe 2 +) analysointi paineeilisista vesinäytteistä on mahdollista. PA VE-laitteistosta voidaan tarvittaessa erottaa varsinainen vesinäytteenottolaitteisto, jolloin saadaan vesinäytteet ainoastaan maan pinnalle pumpatusta vedestä. Edellä mainittuihin vesinäytteenottolaitteistoihin voidaan kytkeä kenttämittauslaitteisto, jolla voidaan seurata jatkuvatoimisesti hapetus-pelkistys- eli redox-potentiaalia, ph:n, sähkönjohtavuuden ja liuenneen hapen arvoja sekä näyteveden lämpötilaa. Kenttämittauslaitteistojen uudistustyöt aloitettiin vuonna 1998, jolloin valmistui ensimmäinen uuden mallinen kenttämittauslaitteisto (Mäntynen ja Tompuri 1999). Kaksi seuraavaa kenttämittauslaitteistoa valmistuivat vuosina 1999 ja 2002 (Mäntynen 1999). Uudet kenttämittauslaitteistot on varustettu suolaisten vesien mittaamiseen soveltuvilla elektrodeilla sekä ppb-tason happimittareilla. Lisäksi laitteistojen rakentamisessa on pyritty ottamaan huomioon kentällä vallitsevat olosuhteet, jotka kuormittavat laitteistojen sähköliitoksia. Kenttämittaukset on suojattu jatkuvana typpikaasun virtauksella ilmakontaminaation ehkäisemiseksi Monitulpattujen kairanreikien vesinäytteenotto V esitin-pumpulla Vesitin-pumppu muodostuu vedellä pullistettavasta kumikalvosta sekä sen ylä- ja alapuolella olevista kumitulpista. Kumitulpat on valmistettu erikoiskumista ja ne ovat noin 25 cm pituisia. Varsinainen pumppuosa on tulppien välissä. Se on pituudeltaan noin metrin mittainen ja valmistettu samanlaisesta kumista kuin tulpatkin. Pumpun maksimituotto on noin 110 ml/sykli. Pumpun molemmin puolin on takaisku venttiilit, jotka taukovaiheen aikana mahdollistavat reiässä olevan veden nousun tulppien väliin ja toisaalta estävät yläpuolella olevan veden virtaamisen takaisin reikään. Pumppu toimii typpikaasulla ja sen täyttö- ja tyhjennysaikoja säädetään ajastimella. 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 maan pinnalle ohuessa letkussa, joka on paksumman, vesitäytteisen letkun sisällä. Vesitin-pumppu on raumalaisen Lapela Oy:n kehittämä ja valmistama. Pumpun rakenne on kuvattu liitteessä 1 (Ruotsalainen et al. 1996b, 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.

19 14 Pohjavesi pumpataan reiästä 0 6 mm polyamidiputkella, jonka päällä on toinen muoviputki ns. suojaputki. Näiden kahden putken väli on vesitäytteinen happikontaminaation ehkäisemiseksi. V esinäyteletkun lisäksi vesinäytteen otossa tarvitaan myös kaksi muuta polyamidiputkea. Näistä toinen putki on tulppien pullistuskaasua varten ja toinen pumpun työpainetta varten. Pumppausputken yläpäässä on hana, jolla vesi voidaan ohjata joko mittauskennostoon tai näytteenottoastiaan. Pumpun ja tulppien tarvitsema paine saadaan maanpinnalla olevasta typpipatterista. Pullopaine alennetaan paineenalennusventtiilillä tulppien vaatimalle tasolle ja edelleen säätöventtiilillä pumpun vaatiman käyttöpaineen tasolle. 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 tulevan työpaineen ja pumppuun kerääntynyt vesi työntyy näytevesiletkuun. Taukovaiheen aikana työpaineletku kytketään ympäröivään atmosfääriin, pumpussa oleva typpipaine vapautuu ja vesi alkaa virrata reiästä pumppuun. Vesi pumpataan maan pinnalle joko suoraan näytepulloihin tai kenttämittauslaitteistoon jatkuvatoimiseen monitorointiin Avoimen kairanreiän vesinäytteenotto kaksoistulppalaitteistolla ja paineeilisella vesinäytteiden ottimella (P A VE) Paineellisten vesinäytteiden ottimeen eli PA VE-laitteistoon kuuluu kaksoistulppalaitteisto, kalvopumppu ja näytteenotto-osa, johon kuuluvat kolme paineastiaa venttiileineen ja paineena säädettävä ohjausventtiili, joka edelleen koostuu painesylinteristä ja kolmesta palloventtiilistä. Kaksoistulppalaitteisto muodostuu kahdesta vedellä paisutettavasta kumitulpasta ja niiden välissä olevasta kannatintangosta tai -tangoista, joiden avulla säädetään näytteenottovälin pituus. Näytteenottovälin pituus voi vaihdella välillä 1,5-10 m. Myös pienempien kuin 1,5 m tolppavälin käyttäminen on mahdollista, mutta silloin laitteiston asentaminen reikään oikealle syvyydelle on hankalaa vaijerin venymän takia. V enymän arvioimiseen liittyy epävarmuutta, joka tekee todellisen syvyyden arvioinnin vaikeaksi. Suurimman tolppavälin käyttö antaa enemmän liikkumavaraa asennusvaiheessa. Veden paineen avulla tulpat tiivistetään reiän seinämiä vasten, jolloin niiden väliin jää muusta reiästä erotettu näytteenottoväli. Tulpat pullistetaan noin 5 bar:in paineena. Paineastioiden tilavuodet vaihtelevat välillä ml ja niissä on männällä erotettuna näyteosa ja vastapaineakku. Paineastioiden käsiventtiilien avulla tapahtuu paineastioiden kaasuhuuhtelut ja tyhjöön imu laitteiston valmisteluvaiheessa sekä paineastioiden sulkeminen vesinäytteenoton suorittamisen jälkeen ennen niiden irrottamista laitteistosta. Edelleen venttiilien tehtävänä on niiden sulkemisen jälkeen pitää näyte paineistettuna. Ohjausventtiilin avulla säädetään kiertääkö vesinäyte paineastioiden ohi vai niiden kautta.

20 15 Näytteenottovälistä on putkiyhteys kalvopumpulle, jonne vesi pääsee nousemaan omalla paineellaan. Pumpulta vesinäyte pumpataan sykleittäin letkua pitkin ylös vuoroin pullistamaha ja supistamalla pumpun kaivoa. Pumppu toimii joko veden paineelia tai veden ja typpikaasun yhdistelmällä aiheutetulla paineella. Pumpun työpaine säädetään mittausvälistä riippuen 6-10 bar:iin. Pumpusta riippuen maksimituotto on yleensä välillä 0,7-1,0 1/sykli. Käytettävästä pumppausmenetelmästä riippuen pumppauksen ohjausyksikkö on mittarikaapistossa tai käytössä on erillinen ohjausyksikkö. Ohjausyksiköstä pumpun toimintaa säädetään ajastimella toimivan magneettiventtiilin välityksellä. Kalvopumpun ja tulppalaitteiston välissä sijaitsee PA VB-laitteiston näytteenotto-osa. Laitteiston periaatekuva on liitteenä 2. PA VB-laitteiston käyttökuntoon saattamisvaiheessa paineastiat, venttiilit ja putkistot huuhdellaan Ar- tai N 2 -kaasulla. Tämän jälkeen paineastioiden näyteosiin imetään tyhjö ja vastapaineakun puolelle säädetään argon- tai typpikaasulla pieni vastapaine. Vastapaineakun puolella voidaan vastapainekaasujen sijaan käyttää vaihtoehtoisesti myös tyhjöä, jolloin vältetään näytteen mahdollinen kontaminoituminen vastapainekaasulla. Paineellisten vesinäytteiden otossa PA VB-laitteisto lasketaan suunniteltuun tulppaväliin. Bsipumppauksen aikana pohjavesi ohjataan paineastioiden ohi läpivirtauskennostoon. Vesinäytteenoton jälkeen PAVBn ohjausventtiili avataan nostamalla tulppien paine bar:iin, jolloin tutkimussyvyyden paineen omaava pohjavesi virtaa painesäiliöihin. Painesäiliöitä huuhdellaan vähintään kolme kertaa niiden tilavuutta vastaavalla vesimäärällä. Ohjausventtiili sulkeutuu, kun tulppien paine päästetään pois. Tämän jälkeen PA VB-laitteisto voidaan nostaa maanpinnalle ja paineastiat irrottaa käsiventtiilien sulkernisen jälkeen. Paineastiat lähetetään analysoiviin laboratorioihin (yhteystiedot kohdassa 12). PA VB-laitteiston kuvaus ja käyttöohjeet on esitetty yksityiskohtaisesti raporteissa (Mäntynen 2001, Ruotsalainen et al. 1996a) sekä työohjeessa (Alhonmäki et al. 2001a) Kenttämittauslaitteisto Kenttämittauslaitteisto on kytkettävissä mihin tahansa vesinäytteenottolaitteistoon. Maan pinnalle pumpattu vesi voidaan helposti ohjata kenttämittauslaitteistolle ainoastaan käyttämällä sopivaa liitintä, jolla näyteletkun kiinnittäminen kenttämittauslaitteistoon onnistuu. Kenttämittauslaitteisto koostuu kahdesta yksiköstä, sähkökaapista ja typpikaapista. Sähkökaapissa sijaitsee mittarit, tallennuslaitteisto, tarvittavat kytkennät sekä pumppauksen ohjausyksikkö. Mittareina käytetään Yokogawan vahvistimia, lukuunottamatta sähkönjohtavuus- (kenttämittauslaitteistot 1999 ja 2002) ja happimittauksia. Sähkönjohtavuusmittarina on Kemotron ja happimittarina Sigma Typpikaapissa sijaitsevat läpivirtauskennostot elektrodeineen sekä kiertovesipumppu. Kenttämittauslaitteistolla voidaan suorittaa ph:n, sähkönjohtavuuden, redox-potentiaalin, liuenneen hapen sekä lämpötilan jatkuvatoimiset mittaukset. ph-elektrodina kennostossa on Hamiltonin Polilyte standard-yhdistelmäelektrodi (238410) ja redox-elektrodeina Hamiltonin kultaja platinaelektrodit (Profitrode ). Lämpötila-anturina on Yokogawan Pt100.

21 16 Sähkönjohtavuutta mitataan vuonna 1998 valmistuneessa laitteistossa Yokogawan 4- elektrodisysteemillä (SC42-TP08) ja vuosina 1999 ja 2002 valmistuneissa Kemotronin 4-elektrodisysteemillä (9221). Happielektrodina on Sigma, joka tarvitsee toimiakseen noin 200 ml/min virtauksen. (Mäntynen ja Tompuri 1999, Mäntyneo 1999) Elektrodit on sijoitettu typpikaapissa sijaitseviin läpivirtauskennostoihinsa. Kemotronin johtokykyelektrodin kennon materiaali on ruostumaton ja hapankestävä teräs (316L). Vuonna 1998 valmistuneessa laitteistossa johtokykyelektrodin läpivirtauskennosto on polypropyleeniä. Happielektrodi on sijoitettu myös omaan läpivirtauskennoonsa, joka on valmistettu läpinäkyvästä pieksilasista (Clear Plexiglass). ph- ja Redox-elektrodit sekä lämpötila-anturit on sijoitettu omaan läpivirtauskennostoonsa, joka on valmistettu Pyrex-lasista. Lasikennon rakenne on nouseva, joka edistää kennostoon evakuoituneiden kaasujen poistumista. Läpivirtauskennostojen yhteenlaskettu tilavuus putkituksineen sekä välisäiliöineen on noin ml. (Mäntynen ja Tompuri 1999, Mäntyneo 1999) Maan pinnalle pumpattu vesi ohjataan ensin välisäiliöön, josta se pumpataan kiertovesipumpulla (IW AKI MDG-R2BB24) johtokykykennostoon. Sieltä vesi pumpataan edelleen happielektrodille, jonka jälkeen mitataan ph, redox-potentiaali sekä lämpötila lasisessa läpi virtauskennostossa. Elektrodeilta tuleva signaali menee Fluken Hydra (2625A) dataloggerille. Dataloggeri on 20-kanavainen. Mittausdata siirretään loggerilta automaattisesti tietokoneen kovalevylle joko RS-kaapelia pitkin tai radiomodeemien välityksellä. (Mäntynen ja Tompuri 1999, Mäntyneo 1999) Sähkökaapissa sijaitsevat mittarit sekä dataloggeri tarvitsevat 24 V käyttöjännitteen, joka muodostetaan akkujännitteestä 12/24 V DC/DC-muuntimella. Vuoden 1998 kennostossa Redox-, ph- ja johtokykymittari toimivat 2-johdinperiaatteella, joten virtalähde, mittalaite ja tiedontallenuin ovat samassa virtasilmukassa. Uudemmat Yokogavan mittarit (kennostot 1999 ja 2002), Kemotronin sähkönjohtavuusmittari sekä Sigma happimittarit toimivat 4-johdinperiaatteella, jolloin syöttöjännite ja ulostulosignaali ovat erillisiä virtapiirejä. Happimittarit tarvitsevat 220 V jännitteen, joka saadaan akuista muuntimen avulla. Kaikissa tapauksissa, lukuunottamatta happimittareita ulostulosignaali on 4-20 ma, vastaten mittalaitteen %:n ulostuloa. Signaali muunnetaan jännitteeksi, kytkemällä ennen tallennuslaitteistoa virtapiiriin 150.O:n vastus. Happimittarin ulostulosignaali on 0-1 V vastaten happipitoisuutta V tai vastaavasti lämpötilaa C tai uudemmissa kenttämittauslaitteistossa lämpötilaa 0-50 C. (Mäntynen ja Tompuri 1999, Mäntyneo 1999) Kenttämittauslaitteiston kalibrointi suoritetaan aina uuden mittausjakson alussa, kuitenkin vähintään kerran kuukaudessa. Kalibrointi suoritetaan Posivan työohjeen TYÖ-0-07/98-REV2 (Alhonmäki-Aalonen et al. 2001b) mukaisesti. Kalibroinnin suorittaa Posivan oma ko. tehtävään koulutuksen saanut henkilö tai tehtävään perehdytetty urakoitsija.

22 ~~~~~ Posivan paikallishenkilöstön tehtävät vesinäytteiden otossa Toimenpiteet ennen pohjavesinäytteiden ottoa kairanrei'istä Posivan kenttähenkilökunta huolehtii siitä, että kairanreiällä on tarvittavat laitteet (esimerkiksi vinssi, kela, sääsuoja jne.) ennen vesinäytteenottolaitteiston asentamista kairanreikään. Jos näytteenotto suoritetaan avoimesta kairanreiästä, kenttähenkilöstön tulee varmistua siitä, että kyseessä oleva kairanreikä on auki näytteenottosyvyydelle asti eli kairanreikä on luodattava ennen asennustöitä, mikäli epäillään, että kairanreiässä saattaa olla tukoksia. Lisäksi on tarkastettava, että sähkönsyöttö kairanreiälle on kunnossa. Kairanreiälle on varattava myös typpipatteri pumppujen käyttämistä varten. Posivan kenttähenkilöstä vastaa myös kenttämittauslaitteistojen paikoilleen asennuksesta ennen PAVE-laitteiston tai V esitin-pumpun asennusta. Monitulpattujen kairanreikien näytteenotossa kalvopumppu lasketaan näytteenottosuunnitelman mukaisesti ko. tulppavälin kurkkuputkeen. Vastaavasti paineeilisten vesinäytteiden laitteisto P A VE lasketaan sille suunniteltuun näytteenottosyvyyteen. P A VEn käyttökuntoon saattamisesta vastaa urakoitsija ja siinä noudatetaan Posivan työohjetta (TYÖ-0-19/98-REV3) sekä Posivan pohjavesikemiasta vastaavan tutkimuskoordinaattorin antamia ohjeita. Vesinäytteenotat toteutetaan aina pohjavesikemiasta vastaavan tutkimuskoordinaattorin laatiman suunnittelumuistion ja aikataulun mukaisesti. Läpivirtauskennosto asennetaan mahdollisimman lähelle kairanreiän suuta. PA VBlaitteiston näyteletku suojataan 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 Posivan työohjeen (TYÖ-0-07/98-REV2) mukaisesti. Lopuksi läpivirtauskennosto suojataan riittävällä typpivirtauksella happikontaminaation estämiseksi. Posivan kenttähenkilöstö seuraa pohjaveden pumppausta päivittäin. Seuranta suoritetaan Posivan työohjeen (TYÖ-0-19/98-REV3) mukaisesti. Ohjeessa mainitusta poiketen riittää, että seuranta suoritetaan kerran päivässä. Posivan kenttähenkilöstö huolehtii siitä, että kaikki havaitut laiteviat ilmoitetaan Posivan kenttäpäällikölle (pumppujen toimintahäiriöt, tulppalinjan vuodot, sähkökatkokset jne.), pohjavesikemiasta vastaavalle tutkimuskoordinaattorille (kenttämittauslaitteistoon liittyvät viat) tai Posivan laitevastaavalle. Korjaavat toimenpiteet on suoritettava välittömästi. Pohjavesinäytteiden otosta päätetään kenttämittaustulosten ja natriumfluoresiinianalyysin tuloksen perusteella. Posivan pohjavesikemiasta vastaava tutkimuskoordinaattori päättää kenttämittaustulosten perusteella natriumfluoresiininäytteen ottamisesta ja vesinäytteenoton aloituksesta. Natriumfluoresiininäyte otetaan suunniteltua vesinäytteenottoa edeltävällä viikolla. Posivan kenttähenkilöstö vastaa natriumfluoresiininäytteen ottamisesta ja toimittamisesta analysoivaan laboratorioon. Natriumfluoresiininäyte otetaan Posivan työohjeen TYÖ-0-12/98 (Alhonmäki-Aalonen et al. 2001c) mukaisesti.

23 18 Mikäli pohjavedessä on huuhteluvettä > 2% vesinäytteenoton aloituksesta neuvotellaan pohjavesikemiasta vastaavan tutkimuskoordinaattorin kanssa Toimenpiteet kairanreikien pohjavesinäytteiden oton aikana Vesinäytteiden oton aikana saatetaan tarvita Posivan kenttähenkilöstön apua, esimerkiksi näytepullojen kuljettamisessa kenttälaboratorion ja tutkimusreiän välillä, tai tilavuudeltaan suurten näytteiden keräyksessä. Lisäksi apua saatetaan tarvita typpipullojen käsittelyssä sekä liitosten tekemisessä Toimenpiteet pohjavesinäytteiden oton jälkeen Kun tulppavälin pohjavesinäytteet on otettu, kenttähenkilöstö kirjaa vielä muistiin kenttämittauslukemat ennen pumppauksen lopettamista. Kenttämittausten tallennus lopetetaan painamalla Stop Hydra-ikonia tietokoneen kuvaruudulla. PA VE-näytteenotossa ohjausventtiili avataan nostamalla tulppien paine bar:iin ja veden annetaan virrata P A VEn paineastioiden läpi vähintään niin kauan, että vesi on ehtinyt vaihtua säiliöissä kolme kertaa. Nykyinen ohjausventtiili on rakenteeltaan sellainen, että se mahdollistaa usean tunnin huuhteluajan säiliöille. Pitempi huuhteluaika parantaa vesinäytteiden edustavuutta, joten suositeltavaa on, että paineastioita huuhdellaan useita tunteja. Tämän jälkeen ohjausventtiili suljetaan päästämällä tulppapaine pois, pumppaus lopetetaan, laitteisto nostetaan ja puretaan. Paineastioiden käsiventtiilit suljetaan ja astiat lähetetään hyvin pakattuina analysoiviin laboratorioihin (Yhteystiedot kohdassa 12). Paineastioiden mukaan liitetään esitäytetty suomen tai englanninkielinen laboratorion tarkastuspöytäkirja. Tarkastuspöytäkirjat palautuvat tyhjennettyjen säiliöiden mukana Lapela Oy:öön ja pohjavesikemiasta vastaavalle tutkimuskoordinaattorille. Työvaiheissa noudatetaan työohjetta (TYÖ-0-19/98-REV3). Kenttämittausten manuaaliset tallenteet toimitetaan Excel-taulukkona Posivan pohjavesikemiasta vastaavalle tutkimuskoordinaattorille. Kenttämittauslaitteistot sekä tulpat ja pumppu siirretään näytteenottosuunnitelman mukaisesti seuraavalle kairanreiälle. Jos seuraavaa pumppausjaksoa ei aloiteta heti, on kenttähenkilöstön huolehdittava siitä, että kenttämittauslaitteistot säilytetään kuivassa varastossa. Kenttämittauksista vastaava henkilö puhdistaa läpivirtauskennostot ja elektrodit vedellä. Elektrodit säilytetään työohjeen (TYÖ-0-07 /98-REV2) mukaisesti Ympäristön vesinäytteiden otot Posivan kenttähenkilöstöä saatetaan tarvita myös ympäristönäytteiden otossa. Talouskäytössä olevien porakaivojen omistajilta pyydetään lupa näytteenottoon. Kuurokohtaisten sadevesi- ja luminäytteiden ottaminen onnistuu vähimmällä viiveellä kenttähenkilöstön toimesta. He myös sulattavat ottamaosa luminäytteet Kenttähenkilöstö puuottaa kaikki sadantanäytteet ja postittaa ne viipymättä analysoiviin laboratorioihin.

24 19 Kenttähenkilöstö esipumppaa Ja seuraa pohjavesiputkien Ja matalien kallioreikien kenttäparametrej ä. 3.5 V esinäytteenottolaitteistojen toimintahäiriöt V esinäytteenotossa ilmenneet ongelmat, virhekoodit ja korjaavat toimenpiteet kirjataan kenttämittauslomakkeelle. Ongelmatilanteista raportoidaan myös Posivan kenttäpäällikölle, laitevastaavalle tai pohjavesikemiasta vastaavalle tutkimuskoordinaattorille. Pumppauksen toimintaan ja läpivirtauskennoston vesikiertoon liittyvät yleisimmät ongelmat Pohjaveden tulo lakkaa: Tulppavälin rakojen vedenjohtavuus on liian pieni pumppaustehoon nähden. Tällöin pidennetään täyttöaikaa. Jos tämä ei auta, päästetään paine pois tulppalinjasta. Tulpat pullistetaan uudelleen noin minuutin kuluttua. Tällöin tulppavälille saadaan vettä, joka nousee pumppuun ja sen tuotto nousee hetkellisesti. Näin voidaan varmistua pumpun toiminnasta. Jos veden tulo pienenee heti tulppien pullistamista seuraavien pumppussyklien jälkeen ja loppuu sitten kokonaan, vedenjohtavuus tulppavälillä on liian pieni, eikä vesinäytteitä voida ottaa. Yleensä tulppavälin heikko tuotto havaitaan välittömästi asennusvaiheessa. Typpikaasu on loppunut tai pumpulle tnenevä työpaine on liian pieni. Mikäli typpi on loppunut kaasupatteri vaihdetaan uuteen. Kaasupattereiden vaihdosta vastaa Posivan kenttähenkilöstö. Mikäli työpaine pumpun työpaineletkussa on liian pieni, työpaine tulee nostaa sähkökaapissa sijaitsevalla paineenalennusventtiilillä normaaliin tasoon, joka riippuu pumpun asennussyvyydestä, pohjaveden pinnan korkeudesta sekä pumpattavan pohjaveden tiheydestä. Työpaineen muutoksista on aina neuvoteltava ensin Lapela Oy:n Esa Aallon kanssa. Tulppien paine on laskenut, jolloin pohjavesi purkautuu tulppien ja pumppausvälin yläpään putken välistä (V esitin-pumppu). stetaan tulppapainetta, jonka olisi oltava vähintään pumpun työpaineen suuruinen. Tulppien typpikaasuventtiili kannattaa yleensä pitää kiinni, koska tulpan mahdollisesti rikkoutuessa koko siihen yhteydessä oleva typpimäärä voi purkautua venttiilin kautta. P A VE-näytteenotossa tulppien paineen laskeminen lisää yleensä tuottoa, koska tulppavälille pääsee reiässä seisovaa vettä. PA VB-laitteiston tulppien painetta nostetaan painepumpulla käyttämällä vettä. PA VEnäytteenotossa tulppien painetta ei saa nostaa yli 5 bar:in, sillä PA VE-venttiili voi avautua. Pumpun alapään takaiskuventtiili ei pidä, vaan pohjavesi kulkee edestakaisin tulppavälin ja pumpun välillä. Pumppu nostetaan ylös ja takaiskuventtiili lähetetään korjattavaksi Lapela Oy:öön.