Додаткові коментарі до пробовідбору з об'єктів довкілля для вимірювання радіоактивного забруднення.

([4], c.50-55.)

Спеціальний розгляд повинен бути зроблений для пробовідбору з метою вимірювання радіоактивного забруднення в околиці ядернихпотужностей (всі фази циклу ядерного палива, виробництво радіоі-зотопів, прискорювачі, медичні та наукові установки) або під час аварійних подій, включаючи витікання радіоактивних матеріалів протягом транспортування чи зберігання. В таких випадках, потріб­ною є програма нагляду щоб забезпечити інформацію, яка використо­вується для розрахунків дози, порівняння з узаконеними стандарта­ми, оцінки забруднення довкілля, вимірювання з допомогою лічиль­ників та інформування громадськості. Підставами для такої програ­ми є наступне:

(1) Оцінка дійсної або можливої експозиції людей.

(2) Оцінка довготермінових тенденцій в довкіллі.

(3) Вивчення майбутньої долі забрудників.

(4) Поновлення інформації та створення бази даних.

(5) Оцінка джерел радіації, які розташовані за даною місцевістю.

(6) Погодження з діючими законодавчими нормами.

Фактори, які потрібно розглянути, включають наступне:

(1) Потенціальні небезпеки, включаючи кількості та раді- отоксичності.

(2) Розмір та розподіл популяції, яка піддається радіо­активному опроміненню.

(3) Цінова ефективність (грошові витрати).

(4) Придатність ресурсів, включаючи персонал, обладнання, методи, час і гроші.

Повинно бути можливим зробити адекватне порівняння з стандартами, порівняльними матеріалами і вимірюваннями фону. Потокова діагра­ма, яка дається на Рис.5, може бути використана як допомога у відношенні до потреб в даних та до критичного аналізу шляху для цілого планування програми.

У випадку ядерних станцій вимагаються обидва види відбору проб: на даній місцевості і поза даною місцевістю, в сполученні з перед-робочими та робочими програмами.

Перед-робоча програма повинна складатися з:

(1)

Дублювання зразків.

([2], c.8)

Відбір зразків для будь-якого детального вивчення повинно дозволити природню змінність грунтових матеріалів. Висока степінь просторової змінності можливо існує на зовсім ма­лих площах і була показана в роботі Ball та Williams (1968). Часто поширення цієї зміни є не відомим перед виконанням роботи і тому достатня кількість проб повинна бути відібрана, щоб одержати достовірне вимірювання для грунту. Відсутність будь-якої інформації про мінливість місцевості може зробити важким, щоб оцініти значимість будь-яких змін, таких наприк­лад як сезонні зміни, які можливо мають значення для цих да­них. Та сама трудність буде виникати, якщо деякий незвичай­ний матеріал, який є невідомим для дослідника, був включений в складений (змішаний) зразок.

 

Мінімальне число польових дублюючих проб, яке потрібно щоб одержати результат з бажаною відтворюваністю, може бути роз­раховано безпосередньо, якщо доступною є оцінка дисперсії. Однак придатні аналітичні засоби можуть встановити верхню межу. На практиці як мінімум 5-10 повторних проб (реплікат) повинні братися до уваги. Якщо бажано оцінити змінність місцевості з тою самою відтворюваністю, яка може бути одержа­на при більш однакових умовах лабораторії, тоді щонайменше 20 проб можливо буде потрібно. Загально застосовуються два альтернативних підходи для від­бору проб для окремої ділянки. Один підхід застосовує вивче­ння випадкового числа, часто відносно фіксованої координатної сітки накресленої для даної місцевості. Інша система залежить від пробовідбору для регулярних (однакових) інтервалів вздовж подібної сіткової мережі. Важкість аналізу великої кількості зразків часто робить не­обхідним нагромадження (зсипання в купу), в якому окремі проби комбінуються, щоб дати копозитну (складову) суміш. Цей метод може давати задовільне середнє значення, але це замовчує будь­яку мінливість місцевості. Дійсність середнього значення визна­чається числом проб, які зсипані в купу, та використовуваною процедурою. В змінних грунтах навіть 30 індивідуальних проб можуть бути не достатніми (Cameron, 1971). Процедура зсипання в кучу повинна бути стандартизована з допомогою взяття проб рівного об'єму з глибини грунту або горизонту. Присутність виділень тварин може мати результатом локальне зростання в рів­нях певних поживних речовин на поверхні грунту, які можуть виявитися не детектованими, якщо ця місцевість є відомою, щоб бути в противному разі безумовно однорідною і тоді аналізуються тільки один або два складових зразки. Якщо підозрівається цей тип забруднення, тоді віддають перевагу використанню групового скидування в кучу, щоб дати кілька складових зразків.

Всі коментарі, які дані вище, відносяться до області відбору проби на фіксованій глибині грунту. Іноді віддають перевагу відбору зразків з дискретних горизонтів грунту, глитина яких змінюється по місцевості, але міркування, розглянуті (обгово­рені) вище, застосовуються тоді, коли вирішується питання про будь-яку конкретну систему пробовідбору. Подальший розгляд цих та відповідних тем дається в Розділі 9.

 

Записи про відбір проб.

([2], c.8-9)

Під час відбирання зразків (проб) повинна бути зафіксована доречна інформація, яка пов'язана з обома предметами грунтом та місцевістю. Ця інформація повинна включати глибину пробо­відбору або горизонту, колір, консистенція та текстура грун­ту, вигляд, дренажні умови та деталі вегетації (рослинний світ). Будь-яка підстава впливу людини повинна бути відміче­на, наприклад випасання худоби, удобрювання (внесення добрив), спалювання рослинності. Замітка національної сіткової інфор­мації дасть змогу одержання останнбої інформації про (з) місце­вість або з карт (наприклад, клімат, висота над рівнем моря, та геологічні характеристики). Нормальною практикою є записува­ти таку інформацію на стандартизованих формах даних про місце­вість.

 

Перманентний (довгочасний) запис профілю грунту може бути зро­блений приготуванням моноліту. Подібно (скоріше), що це більш цікаво для педологам ніж екологам.

Збирання проб.

([2], c.9-10)

Метод, який використовується для одержання проб грунту, буде залежати від природи дослідження. Багато хімічних та фізичних випробувань є не робляться недійсними, якщо структура грунту порушується при пробовідборі, але якщо існує потреба оцінити об'єм (розмір) або дослідити морфологічні чи структурні харак­теристики, тоді повинні бути одержані блок грунту або серцеви­на (ядро, осердя - керн). Проби підстилки можуть бути взяті з допомогою совка (лопатки) бажано з квадрату, щоб оцінити вагу (масу) на одиницю площі. Коли досліджують поверхневі горизонти грунту, тоді проби можуть бути безпосередньо зібрані, застосо­вуючи лопатку з нержавіючої сталі, але для глибшого профільно­го матеріалу буде необхідним викопати спочатку ямку (заглиб­лення). Досліджуваний глибинний профіль повинен бути очищеним з метою вилучення грунту, який попадав при пробовідборі з вер­ніх горизонтів, і записуються межі глибини відбору проби. Вузький циліндричний совок, бажано градуйований (з поділками), може бути використаним для вилучення горизонтальної проби. Пробовідбір буде легшим, якщо одержуються послідовні горизонт­ні проби, оскільки профіль заглиблення може бути дослідженим поступово (покроково). Для взяття непорушених грунтових проб потрібними є керни грунту. Найпростіший з них складається з металічного циліндру діаметром в діапазоні 5-10 см, довжина якого визначається глибиною пробо­відбору. Потрібно, щоб обрізаний кінець був різким. Введення циліндру в землю буде результувати в зтискуванні, але це може бути зведено до мінімуму з допомогою зростання ширини та змен­шенням товщини металу. Однак, широкі керни не будуть зберігати пробу на екстракції та тонкі стінки циліндра легко руйнуються, отже є необхідним компроміс.

Досить часто керн постачається (одержується) з горизонтального "рядового" (звичайного) стержня, щоб дати додатковий засіб для досягнення мети протягом введення кернового пробовідбірника в грунт. Іншим способом (інакше) можливо буде необхідно ввести керновий пробовідбірник в грунт з допомогою великого дерев'яного молотка. Це можливо буде ефективним, але можливо тоді буде важко вилучити керновий пробовідбірник без його викопування. Великі потужні кернові пробовідбірники іноді використовуються науковцями, які займаються дослідженням грунту. Навіть, коли керновий пробовідбірник успішно вилучений з грунту може бути важко вилучити грунтовий керн непошкодженим з кернового пробовідбірника. Це є полегшується з допомогою застосування кернового пробовідбірника з змінною обрізаючою насадкою, внутрішній діаметр якої є дещо меншим, ніж діаметр головної частини кернового пробовідбірника. Грунтовий керн може бути вилучений з цього пристрою зовсім легко. Дешевий витратний варіант може бути зробленим з вилучувальної м'якої стальної трубки, яка може бути безпосередньо згорнута внут­рішньо на токарному верстаті і тоді загострена. Інша проста конструкція, яка дозволить керновому пробовідбірнику вилуча­тися неушкодженим, може бути зроблена згортанням тонкого листка металу (приблизно 22 калібру) і з'єднанням (прикріп­ленням) частковим перекриванням щоб утворити (забезпечити) циліндр. Після відбору зразка (проби) з'єднувальний механізм (пристрій) звільняється, що дозволяє металу пружинити, даючи доступ до керну прби. Ця модель особливо є застосовною для торф'яних та глинистих грунтів відносно вільних від каміння. Деякі кернові проби мають поздовжню щілину на бічній по­верхні. Вони дають деякий риск міжгоризонтному забрудненню, але є цілком застосовними для дослідницької роботи. Якщо прийнятливими є велике порушення грунту протягом пробо­відбору, тоді найпростішою конструкцією є скручений бур, який може крутитися в землі, дозволяючи грунту проштовхува­тися по спірального скручення. Інші моделі включають скру­чення або скісну обрізаючу насадку, які засовують пробу в камеру для збирання, що розташовується безпосередньо ззаду. Вісь з горизонтальним стержнем дає змогу буру закручуватися в грунт. Забруднення від пробовідбірного обладнання не повинно розглядатися особливо якщо м'які матеріали (пробовідбірника) є ймовірними щоб бути подряпаними в кам'янистих грунтах. Нержавіюча сталь є найбільш поширеним матеріалом для пробовідбірних пристроїв. Простий шлях змен­шення забруднення є покриття пробовідбірника поліуретатовим лаком, але це потребує частого поновлення. Кернові пробовідбірники та бури є ефективними для багатьох типів грунтів особливо коли грунт є біля польової волого ємкості, але менш застосовні для заболоченого або сухого пісчаного матеріалу. Пробовідбір торф'яних грунтів можливо потребує обережності, щоб мінімізувати окислення і в деяких випадках можливо буде доці- льно одержати великий блок, з якого можна відібрати пробу в ла­бораторії. Спеціальні кернові пробовідбірники названі "торф'яні свердла" в дійсності є довгими циліндрами до 1 метра або більше в довжину.

 

Кам'янисті грунти представляють ще й іншу проблему і в екс­тремальних випадках можливо буде непрактичним використовувати кернові пробовідбірники у всіх ситуаціях кам'янистих грунтів. Як­що присутньо багато каменів, тоді буде необхідним зібрати велику кількість грунту, щоб бути впевненим, що проба є репрезентативною (представницькою). Згідно з приблизним правилом, об'єм проби по­винен бути приблызно в 100 раз більшим найбільшого розміру при­сутнього каменю. Вміст каменів може бути оцінено лічбою або зва­жуванням каменів, утриманих з допомогою придатного решета. Дальша інформація про пробовідбір грунтів може бути одержаною з роботи Hughes (1979) та з книжки Agricultural Development and Advisory Service (Розвиток сільського господарства та Консультативна Служ­ба) (1986).

Час пробовідбору.

([2], c.10)

Необхідно розглянути деякі міркування щодо найбільш придатного часу для пробовідбору. Невеликий доказ (очевидність, обгрунтуван­ня) повинен бути виконаним для будь-якої щоденної зміни в хімічно­му складі, але можуть траплятися сезонні зміни (зміна пори року). Наприклад, доступність (вміст) фосфору зростає протягом весняних та літніх місяців, а також існують деякі пропозиції, що рівевні неорганічного азоту є вищими навесні, як показано авторами Saun­ders та Metson (1971). Однак, більшість результатів особливо для катіонів, підтверджують результати авторів Frankland та інші (1963) i Ball та Williams (1968), які встановили, що .............. змінність була подібно, щоб перекрити (сховати) сезонну зміну.

1.2. Транспортування та зберігання зразків.

([2], c.10)

Якщо часи транспортування та зберігання зводяться до мінімуму, тоді зміни в концентрації здатних до екстракції поживних речовин або навіть деяких органічних складників не можуть бути серйозними, але певні аспекти дійсно повинні бути врахованими.

 

Існують деякі вимірюваня, такі як редокс потенціал, які повинні проводитися в польових умовах, де б це не було можливо. Іонний стан є властивістю грунту, яка може безпосередньо змінюватися, коли проба є відібраною, якщо не беруться спеціальні перестороги. Наприклад, можливо, щоб "зафіксувати" залізо з допомогою струшу­вання грунту з комплексоутворюючим агентом, або сульфід з допомо­гою ацетатного розчину і розведеною сірчаною кислотою може бути використано, щоб стабілізувати амонійний азот. Аерація може бути зведена до мінімуму, якщо контейнер для проби є запечатаний без залишення повітряного простору над грунтом.

 

Коли не можна униктути затримки через транспортування, тоді бажано підтримувати температуру зразка проби нижчою звичайної температури навколишнього середовища, щоб зменшити мікробіологічну активність. Проби можуть бути охолоджені з допомогою твер­дої вуглекислоти (діоксиду вуглецю в твердому стані - "сухий лід") у вакуумних колбах або в попередньо охолоджених "холодних­упаковках", які є доступними від представників кемпінгового облад­нання. Ізольовані контейнери є ефективними для підтримання зниже­ної температури аж до двох днів. В загальному, використання кон­сервантів, що інгібувати мікробіологічну діяльність в грунтах є не дуже практичною і може мати деякий ефект на дію екстрагентів та реагентів, які використовуються в подальшому аналізі.

 

Як тільки проби є в лабораторії, тоді якомога швидше повинні бути проведені певні визначення для свіжих матеріалів, особливо для рН, доступного (придатного, корисного.............) азоту, розчинних вуглеводів, амінокислот та ліпідів. Якщо це не можливо, тоді часто свіжі проби можуть бути збережені протягом коротких періодів прі температурі дещо вищій від температури замерзання. Автори Bartlett та Їames (1980) дослідили методи зберігання грун­ту і рекомендували тримати їх вологими та аеробними. Щоб запобіг­ти змінам завдяки мікроорганізмам, можливо буде необхідним збері- гання нижче температури замерзання, хоча автори Allen та Grimshaw (1962) показали, що низькотемпературне зберігання може впливати на вилучення деяких складників, які екстрагуються. У випадку час­ток неорганічного азоту, автори Nelson та Bremner (1972) встано­вили, що зберігання при мінус 5 ^оС було бажанішим ніж початкова осушка повітрям, хоча автор Robinson (1967) знайшов, що для міне­рального азоту цілком задовільною була відсутність будь-якої об­робки. Автори Gupta та Rorison (1974) також відмічали обмеження низькотемпературного зберігання. Свіжі грунти часто поміщаються в поліетиленові кульки при збиранні і навіть зберігають в таких кульках. В той час як це є прийнятливим на короткий період при температурі дещо вищій температури замерзання, тоді як вищі тем­ператури можуть незабаром приведуть до інкубації та біологічних змін в пробах, які знаходяться в поліетиленових пакетах. З цього міркування тканина (каліко-ситець (амер), коленкор, міткаль) або подібні пористі матеріали іноді рекомендуються для зберігання свіжих проб біологічних матеріалів.

 

Висушування.

([2], c.11)

Структурні зміни в грунті є неминучими при висушуванні, коли (так що) умови можуть бути критичними. В загальному, існує вибір між двома підходами. Один з підходів - це швидке високотемпера­турне сушіння (аж до 110 ^оС), яке може привести до незворотніх змін в обох характеристиках: решітчатій структурі та органічній частці. Інший підхід - це довге сушіння при нижчій температу­рі, яке може сприяти ензиматичним та біологічним змінам в орга­нічній частці. Вплив сушіння на фіксацію та вилучення поживних речовин грунту широко вивчено, особливо для азоту та фосфору. Часто доповідається, включаючи авторів Fry та Hutcheson (1981), які вивчали задіяні в розглядуваних процесах механізми, зміни в амонійному азоті. Рівні фосфатів, які екстрагуються, є чутливими навіть до сушіння на повітрі і ці зміни пояснюються (пв'язані з) ефектами сушіння для властивостей грунту до адсорбції та десорб­ції (автори Barrow та Shaw, 1980; Haynes та Swift, 1985). Автори Molloy та Lockman (1979) також доповідали про фосфати разом з сульфатом та марганцем, в той час як інші вивчали в основному ка­тіони. Різні дослідники вивчали методи сушіння, включаючи авторів Keogh та Мaples (1980). Хоча не існує ідеальної процедури сушін­ня, однак багато дослідників віддають перевагу помірно високій температурі (40 ^оС), яка пов'язується з циркуляцією повітря через тонко розстелену пробу, щоб зменшити час сушіння. Однак, ця та інші рекомендації повинні пов'язуватися з необхідними аналізвами так, як це підсумовано в Таблиці 2.1. Хоча зберігання повітряно-сухих проб є звичайною (рутинною) процедурою в лабораторіях дослідження грунтів, однак доповідалося про деякі довго тривалі зміни неорганічному азоті (автори Nelson та Bremner, 1972) і також такі ж зміни у фосфаті. Дослідники Bartlett та Їames (1980) привернули увагу до проблем зберігання сухого грунту. Інший аспект роботи з сухим грунтом є те, що повторне зволо­жування може привести до значного вибуху мікробної активності (автор Stevenson, 1956). Хоча це може бути проблемою, однак при цьому одержується перевага з допомогою певних методів інкубації, включаючих методи для азоту, здатного до мінералізації.

 

Таблиця 2.1.

Обробка проб грунту після збирання.

Необхідні аналізи	Рекомендована обробка
Визначення концентрації водневих іонів (рН)	Швидке дослідження свіжого матеріалу без затримки
Іони у відновлених формах
Red-Ox - потенціал
Частки органічного азоту та фосфору ------------------------- Нітрати, нітрити, амоній­ний азот, які піддаються екстракції.	Рекомендується аналіз свіжого матеріалу (звичайно прийнятливими є короткі пе­ріоди холодного зберігання)
Галіди (галогеніди ????)
Вміст амінокислот, прості вуглеводи, леткі жири, гумус.
Всі екстракції торфу
Екстракти мінеральних грунтів на калій, натрій, кальцій, магній, залізо, марганець, цинк, мідь, бор	Загально прийнятливим є повітряне сушіння (40 оС)
Катіонна обмінна ємкість
Азот, який придатний до мінералізації.
Безпосередній органічний аналіз.
Фракціонування за розміром частинок	Висушування при 105 оС
Втрати при спалюванні
Загальна концентрація мінеральних складників, фосфору, сірки, та зага­льного вуглецю та азоту.

Зменшення об'єму проби.

([2], c.11-12)

Перед просіюванням часто необхідно зменшити об'єм проби. Традиційний ручний метод є ретельно змішати, купа в конусі (конусна купа) і четвертують на гладенькій непроникливій основі. Дві протилежні четвертинки відбираються і процес продовжується, зберігаючи залишені пари четвертинок кожен раз до тих пір поки не буде досягнуто потрібне зменшення. Необхідно приділити увагу, коли утворюється конус, щоб гарантувати, що більші частинки, які зкочуються вниз з сторін конуса, розподілені однаково.

 

Інкрементний пробовідбір – це інший ручний метод. В цьому ме­тоді купа змішаного зразка вирівнюється, щоб утворити "пиріг", який потім розділяється на рівні частини. Потім розподіляються випадкові частини.

 

В загальному ручні процедури не вибирають всіх розмірів час­тинок (крупинок) на цілком випадковій основі і механічні методи є покращеними (автори Mullins та Hutchinson, 1982). Один механіч­ний метод застосовуючий пристрій, який названий жолобок. В більш загально використовуваній версії проби насипаються у великий пря­мокутний бункер, який має протилежний вихід, який дозволяє збиран­ня окремих під-проб. Варіанти цього типу жолобка містять вібрацій­ні чи осциляційні компоненти, щоб зменшити упередження в розподілі частинок. Обертальний жолобок також пропонується на ринку. Один зменшувач проби ( Подільник (Роздільник) Проби Тайлера) сис­тематично відкидає сегменти живильного матеріалу, коли ві слідує вниз під нахилом 45^о.

 

Обертальні подільники проб є можливо найбільш надійним з зменшуючих пристроїв. Проба сипиться через воронку до оберненого конуса, який закидає пробу в збиральні емкості, які обертаються на ротаційному обертальному столі. Модель зроблена винахідником Pascall є добрим прикладом цього типу подільників.

 

Проблеми зменшення проби обговорюються обширно в роботі Smith та Їames (1981), в той час як автори Mullins та Hutchinson (1982) розглянули варіабельність, яка внесена процедурами одер­жання під-зразків. Ефективність різних процедур зменшення проби була досліджена статистично авторами Allen та Khan (1970).

Просіювання.

([2], c.12)

Камені, великі корені та інших грубі фрагменти вилучаються з допомогою пропускання повітряно сухого матеріалу через сито з ко­міркою 2 мм. Цей розмір прийнятий як міжнародний стандарт, тому що грунт пропущений через цей отвір містить майже повністю частку важливу по поживних речовинах. Всі методи, які дані в цій книжці, відносяться до сухих грунтів і стосуються до матеріалу розміром частинок меншим 2 мм. Фракції з розміром частинок 2 мм і більше можуть бути оцінені окремо як гравій (від 2 мм до 1 см) і камені (більше 1 см), але інакше вони є непридатні.

 

Перед просіюванням або протягом просіювання грунт повинен бути злегка подрібненим, щоб зруйнувати агрегати, але необхідно бути обережним, щоб уникнути руйнування частинок м'яких мінералів та­ких, які трапляються в грунтах з глинистими сланцями. Механічні подрібнювачі грунту дають змогу стандартизувати цей процес. При­датний подрібнювач можна знайти на ринку від компанії Donald Ma­ckay Engineering (Cambridge, UK), в якому стальні стержні оберта­ються всередині циліндра. При відсутності такого обладнання перед просіювання буде достатнім м'яке подрібнення між листками полі- тену. Необхідно уникати сит виготовлених з латуні, коли оцінюють вміст міді та цинку і в даному випадку загально більш придатними сита з нержавіючої сталі або з найлону.

 

Зменшення розміру частинок.

([2], c.12-14)

Термін подрібнення використовується щоб покрити розтирання, роздавлювання, перемелювання, перетворення на порошок і всі по­дібні методики, використовуються, щоб зруйнувати частинки проби. Хоча фракція з розміром частинок меншим ніж 2 мм є адекватною для великих кількостей проб, наприклад, при процедурі екстрагування поживних речовин, однак це є непридатним для проб з масами порядку 100 мг, які звичайно потрібні для кислотних розкладів. Ці та менші маси мають тенденцію до не репрезентативності для цілої проби якщо не приготувати дрібніший та більш гомогенний матеріал. Просіюва­ння через сита з розміром комірки 150 BS меш задовольняє цю потре­бу для більшості типів грунтів, коли, наприклад, визначають зага­льний азот та фосфор (автори Rowland та Grimshaw, 1985), але проба повинна бути пропущена через сито з коміркою 250 меш для мас менше 100 мг. Автори Kleeman (1967) i Smith та James (1981) показали по­требу для просіювання через дрібні сита, якщо бажають уникнути по­хибок пробовідбору.

 

Процедура, яка використовується для руйнування проби, буде ви­значатися природою (метою) вивчення. В екологічних та сільськогос­подарських експериментах звичайно достатньо одержати під-проби зем­лі фракції з розміром частинок грунту меншим 2 мм, як вказувалося вище. Однак геологічне дослідження каменів або грунту на загальний вміст мінеральних елементів потребуватиме руйнування цілої проби. Попереднє руйнування каменів