Edustava näytteenotto ja laadunvarmistus 1
Sanoma pähkinänkuoressa Tarkkailun tai näytteenoton tavoitteet määritetään Tunnistetaan virhelähteet ja sudenkuopat Hallitaan virhelähteet tehokkaalla laadunvarmistuksella Varmistetaan ja todetaan laaduntarkkailulla että laadunvarmistus toimii 2
Sisällön pääasiat 1. Näytteenoton peruskäsitteitä 2. Näytteenotto- ja tarkkailusuunnitelma 3. Näytteenoton epävarmuustekijöitä 4. Näytteenoton epävarmuuden arviointi 5. Mittausepävarmuuden huomioiminen tulosten tulkinnassa 6. Laadunvarmistus 3
Näytteenoton tavoitteita näytteenotto suunnitellaan vastaamaan tavoitteita mahdollisimman hyvin kohdetta edustavat näytteet näytteenotto on riittävän kattavaa näytettä on riittävästi määrityksiä varten näytteet eivät muutu näytteenoton ja analyysin välissä näytteenotto on toistettavissa 4
Tutkimusketju Tavoitteet/Suunnitelma Valmistautuminen Näytteenotto Analyysi Tulosten tulkinta Johtopäätökset Toimenpide-ehdotukset Näytteenottajalla suuri vastuu näytteen edustavuudesta ja koko tutkimuksen onnistumisesta! 5
Näytteenottoketju näytteenoton suunnittelu ja näytteenotto-ohje valmistelut näytteenotto näytteen suodatus näytteen kestävöinti näytteen merkitseminen laaduntarkkailunäytteet näytteenottopöytäkirja poikkeamien kirjaus näytteen kuljetus (näytteen säilytys) tiedon välittäminen laboratorioon välineiden puhdistus ja huolto 6
1. NÄYTTEENOTON PERUSKÄSITTEITÄ 7
Näytteenoton peruskäsitteitä Tarkkuus ja Oikeellisuus sekä Toistettavuus Satunnainen virhe ja Systemaattinen virhe Yksittäisnäyte, osanäyte, kokoomanäyte Näytteenottomalli Validointi Edustava näyte 8
Tarkkuus ja virheet Mittauksen tarkkuuden määrittävät oikeellisuus ja toistettavuus Mittausten oikeellisuus: Useista mittauksista saatujen tulosten keskiarvon yhtäpitävyys mitattavan suureen sovitun tosiarvon (oikean arvon) kanssa Oikeellisuus kuvaa systemaattista virhettä Pysyy mittausta toistettaessa vakiona tai muuttuu säännönmukaisella tavalla Mittausten toistettavuus: Toisistaan riippumattomien tunnetuissa olosuhteissa saatujen mittaustulosten keskinäinen paikkansapitävyys Toistettavuus kuvaa satunnaisvirhettä Aiheutuu useista, usein riippumattomista tekijöistä Noudattaa usein normaalijakaumaa Ehder, T. (2005) Kemian metrologian opas. MIKES-metrologia J6/2005 9
Normaalijakauma eli Gaussin käyrä 10
Satunnaisvirhe ja systemaattinen virhe 11
Yksittäisnäytteet yksittäisnäyte edustaa vain esim. sitä kohtaa maaperässä tai sitä ajankohtaa päästöstä mistä se on otettu pieni yksittäisnäytteiden määrä voi johtaa vääriin päätelmiin eikä näytteenotto tällöin ole edustava sopii parhainten kohteisiin missä pilaantuneisuushistoria tai päästön koostumus ovat tiedossa haihtuville yhdisteille suositellaan yksittäisnäytteitä Kokoomanäytteet antaa edustavan arvion haitta-ainepitoisuuden keskiarvosta kohteesta tai päästölähteestä tulos edustaa suurempaa alaa/määrää/tilavuutta/aikaa pitoisuushuiput voivat jäädä toteamatta kokoomanäyte muodostetaan useista osanäytteistä; mitä enemmän osanäytteitä sitä edustavampi kokoomanäyte kokoomanäytteeksi yhdistettävillä osanäytteillä tulee olla sama tilavuus kokoomanäytteet on sekoitettava huolellisesti 12
Näytteenotto jätevesistä Yksittäis- tai kertanäyte hetkellinen veden laatu kuormitushuippujen selvittäminen sopii jos veden laatu ei suuresti vaihtele Kokoomanäyte tuloksena tietyn ajanjakson keskiarvo pitoisuushuiput jäävät havaitsematta sopii hyvin kohteisiin missä veden laadussa suuret vaihtelut virtaaman tai ajan suhteen 13
Näytteenottomalli ja pisteverkko Systemaattinen otanta Satunnaisotanta Tietoon perustuva otanta Lähde: SYKE: Hyvät käytännöt pilaantuneiden maiden kenttätutkimuksissa, 14
Validointi Validointi on menetelmä jolla varmistetaan että näytteenottotekniikka/laite/mittari sopii aiottuun käyttötarkoitukseen ja täyttää sille asetetut vaatimukset Pohjavesinäytteenotto tekniikoiden vertailu ( esim. letkupumppu, uppopumppu, noudin) normaali havaintoputken huuhtelu/hidasvirtaustekniikka (low flow) Maaperänäytteet näytteenottimen vertailu haihtuvien hiilivetyjen näytteenotto/kestävöinti Kenttämittareiden soveltuvuus kohteeseen tutkimusvaiheessa kenttämittarilla saatujen tulosten vertailu laboratorioanalyysi-tuloksiin (kalibrointi) 15
Edustava näyte Näytteen edustavuus on hyvä, jos näytteen pitoisuus vastaa hyvin tutkittavaa kohdetta (poikkeama todellisesta pitoisuudesta pieni ) Edustavuus määräytyy tavoitteiden ja tulosten käytön mukaan Näytteenoton virhe (epävarmuus), eli mittaustuloksen poikkeama todellisesta arvosta määrittää käytännössä näytteiden edustavuuden Näytteenoton virhe aiheutuu suurelta osin näytteenottokohteen heterogeenisuudesta eli tutkittavan ominaisuuden, kuten haitta-aineen pitoisuuden vaihtelusta tutkittavassa ympäristössä paikan tai/ja ajan suhteen Näytteenottopisteiden (näytteenotto-strategian) valinta on edustavan näytteenoton tärkein vaihe Tulosten tulkinta edellyttää aina tietoa näytteen edustavuudesta Jotta näytteenotto voi olla edustava, näytteenottosuunnitelman tulee sisältää laadunvarmistusmenettelyn, jolla näytteenoton virhe voidaan arvioida ja tulosten luotettavuutta osoittaa 16
Tavoitteet ja edustava näyte Maa-aineskasan haitta-ainepitoisuudet Keskipitoisuus: kokoomanäyte (700 mg/kg) Vaihtelu kohteessa: 5 erillistä näytettä (680 mg/kg ± 410 mg/kg) 270 mg/kg 1300 mg/kg 560 mg/kg 400 mg/kg 870 mg/kg 17
Esimerkki Kokonaismäärä 20 000 kg Kokoomanäyte 5 kg (0,025 %) Laboratorionäyte 1 kg Analyysi 0,5 g (0,0000025 %) 18
NÄYTTEENOTTO JA TARKKAILUSUUNNITELMA 19
Näytteenoton kriittiset vaiheet Tavoitteiden määrittäminen ja suunnitteluvaihe Kenttätutkimus ja näytteenotto Näytteenoton epävarmuustarkastelu 20
Näytteenottosunnitelma Näytteenottosuunnitelmassa (sampling plan) määritetään strategia, millä varmistetaan että kohteesta otetaan edustava näyte/edustavat näytteet Näytteenottosuunnitelmassa tutkimuksen tavoitteet muutetaan käytännöllisiksi toimintaohjeiksi näytteenottajalle Toimintaohjeen avulla näytteenottaja ottaa ne näytteet, jolla täytetään tutkimuksen tavoitteet ja viime kädessä hankkii tulosten tulkitsijalle tarvittavaa tietoa tutkittavasta kohteesta Hyvin näytteenottosuunnitelman perustana on riittävän tarkka käsiteellinen malli kohteesta Suunnitelman laatijan on huomioitava kaikkia osapuolia 21
Näytteenottosunnitelma Laatijalla pitää olla käytännön kokemusta näytteenotosta ja hänen pitää olla tietoinen tutkittavan kohteen erityispiirteistä Näytteenottajan perehtyy suunnitelmaan ja arvioi voidaanko näytteet ottaa suunnitelman mukaan Näytteenottosuunnitelman tulee olla niin yksityiskohtainen että sen perustella näytteenotto voidaan toistaa Käytännössä tavoite, esim. "jäte tutkitaan riittävästi tai näyte otetaan edustavasti, muutetaan käytännön toimintaohjeiksi eli suunnitelmaksi, jossa kerrotaan yksityiskohtaisesti miten ja milloin näyte otetaan, miten näytteet käsitellään ja miten analysoidaan. 22
Käsitteellinen malli Tarkkailu-, tutkimus- tai näytteenottosuunnitelmaa varten muodostetaan kohteesta käsitteellinen malli (engl. conceptual site model). Tutkimuskohteen käsitteellinen malli laaditaan ennen ensimmäisiä kohdetutkimuksia toimintahistorian ja kohteesta valmiina olevien aineistojen perusteella Käsitteellisessä mallissa kuvataan haitta-aineiden päästölähteet, aineiden mahdolliset ja todennäköiset kulkeutumis- ja leviämisreitit sekä niille mahdollisesti altistuvat tai niistä häiriintyvät kohteet Käsitteellisen mallin laatimisessa on ymmärrettävä haitta-aineiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet sekä ne kohdekohtaiset tekijät, jotka säätelevät aineiden päätymistä eri kulkeutumis- ja altistumisreiteille 23
Käsitteellinen malli Lähde. : Pilaantuneen alueen riskinarviointi ja kestävä riskinhallinta, OHJELUONNOS, YM, 10.9.2013 24
Näytteenottostrategian valinta Näytteenottostrategian valinnan vaiheet Määritellään näytteenoton tavoitteet Arvioidaan esitietojen luotettavuus ja niiden käyttökelpoisuus Rajataan näytteenottokohteet Määritellään näytteenoton ulottuvuus (mitä näytteiden pitää edustaa) ja näytetyypit Valitaan lähestymistapa (näytteenottotapa) ja näytteenottomalli Määritellään näytteiden lukumäärä ja näytepisteiden sijainti Näytteenottostrategia on keskeinen osa näytteenottosuunnitelmaa 25
Poikkeaminen näytteenottosuunnitelmasta Kentällä näytteenottaja voi joutua muuttamaan näytteenottosuunnitelmaa "olosuhteiden pakosta" ne muutokset/ poikkeamat jotka eivät vaikuta tavoitteisiin eikä vaaranna näytteenoton edustavuutta voidaan tehdä kentällä; kirjataan näytteenottopöytäkirjaan oleelliset muutokset/poikkeamat, jotka voivat vaikuttaa tavoitteisiin tai näytteiden edustavuuteen ei voida tehdä kentällä, vaan vaativat suunnitelman korjaamista edellyttää että näytteenottaja pystyy arvioimaan, mitkä muutokset tai poikkeamat alkuperäisestä suunnitelmasta ovat merkittäviä, tai että hänen tukena on toimistolla henkilö, jonka kanssa hän voi asiaa pohtia 26
Näytteenottosuunnitelma Taustatiedot tavoitteet/tietojen käyttötarkoitus (eli mitä näytteenotolla halutaan selvittää) historiatiedot/esiselvitys eri osapuolten tunnistaminen haitta-aineiden tunnistus ja kriittisten parametrien valinta Näytteenottosuunnitelma näytteenottokohteiden tai arviointialueiden rajaus näytteenottomalli tai pisteverkko näytteiden lukumäärä erillisnäytteet/kokoomanäytteet näytteenottopisteiden paikallistaminen näytteenoton ajankohta näytteenottomenetelmät ja astiat näytteiden merkitseminen kenttähavainnot/määritykset kuljetus ja säilytys vastuut määritetty yhteydenpito laboratorioon näytteiden käsittely ja analytiikka näytteenottajien työturvallisuus 27
Esimerkki näytteenottosuunnitelmasta: Kyllästämötoiminnan pilaamaan maa-alueen vaikutus lähialueen pohjaveteen Tavoite: maaperän pilaantumisen vaikutukset pohjaveteen Taustatiedot ja johdanto: kyllästämö oli toiminnassa 1950-luvulta 1980-luvulle pohjavesi virtaa luoteeseen pahiten pilaantuneet kohdat ratakiskojen alla ja vieressä käytetty kreosoottia ja suolakylläisteitä 28
Esimerkki näytteenottosuunnitelmasta: Kyllästämötoiminnan pilaamaan maa-alueen vaikutus lähialueen pohjaveteen Näytteenottosuunnitelma: kolme havaintopistettä sekä yksi taustapiste (kartta) kaksi kertaa vuodessa, toukokuussa ja syyskuussa uppopumpulla, siivilän kohdalta (noin 1 m pohjasta) havaintoputkista putkien huutelu: pumpataan vettä kolme kertaa vesitilavuus siivilän tasolta haitta-aineet: PAH, fenolit, As, Cr, Cu astiat/esikäsittely/säilyvyys PAH/ tumma lasipullo 2 vrk Fenolit/lasipullo/1 vrk metallit/pe/suodatus/kestävöinti /6 kk pullojen merkintä: liimatarrat kenttämittaus (ph, SJ, happi) näytteenottopöytäkirja (liite) Laadunvarmistus valmistautuminen välineiden puhtaus Laadunvalvontanäytteet: yksi rinnakkainen ja kenttäsokea yhteydenpito laboratorioon 29
Pohjaveden tarkkailupisteet C B A D 30
Näytteenoton edustavuuden arviointi johtopäätöksen teko edellyttää aina tietoa näytteiden edustavuudesta ja arviota näytteenoton aiheuttamasta epävarmuudesta epävarmuustarkastelussa oleellista on tunnistaa tärkeimmät virhelähteet ja arvioida niiden vaikutukset tuloksiin edustavuutta arvioidaan aina ottaen huomioon näytteenoton tavoitteet arviointiin tarvitaan perusteellisesti täytetty näytteenottopöytäkirja ja poikkeamien kirjaamista näytteenottosuunnitelmaan tulee sisältyä laadunvarmistusmenettely, jolla näytteenoton edustavuus ja virhe voidaan arvioida ja luotettavuutta osoittaa (laaduntarkkailunäytteet) 31
NÄYTTEENOTON EPÄVARMUUSTEKIJÖITÄ 32
Näytteenoton tärkeimpiä epävarmuustekijöitä Mahdollisimman hyvin kohdetta edustavat näytteet ja näytteenotto on riittävän kattava tavoitteet epämääräisiä ja suunnitelma puutteellinen yhteistyö puutteellista ja vastuut määrittämättä kohdetta ei tunneta riittävästi ja historiatiedot epäluotettavia määritettävien aineiden ominaisuuksia ei tunneta riittävästi näytteenottosuunnitelman laatijalla ja näytteenottajalla ei ole riittävästi näytteenottokokemusta puutteellinen ohjeistus ja dokumentointi näytteenottopisteen valinnan virheet (näytteenottostrategian valinta) kaikkia ympäristölohkoja ei huomioida näytepisteiden lukumäärä ei ole riittävä väärä näytteenottotekniikka näytteiden esikäsittelyn virheet näytteiden kuljetuksesta ja säilytyksestä aiheutuvat virheet suunnitelmista ja ohjeista poikkeava toteutus 33
Näytteenoton tärkeimpiä epävarmuuslähteitä Näytettä on riittävästi määrityksiä varten laboratoriota ei ole konsultoitu standardien riittämätön tuntemus Näytteet eivät muutu näytteenoton ja analyysin välissä näytteiden esikäsittelyvirheet kentällä säilytysaika ylitetään (standardien riittämätön tuntemus) väärä näytteiden kuljetus ja säilytyslämpötila laboratorionäytteen otto laaduntarkkailu puutteellista Näytteenotto on toistettavissa näytteenottokohteiden sijainnin määritys ja kirjaaminen olosuhteiden, havaintojen ja poikkeamien puutteellinen kirjaaminen 34
Näytteiden muuntuminen Ilmiö Vaikutus Eliminointi/vähentäminen Haihtuminen - Täytetään astia Suljetaan tiiviisti Kuljetus viileässä Astiamateriaalin valinta Saostuminen - ph-säätö Adsorptio - ph-säätö Hajoaminen (kemiallinen) - Suojataan valolta Hajoaminen (mikrobiologinen) - Kestävöinti Pakastaminen Kontaminaatio + Huolellinen työskentely Astioiden puhtaus Välineiden puhtaus Sokea (blank) 35
Mittausepävarmuus jokaiseen tulokseen (lukuun) liittyy aina epävarmuutta epävarmuuden suuruus riippuu mm. kohteesta, haitta-aineesta, pitoisuudesta, matriisista, tekijästä näytteenotto on yleensä merkittävin epävarmuustekijä ympäristötutkimuksissa epävarmuutta saadaan pienennettyä tehokkaalla laadunvarmistuksella tästä huolimatta voi mittausepävarmuus jäädä ympäristö-tutkimuksissa suhteellisen suureksi 36
Mittausepävarmuus ja mittausvirhe Mittausepävarmuus testitulokseen liittyvä arvio, joka ilmoittaa rajat, joiden välissä todellisen arvon voidaan valitulla todennäköisyydellä katsoa olevan vaihteluväli joka voidaan käyttää kaikkiin laboratorion tietyn mittausmenetelmän tuloksiin Laajennettu mittausepävarmuus Mittausepävarmuus kerrotaan usein kattavuuskertoimella (k=2, 95 %) Mittausvirhe Mittausvirhe on mittaustuloksen ja todellisen tuloksen ero. Mittausvirhe on yksittäinen arvo, jota voidaan käyttää tietyn tuloksen korjaamiseen 37
Näytteenottovaiheen virhe- tai epävarmuuslähteitä Kohteen heterogeenisuus mitattavien ominaisuuksien vaihtelu ajan tai paikan suhteen vaihtelut matriisissa Näytteenottotekniikasta johtuvat virheet vääränlainen näytteenotin käyttötapa väärä Näytteen esikäsittelystä johtuvat virheet kontaminaatio (suodatus/kestävöinti) osittamisessa tapahtuvat virheet riittämätön homogenointi tai hävikkiä homogenoinnissa Näytteen kuljetuksesta ja säilytyksestä johtuvat virheet liian pitkä näytteen säilytysaika tai liian korkea lämpötila 38
Mittausepävarmuus Näytteenottostrategia Kohteen heterogeenisuus Näytteenottotekniikka KOHTEEN PITOISUUS Virhelähteet TULOS Kuljetus ja säilytys Näytteiden esikäsittely Analyysi Mittaustuloksen virhe (epävarmuus), eli mittaustuloksen poikkeama todellisesta arvosta määrittää käytännössä tulosten edustavuuden 39
Mittausepävarmuus ja päätöksenteko Kohteen heterogeenisuus Näytteenoton epävarmuus Mittausepävarmuus Päätöksenteon epävarmuus Analyysin epävarmuus 40
Näytteenoton epävarmuuden pienentäminen Näytteenoton epävarmuutta voidaan pienentää muuttamalla näytteenottostrategiaa osittamalla näytteenottokohde lisäämällä näytteenottopisteitä ottamalla kokoomanäytteitä lisäämällä osanäytteiden lukumäärää huolellisella ja oikeaoppisella esikäsittelyllä valitsemalla oikeat kuljetus- ja säilytysolosuhteet 41
NÄYTTEENOTON EPÄVARMUUDEN ARVIOINTI 42
Mittausepävarmuuden arviointi Eritellään menetelmän eri vaiheet Tunnistetaan yksittäiset epävarmuustekijät (virhelähteet) Poistetaan tai vähennetään epävarmuustekijöitä Määritetään tai arvioidaan yksittäiset epävarmuustekijät Lasketaan yhdistetty mittausepävarmuus ja laajennettu epävarmuus Lähde: EURACHEM/CITAC Guide: Quantifying Uncertainty in Analytical Measeurment. 2012. 43
Näytteenoton epävarmuuden arviointi Vaihtelu kohteessa pisteverkon tai näytteenottomallin valinta toistettu näytteenotto vertailukokeet Näytteenoton aiheuttama epävarmuus rinnakkaisnäytteet eri näytteenottimet eri henkilöt vertailukokeet Näytteiden esikäsittelyn (kentällä) epävarmuus jaettu näyte Analyysivaiheen epävarmuus on tiedettävä Lasketaan yhdistetty mittausepävarmuus ja laajennettu epävarmuus Näytteenoton osuus mittausepävarmuudesta voi olla huomattava 44
Seuranta tai tarkkailu Epävarmuustekijät Edellytys Paikallista vaihtelua ei huomioida epävarmuusarvioinnissa Vesi- ja vesistöseuranta Näytteenottopaikan tarkka sijainti Näytesyvyys Näytteenottotekniikka Näytteenottotapa Näytteiden muuntuminen Näytteenottopaikka on pysyvä ja edustava Ilmapäästöjen tarkkailu (vuosipäästön määritys) Vesistöpäästöjen tarkkailu (vuosipäästön määritys) Ajallinen kattavuus Näytteenottostrategia Tekniikka Ajallinen kattavuus Tekniikkaa Näytteiden muuntuminen Näytteenottopaikka on edustava Näytteenottopaikka on edustava Ilmanlaadun tarkkailu Ajallinen kattavuus näytteenoton tekniikka Pohjavesitarkkailu Havaintoputken huuhtominen Näytteenottotekniikka Näytteiden muuntuminen Näytteenottopaikka on edustava Havaintoputken sijainti on edustava ja asennus tehty oikein Paikallinen vaihtelu huomioidaan epävarmuusarvioinnissa Pilaantuneisuuden arviointi Vaihtelu kohteessa (pisteverkon valinta) Näytteenottotekniikkaan valinta Näytteenottotapa Näytteiden muuntuminen Jäte-erän keskipitoisuuden määritys Vaihtelu kohteessa (pisteverkon valinta) Näytteenottotekniikka Näytteiden muuntuminen Biologiset vesinäytteet Vaihtelu kohteessa Tekniikka Näytteiden muuntuminen 45
Mittausepävarmuuden arviointi näytteenoton epävarmuus, s näyte epävarmuus analysointivaiheessa, s anal u yhd. = s 2 näyte + s 2 anal U laaj = 2 * U yhd. (k = 2, 95 % varmuudella) 46
Maaperänäytteenottopisteet I IIA IIB IIIA IIIB IV 47
Mittausepävarmuuden arviointi, esimerkki: Maaperän öljypitoisuuden määritys Arvioidaan yksittäiset epävarmuustekijät näytteenotolle: Vaihtelu kohteessa (toistettu näytteenotto, etäisyys noin 2-5 m alkuperäistä ) Rsd. 32 % (vähennetty analyysivaiheen toistotarkkuus) Näytteenottotekniikan aiheuttama epävarmuus (rinnakkaisnäyte) Rsd. 15 %(vähennetty analyysivaiheen toistotarkkuus) Näytteen esikäsittelyn epävarmuus (jaettu näyte) Rsd 8 %(vähennetty analyysivaiheen toistotarkkuus) Näytteenoton epävarmuus U n = 32 2 + 13 2 + 8 2 = 36 % Analyysivaiheen epävarmuus: laajennettu epävarmuus 30 % (k= 2) standardiepävarmuus siis 15 % 48
Mittausepävarmuuden arviointi, esimerkki: Maaperän öljypitoisuuden määritys (jatkuu) Lasketaan yhdistetty mittausepävarmuus ja laajennettu mittausepävarmuus öljypitoisuuden määritykselle maaperästä: Yhdistetty mittausepävarmuus (näytteenotto + analyysi) U yhd = 36 2 + 15 2 = 39 % Maaperän öljypitoisuuden määrityksen laajennettu mittausepävarmuus U = 39 *2 = 78 % tulos 3000 mg/kg tarkoittaa käytännössä pitoisuutta välillä 660-5340 mg/kg. 49
Maaperänäytteenottopisteet, osanäytteet IIA IV IIB IIIA IIIB 50
Yhdistetty epävarmuus saadaan kaavan (a 2 = b 2 + c 2 ) mukaan U TOT U A U S Johtopäätöksiä: Jos mittausepävarmuus hyväksyttävä, voidaan käyttää karkeampaa määritystekniikkaa (kenttä-mittari). Jos mittausepävarmuus liian suuri, sitä pienennetään pienentämällä näytteenottovaiheen epävarmuutta (esim. näytteiden lukumäärää lisätään) 51
MITTAUSEPÄVARMUUDEN HUOMIOIMINEN TULOSTEN TULKINNASSA 52
Mittausepävarmuuden huomioiminen tulosten tulkinnassa Kun arvioidaan ovatko tulokset säännösten tai lupamääräysten mukaisia tarvitaan päätöksentekosääntö (desicion rule) Päätöksentekosääntö perustuu riskeihin, jotka liittyvät väärään päätöksen tekemiseen Menettelytavat, miten mittausepävarmuus huomioidaan tulosten tulkinnassa, on kirjattava 53
Kaahaajien arkea Poliisien suorittamassa nopeusvalvonnassa nopeusvalvonta-laitteen epävarmuus huomioidaan autoilijan eduksi Käytännössä tämä tapahtuu niin että mitatusta nopeudesta vähennetään mittausepävarmuus Mahdollinen rangaistus määräytyy näin saadun alemman nopeuden mukaan Mittausepävarmuus ± 3 km/h 54
Epävarmuuden huomioiminen tulosten tulkinnassa/ Vaihtoehdot 1. Tulosta verrataan suoraan vertailuarvoon huomioimatta epävarmuutta 2. Epävarmuus tulkintaan toiminnanharjoittajan/kuormittajan eduksi (tulos ei saa ylittää vertailuarvon) - Tuloksesta vähennetään epävarmuus ennen vertailua vertailuarvoon - Tulosta verrataan vertailuarvoon johon on lisätty mittausepävarmuus 3. Epävarmuus tulkitaan toiminnanharjoittajan tappioksi (tuloksen pitää alittaa vertailuarvon) - Tulokseen lisätään epävarmuus ennen vertailua - Tulosta verrataan vertailuarvoon josta on vähennetty mittausepävarmuus 55
Vertailu raja- tai ohjearvoon Ylittävät Raja-arvo Alittavat 56
Vertailu raja- tai ohjearvoon Rajatapauksia *1) Ylittää Raja-arvo Alittaa *1) Näihin tarvitaan päätöksentekosääntö 57
Esimerkkejä Jätteiden kaatopaikkakelpoisuuden arviointi (YM ohje 2/2006) perusmäärittelyssä hyväksyttävänä kriteerinä pidetään 10 %:n raja-arvon ylitystä vastaavuustesteissä hyväksyttävänä kriteerinä pidetään 20 %:n raja-arvon ylitystä Vaikutukset vesistöihin/ympäristölaatunormit (YM raportteja 15/2012) laajennettu mittausepävarmuus (max. 50 %) vähennetään mittaustuloksesta ennen vertaamista ympäristölaatunormiin (turva-alue) 58
Epävarmuus ja tulosten tulkinta Mittausepävarmuus tulisi ottaa huomioon tulosten tulkinnassa Jotta voidaan huomioida mittausepävarmuus tulosten tulkinnassa, sen on oltava kohtuullinen, ei saa ylittä 30-50 % Kohteen heterogeenisuudesta tai näytteenottotekniikasta johtuvaa näytteenoton epävarmuutta ei yleensä voida huomioida tulosten tulkinnassa, eli käytännössä ainoastaan analyysivaiheen epävarmuus huomioidaan Pienempi mittausepävarmuus (tarkempi menetelmä) edellytetään, jos tulos on lähellä raja-arvoa Ohjeistus/koulutus Huomioitava lupapäätöksissä ja -ehdoissa 59
Laatutavoitteita ympäristötutkimuksissa Vesiympäristölle vaarallisten aineiden asetuksessa (868/2010) annetaan seuraavat laatutavoitteet kaikki analyysimenetelmät validoidaan ja dokumentoidaan EN ISO/IEC-17025 - standardin mukaisesti pintaveden tarkkailussa tulee käyttää SFS-, EN- tai ISO- standardien mukaisia menetelmiä analyysimenetelmien mittausepävarmuus enintään 50 prosenttia (k = 2) arvioituna aineen ympäristönlaatunormin tasolla, sekä määritysraja, jonka arvo on enintään 30 prosenttia kyseisen ympäristönlaatunormin arvosta. 60
LAADUNVARMISTUS 61
Analyysimenetelmän laadunvarmistus Analyysimenetelmien laadunvarmistus yksityiskohtaiset standardoidut menetelmät kalibroinnissa matriisin sovittaminen tai lisäysmenetelmä varmennetut vertailumateriaalit (CRM) pätevyyskokeet sisäinen laaduntarkkailu kontrollinäytteellä, joka vastaa määritettäviä näytteitä 62
Näytteenoton laadunvarmistus Laadunvarmistus käsittää kaikki ne toimenpiteet, joilla varmistetaan että tulos vastaa sille asetettuja vaatimuksia Näytteenoton laadunvarmistus käsittää laajasti otettuna näytteenottostrategian ja -suunnitelman tavoitteiden mukaan näytteenottotapahtuman sekä sen dokumentoinnin näytteenoton edustavuuden ja laadun arvioinnin Tärkeimmät laadunvarmistustoimenpiteet ja laaduntarkkailunäytteet kirjataan näytteenotto- tai tarkkailusuunnitelmaan 63
Näytteenoton laadunvarmistus tavoitteet määritetty yksiselitteisesti suunnitelman tekijällä kohteen tuntemus ja näytteenottokokemusta historiatiedot tunnetaan riittävästi tai suoritetaan esiselvitys laaditaan riittävän tarkka käsitteellinen malli tutkimuskohteesta kaikki osapuolet tunnistettu ja hyvä yhteistyö: viranomaiset, suunnittelija, näytteenottaja, laboratorio, raportin laatija, tulosten käyttäjä hyvin perusteltu näytteenottostrategian valinta ja riittävän yksityiskohtainen näytteenottosuunnitelma suunnitelma tarkistutetaan näytteenottajalla perusteellinen perehdytys, jatkuva koulutus sekä henkilösertifiointi näytteenottajien kokemus/harkintakyky laboratorion konsultointi näytteenoton ohjeistus näytteenotto osana laatujärjestelmää (auditit) tarkistuslista varautuminen poikkeustilanteisiin 64
Laaduntarkkailunäytteet näytteenotossa ennakkoilmoitus laboratorioon ja analyysipyyntö näytteenotossa noudatetaan ohjetta tai suunnitelmaa poikkeamat suunnitelmasta kirjataan näytteenottopisteiden sijaintitiedot yksiselitteisesti laaduntarkkailunäytteitä riittävästi näytteiden merkitsemistapa riittävän luotettava kestävöinti ja kuljetusolosuhteet standardien mukaisesti perusteellinen näytteenottopöytäkirja (Chain of custody) jatkuva parantaminen ja laaduntarkkailutulosten analysointi 65
Laaduntarkkailunäytteet näytteenotossa Laaduntarkkailunäytteillä tunnistetaan, mitataan ja hallitaan näytteenottoon liittyviä epävarmuustekijöitä Laaduntarkkailunäytteet ovat tärkeä osa laadunvarmistusta Sisällytetään näytteenottosuunnitelmaan tai -ohjeeseen Laaduntarkkailulla saadaan arvio näytteenoton luotettavuudesta (epävarmuudesta) 2 % analyysikuormasta pyhitetään näytteenoton laadunvarmistukseen 66
Laaduntarkkailunäytteet näytteenotossa Pohjavesinäytteenotto Nollanäytteet (sokea, blank) Nollanäyte on näyte joka otetaan kentälle tuodusta puhtaasta vedestä samoilla menetelmillä ja välineillä kuin varsinainen näyte. Nollanäyte kestävöidään, kuljetetaan, säilytetään ja analysoidaan kuin varsinainen näyte Rinnakkaisnäytteet Lisäysnäytteet Näytteenotto eri näytteenottovälineillä 67
Laaduntarkkailunäytteet näytteenotossa Vesistönäytteenotto ja näytteet ilmasta nollanäytteet (sokea, blank) rinnakkaisnäytteet näytteenotto eri näytteenottovälineillä 68
Toistettu näytteenotto Alkuperäinen näyte Toistettu näytteenotto 69
Toistettu näytteenotto laboratorionäyte, n. 1 l Osanäyte Kokoomanäyte 70
Laadukas dokumentointi ja raportointi Ymmärrettävyys Informatiivisuus Johdonmukaisuus Luettavuus Läpinäkyvyys Lähde: Pilaantuneen alueen riskinarviointi ja kestävä riskinhallinta. Ympäristöministeriö, Ohjeluonnos, 4.9.2013 71
Miten varmistaa työn laatu tilatessa? Tilaaja kokemusta alueesta Suunnittelijat ja konsultit kokemus CV ja referenssit Johtamisjärjestelmä Näytteenotto kokemus ja referenssit (maine) näytteenottajat henkilösertifioitu näytteenotto akkreditoitu näytteenottosuunnitelma ja näytteenoton laadunvarmistus Analyysit menetelmät akkreditoitu pätevyyskokeiden tulokset laaduntarkkailu ja laaduntarkkailutulokset 72
Yhteenveto Ympäristönäyte on tyypillisesti epähomogeeninen Näytteen edustavuus on hyvä, jos näytteen pitoisuus vastaa hyvin tutkittavaa kohdetta (poikkeama todellisesta pitoisuudesta on pieni ) Edustavien näytteiden ottaminen edellyttää usein yksiselitteiset tavoitteet ja tutkimuskohteen tuntemusta sekä kohteen riittävän tarkkaa käsitteellistä mallia Näytteenottajalla on suuri vastuu näytteen edustavuudesta ja tutkimuksen onnistumisesta Näytteenoton virhe (epävarmuus), eli mittaustuloksen poikkeama todellisesta arvosta määrittää käytännössä näytteiden edustavuuden Näytteenoton epävarmuus muodostaa usein merkittävän osan mittausepävarmuudesta Kohteen heterogeenisuus muodostaa näytteenottovaiheen tärkeimmän epävarmuuslähteen Toimiva laadunvarmistus on edustavan näytteen edellytys 73
Lähteitä: SFS-EN ISO/IEC 17025 (2005). Testaus- ja kalibrointi-laboratorioiden pätevyys. Yleiset vaatimukset Opas näytteenoton teknisten vaatimusten täyttämiseksi akkreditointia varten. FINAS opas 2/2014 Vesitutkimusten näytteenottomenetelmät. Vesi- ja ympäristöhallitus sarja B10. Suomen Vesiyhdistys r.y. (2005).Pohjavesitutkimukset-käytännön ohjeita. Vesiympäristölle vaarallisista ja haitallista aineista annettujen säädösten soveltamisesta. Kuvaus hyvistä menettelytavoista. Ympäristöministeriön raportteja 15/2012 Hyvät käytännöt pilaantuneiden maiden kenttätutkimuksissa. SYKE Ympäristöopas/2014 TemaNord 1997:591. Guidance on Quality Assurance in Environmental Monitoring and Assessment. TemaNord 1997:590. Quality Assurance of Fieldwork. Sisäinen laadunohjaus. Käsikirja kemian laboratoriolle. Nordtest raportti TR 569. Quality Control Manual for Field Measurements. Nordtest Report October 2004 Eurachem/CITAC Guide: Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement. 2012 Eurolab. Measurement uncertainty revisited: Alternative approaches to uncertainty evaluation. Technical Report No. 1/2007 74
Lähteitä jatkuu Nordtest: Handbook for Calculation of Measurement Uncertainty in Environmental Laboratories. 2003 Eurachem/CITAC Guide: Measurement uncertainty arising from sampling- A guide to methods and approaches. 2007 ISO 5667/1 (2006) Water quality-sampling-part 1: Guidance on the design of sampling programmes ISO 5667/3 (2012) Water quality-sampling-part 3: Preservation and handling of water samples ISO 5667/11 (2009) Water quality-sampling-part 11: Guidance on sampling of groundwaters ISO 5667/14 (1998) Water quality-sampling-part 14: Guidance on quality assurance of environmental water sampling and handling ISO 10381-2 (2006). Soil quality-sampling-part 2: Guidance on the design of sampling programmes ISO 10381-5 (2006). Soil quality-sampling-part 5 Guidance on the procedure for the investigation of urban and industrial sites with regard to soil contamination ISO 10381-8 (2006). Soil quality-sampling-part 8: Guidance on sampling of stockpiles SFS-EN ISO 20988 (2007). Air quality. Guideline for estimating measurement uncertainty EN 14899 (2005). Charcterization of waste-sampling of waste materials-framework for the preparation and application of a Sampling Plan 75