UniverzitetuNovomSaduPrirodno‐matematičkifakultet

h b h š ž dDepartmanzahemiju,biohemijuizaštituživotnesredineUdruženjezaunapređenjezaštiteživotnesredine„NoviSad“Fondacija"DocentdrMilenaDalmacija"

Monitoringpovršinskihvoda,sedimentaibioteuzoni

mešanjamešanja

dr Đurđa Kerkez

NoviSad21‐23.septembar,2016.

IdentifikacijaPlanovi

upravljanja rečnim slivom

Identifikacija pritiska od

prioritetnih i drugih

specifičnih Identifikacija

izvora

Pokretanje programa mera dizajniranih da smanje emisiju slivom zagađujućih

supstanci.

j jovih supstanci.

Za prioritetne hazardne supstance, ovo takođe treba da uključi mere sa ciljem prekida ili postepenog ukidanja antropogenih emisija, ispusta i gubitaka.j p g

Usklađivanje sa standardima kvaliteta životne sredine vrši se na osnovu rezultata monitoringa osnovnog (nultog) nivoa ina osnovu rezultata monitoringa osnovnog (nultog) nivoa i monitoringa prioritetnih supstanci koji se sprovode primenom razvijenih metoda. Za ispuštanje otpadnih voda koje sadrže prioritetne supstance veoma je važno DOBRO DEFINISATI ZONU MEŠANJA.

Evropsko zakonodavstvo → koje prioritetne materije pratiti u početnom, „nultom“ monitoringu

Direktiva 2008/105/EC33 prioritetne i

8 drugih supstanciDirektiva 2008/105/EC (“ćerka Direktiva” WFD

2000/60/EC),• visoka toksičnost,• perzistentnosti • visok bioakumulacioni 

potencijala

Individualni polutanti ili grupe polutanata koje predstavljaju značajan rizik za biljni i životinjski svet u akvatičnoj sredini, kao i rizik po zdravlje ljudi.

potencijala

Za takve supstance neophodno je preduzeti mere progresivne redukcije. → neophodno potpuno prekinuti ili postepeno ukidati izlivanje, emisiju i gubitke, odnosno u potpunosti onemogućiti dalje zagađenje okoline.

BENZO(B)FLUO-RANTENBENZO (G,H,I) PERILEN

BENZO(K)FLUORANTEN

NDENO(1,2,3-CD) PIREN)

BENZO(A)PIREN

ANTRACENBENZO(K)FLUORANTEN

Di kti 2008/105/EC Di kti 2013/39/EUDirektiva 2008/105/EC Direktiva 2013/39/EU

podsticanje preventivnih mera iprincip zagađivač plaća,id ifik ij k đ j

45 supstanci

identifikacija uzroka zagađenjarešavanje problema emisije na izvorurazvoj inovativnih tehnologija tretmana voda/otpadnih voda, izbegavajući

skupa tehnološka rešenjaVodna politika

identifikovane nove prioritetne supstance;p pdefinisane EQS vrednosti za nove supstance koje bi trebalo ostvariti do kraja

2027. god.;revidirane EQS vrednosti za postojeće prioritetne supstance koje bi trebalo

ostvariti do kraja 2021. god.definisane EQS vrednosti za biotu za neke postojeće i novoutvrđene

supstance.

Standard kvaliteta životne sredine EQS- koncentracijaStandard kvaliteta životne sredine EQS koncentracija pojedinačnih polutanata ili grupe polutanata koja ne bi trebalo da bude prekoračena u cilju zaštite ljudskog zdravlja i životne sredinesredine.

Postavljene su dve vrste vrednosti:1. standard kvaliteta životne sredine izražen kao srednja godišnja vrednost (AA-EQS) za zaštitu od dugoročnih i hroničnih efekata, a predstavlja prosečnu vrednost 12 pojedinačnih , p j p p jmerenja tokom godine.

2 standard kvaliteta životne sredine izražen kao maksimalna2. standard kvaliteta životne sredine izražen kao maksimalna dozvoljena koncentracija (MAC-EQS) kako bi se izbegle ozbiljne ireverzibilne promene ekosistema kao posledica akutnog i l j i ki k t ij l t t k tkizlaganja visokim koncentracijama polutanata u kratkom vremenskom intervalu

U R.Srbiji su „Uredbom o graničnim vrednostima prioritetnih i prioritetnih hazardnih supstanci koje zagađuju površinske vode iprioritetnih hazardnih supstanci koje zagađuju površinske vode i

rokovima za njihovo dostizanje“ ("Sl. glasnik RS", br. 24/2014) takođe definisani standardi kvaliteta životne sredine kao prosečna godišnja koncentracija i maksimalno dozvoljena koncentracija, a ugodišnja koncentracija i maksimalno dozvoljena koncentracija, a u

skladu sa Direktivom 2013/39/EU.

Voda

Bioakumulativne, hidrofobne supstanceTeško ih je detektovati u vodi, čak i Voda jprimenom najsavremenijih instrumentalnih tehnika analize. Mogućnost primene EQS vrednosti za

Vodeni ekosistem

Biota

alternativni medijum.Nove metode monitoringa, kao što je npr. pasivno uzorkovanje, su obeća aj će po pitanj primeneSediment

Biota obećavajuće po pitanju primene u budućnosti.

ZONE MEŠANJA

U blizini ispusta iz tačkastih izvora zagađenja, koncentracije

MEŠANJA

p g j , jzagađujućih supstanci obično su više od koncentracija u okolnoj vodi.Monitoring prioritetnih supstanci ‐ primena zakonitosti mešanja u zonimešanja efluenta i površinske vode.j pOpseg zona mešanja trebao bi biti ograničen na blizinu mestaispuštanja i trebao bi biti proporcionalan ispuštanju.Potrebno je osigurati da zahtevi u pogledu postizanja ciljeva zaštitePotrebno je osigurati da zahtevi u pogledu postizanja ciljeva zaštiteživotne sredine budu usklađeni za celo vodno područje, uključujući idefinisanu zonu mešanja u prekograničnim vodnim telima.Prema tome, mogu da se odrede zone mešanja u blizini tačkePrema tome, mogu da se odrede zone mešanja u blizini tačkeispuštanja.

Koncentracije jedne ili više supstanci mogu biti prekoračene u odnosu na relevantne EQS vrednosti u području zona mešanjaodnosu na relevantne EQS vrednosti u području zona mešanja,

ako ne utiču na usklađenost ostatka vodnog tela površinskih voda sa tim standardima.

Primenapasivnoguzorkovanjaumonitoringuprioritetnihpolutanatauakvatičnojsredini

Da bi se dobio rezultat vremenske i prostorne varijacije na specifičnoj lokaciji, najbolje rešenje je vršenje kontinualnog monitoringa

Određena, značajna finansijska ulaganja, a ponekad nije ni izvodljivo.

Razvijanje uređaja za pasivno uzorkovanje (eng. passive sampling,Razvijanje uređaja za pasivno uzorkovanje (eng. passive sampling, PS) u svrhu monitoringa organskih i neorganskih polutanata u vodenoj sredini. Pasivni uzorkivači omogućuju postizanje nižih granica kvantitacijePasivni uzorkivači omogućuju postizanje nižih granica kvantitacije metoda putem akumulacije i koncentrisanja zagađujućih materija tokom dugoročne ekspozicije. I dalje onemogućena njena primenu u rutinskom monitoringI dalje onemogućena njena primenu u rutinskom monitoring programu.

Analitičkiizazoviuanaliziprioritetnihsupstanciuvodi

Direktiva 2009/90/EC propisuje tehničke specifikacije za hemijske analize imonitoring statusa voda.Uspostavlja minimalne kriterijume kontrole kvaliteta koji moraju bitiispunjeni za analitičke metode.

Karakteristike analitičkih metoda koje se primenjuju u sprovođenjuj p j j p jmonitoringa:

Granice detekcije metodeGranice detekcije metode Praktične granice kvantitacije Merne nesigurnosti

Sve analitičke metode, uključujući i laboratorijske, terenske i on-linemetode koje se koriste za monitoring, treba da budu jasno opisane,j g j pvalidovane i dokumentovane u skladu sa standardom SRPS EN ISO/IEC-17025 : 2006 ili sa drugim međunarodno priznatim standardom.

Različitipristupiuanaliziprioritetnihsupstanci u vodisupstanciuvodi

Separatna analiza tečne f k ij k filt ij i

Ukupna koncentracija organskih polutanata

frakcije nakon filtracije i frakcije čvrste faze

g pDirektna analiza vodenog

uzorka

Određivanje koncentracije rastvorenih zagađujućih materija i koncentracije zagađujućih materija asociranih sa suspendovanim materijama pruža veoma značajne informacije za procenu rizikamaterijama pruža veoma značajne informacije za procenu rizika.

Nema značajniji uticaj na određivanje ukupne koncentracije j j j j p jpolutanata u vodi i proveru usaglašenosti sa EQS vrednostima.

SEPARACIJA FAZA

Filtracija je najjednostavniji način separacije čvrste i tečne faze.

N j č j iji li ički bl i k ji j lj j ilik fil ijNajznačajniji analitički problemi koji se javljaju prilikom filtracije suzačepljenje filtra, adsorpcija analita na filteru i na sloju suspendovanihmaterija (SM) akumuliranih na filtarskom medijumu.Adsorpcija analita može značajno izmeniti prvobitnu distribuciju polutanata uAdsorpcija analita može značajno izmeniti prvobitnu distribuciju polutanata uvodenoj i čvrstoj fazi → filter sa izdvojenim suspendovanim česticamatakođe se podvrgava ekstrakciji.Začepljenje filtera se može izbeći sekvencijalnom filtracijom kroz niz filteraZačepljenje filtera se može izbeći sekvencijalnom filtracijom kroz niz filtera,sukcesivno sa smanjenjem poroznosti.

Obezbeđivanje dovoljne količine suspendovanih čestica za analizu povećavaObezbeđivanje dovoljne količine suspendovanih čestica za analizu povećavapotrebu za filtriranjem velikih zapremina vodenih uzoraka, što sa druge stranepovećava rizik od kontaminacije, oslobađanjem polutanata sa filtarskogmedijuma.

Nakon separacije, uzorci vode i čestična faza se podvrgavaju liči i li ički drazličitim analitičkim procedurama.

UZORCI VODE

SPE(ekstrakcija na č f )

LLE(tečno-tečno

)

Čestične materije izdvojene na filtru mogu se ekstrahovati različitim

čvrstoj fazi)ekstrakcija)

j j gprocedurama uključujući jednostavno ispiranje sa nekoliko ml rastvarača, ali i tradicionalne metode koje se primenjuju za zemljište i sediment, kao što su Soksletova ekstrakcija, ekstrakcija pod pritiskom i ultrazvučna ekstrakcija.Ove tehnike se mogu poboljšati dizajniranjem opreme za simultanu filtraciju i ekstrakciju, što omogućava izolovanje čestičnih materija i koncentrisanje analita u jednom koraku.

Drugi pristup analizi zagađujućih materija u vodi podrazumeva primenu pogodnih ekstrakcionih tehnika i određivanje njihove ukupne koncentracije, bez prethodne separacije faza.

Tradicionalna tečno-tečna ekstrakcija se široko primenjuje za pripremu onečišćenih uzoraka ili uzoraka koji se teško filtriraju.

Međutim, primena ove tehnike ima i brojne nedostatke:produkovanje toksičnog otpada, utrošak vremenautrošak vremena, manipulacija uzorcima, stvaranje emulzije.

Najveći problem ove tehnike je tačnost, odn. recovery analita u prisustvu čestičnog i/ili rastvorenog organskog ugljenika.Korak koncentrisanja i/ili izmene rastvarača su faze u kojima takođe može doći do značajnih gubitaka analita od interesa, posebno kada su u pitanju isparljiva organska jedinjenja.

Poslednjih godina tečno-tečna ekstrakcija sve se češće zamenjuje ekstrakcijom na čvrstoj fazi

sprečava se formiranje emulzije, smanjuje se vreme analize i količina utrošenih rastvarača i

tehnika se može lako automatizovati. SPE tehnika se može primeniti sa ili bez prethodne filtracije vodenih uzoraka. Ukupne koncentracije prioritetnih organskih polutanata → ekstrahuju serastvoreni polutanti, ali i frakcija polutanata vezana za čestične materije. Problem → začepljenje tokom ekstrakcije nefiltriranih uzoraka sa visokim p j j jsadržajem suspendovanih materija → komercijalano rešenje ‐ „Speedisk“ → filtracija i adsorpcija simultano odvijaju. Najveća prednost ove tehnike je visok kapacitet, pri čemu se mogu procesuirati velike zapremine vodenih uzoraka.

Zahtevi WFD za analizu uzoraka vode bez prethodne filtracije, dodatno su motivisali dalja istraživanja i uvođenje SPE tehnike zasnovane na primeni diskova u internacionalne standardne metode.

Pregledmetodaanalizeprioritetnihsupstanciuvodi

Za određivanje prioritetnih organskih supstanci u vodi koriste se različite analitičke metode, a zasnovane su na primeni gasne ili , p gtečne hromatografije (GC ili LC).

ECD

NPDazotno-fosforni

detektorGC

ECDdetektor sa zahvatom elektrona

detektor

MSuniverzalni maseno-selektivni detektor

UV

HPLC-fluo detektor sa

fluoroscentnomdetektor

fluoroscentnom detekcijom

MSmaseno-

l kti iLC DAD

detektor sa nizom dioda

selektivni detektor

Poređenjem osetljivosti postojećih standardnih metoda sa EQS vrednostima → očigledno je da nisu sve analitičke metode dovoljno osetljive.

Analitički veoma izazovne EQS vrednosti su postavljene i za nekeAnalitički veoma izazovne EQS vrednosti su postavljene i za neke postojeće prioritetne supstance, uključujući bromovane difeniletre (49 fg/l i 2,4 fg/l za priobalne vode), ali se ova grupa jedinjenja može analizirati u bioti (EQS 8,5 ng/kg).Za C10-C13 hloroalkana čak ne postoje standardne analitičke metode određivanja u vodi.

Primenom postojećih standardnih metoda za analizu organohlornih pesticida PAH-ova i tributil-kalajnih jedinjenja niske granice detekcije nije moguće postići tako da je nemoguća usklađenost sa EQS vrednostima.g p j g Q

Dodatno, EQS vrednosti za policiklične aromatične ugljovodonike u vodi su dodatno snižene na 0 17 ng/l dok EQS za biotu iznosi 2-10 µg/kg štosu dodatno snižene na 0,17 ng/l, dok EQS za biotu iznosi 2-10 µg/kg što je analitički mnogo lakše postići.

Generalno, za veliki broj polutanata veoma je teško dostići standarde kvaliteta životne sredine primenom trenutno dostupnih analitičkih

Jedno od mogućih analitičkih rešenja je primena gasne hromatografije (GC) sa masenom spektrometrijom visoke rezolucije (HRMS)

instrumenata.

sa masenom spektrometrijom visoke rezolucije (HRMS).

Međutim, ova tehnika obično nije dostupna u većini laboratorija za rutinski monitoring programmonitoring program.

Takođe, na polju tečne hromatografije sa masenom spektrometrijom (LC-MS) l d jih di d t i i t ti k ji ž j ć tlji tMS), poslednjih godina su dostupni instrumenti koji pružaju veću osetljivost.

Jedan od pristupa koji se može primeniti za postizanje nižih granica kvantitacije je ekstrakcija većih zapremina vodenih uzoraka (10-1000 l) →nezahvalne za manipulaciju →  traju veoma dugo→ veoma su skupe pa se

ne koriste u rutinskom monitoring programu.

• Opšta analitička šema za određivanje prioritetnih polutanata u uzorcima vode p

Uzorak vode

FiltracijaFiltracija(korekcija pH ako je potrebno)

Ekstrakcijaj(SPE, LLE, LPME, HS, P&T)

Prečišćavanje

Derivatizacija(za teže isparljiva jedinjenja)

LC‐MSGC‐MS

GC‐MS/MSGC‐ECD

LC MSLC‐MS/MSHPLC/UVHPLC/DADGC‐ECD

GC‐NPDGC‐FPD

/

Monitoringprioritetnihpolutanatausedimentuibioti

Za potrebe praćenja dugoročnog trenda zagađenja u datom vodnom telu, sediment ili alternativno suspendovana materija i biota su najpogodniji medijumi za mnoge supstance s obzirom da se transformacije zagađenja umedijumi za mnoge supstance s obzirom da se transformacije zagađenja u ovim medijumima ne odvijaju tako brzo kao u vodi.

U zemljama EU, države članice treba da prate koncentracije prioritetnih zagađujućih materija u sedimentu i organizuju analizeprioritetnih zagađujućih materija u sedimentu i organizuju analize

dugoročnih kretanja koncentracija prioritetnih zagađujućih materija koje pokazuju tendenciju akumulacije u sedimentima i/ili

bioti.Osiguranje da se te koncentracije ne povećavaju u sedimentima i/ili relevantnoj bioti. Za prioritetne supstance za koje se primenjuju EQS vrednosti za sediment p p j p j ji/ili biotu – praćenje usklađenosti sa EQS bar jednom godišnje.Sediment je preporučen matriks za procenu hemijskog statusa za neke metale i hidrofobna organska jedinjenja u morima i jezerima. U nekim slučajevima za monitoring se može koristiti i suspendovana materija (SM) – dinamička vodna tela.

U našoj zemlji Uredbom o graničnim vrednostima zagađujućih materija u površinskim i podzemnim vodama i sedimentu i rokovima za njihovo dostizanje (Sl glasnik RS 50/2012) postavljene su granične vrednostidostizanje (Sl. glasnik RS, 50/2012) postavljene su granične vrednosti zagađujućih materija za ocenu statusa i trenda kvaliteta sedimenta:

CILJNA VREDNOST - granična vrednost za koncentraciju zagađujuće materije u sedimentu ispod koje su negativni uticaji nazagađujuće materije u sedimentu ispod koje su negativni uticaji na okolinu zanemarljivi i ona predstavlja dugoročni cilj kvaliteta sedimentaMAKSIMALNO DOZVOLJENA KONCENTRACIJA koncentracijaMAKSIMALNO DOZVOLJENA KONCENTRACIJA - koncentracija pojedinačne zagađujuće materije ili grupe zagađujućih materija iznad koje su negativni uticaji na okolinu verovatniREMEDIJACIONA VREDNOST - granična vrednost za koncentracijuREMEDIJACIONA VREDNOST - granična vrednost za koncentraciju zagađujuće materije u sedimentu iznad koje postoji rizik po akvatični ekosistem i zdravlje ljudi i životinja koji nije prihvatljiv

Potrebno je napomenuti da u slučaju biote, standardi kvaliteta životne sredine u našoj zemlji ne postoje.

Kriterijumizaodabirpolutanatarelevantnihza sediment i biotu

Kow Kzasedimentibiotu

Izbor medijuma u kome će se vršiti monitoring zavisi od fizičko-hemijskih osobina analizirane supstance.

Koc

Lista prioritetnih supstanci sadrži nekoliko supstanci odnosno grupa supstanci koje imaju malu rastvorljivost u vodi, visok koeficijent p j j j , jraspodele oktanol-voda (KOW) i veliki potencijal za bioakumulaciju.

Osnovni kriterijum za odabir organskih jedinjenja koje treba pratiti uOsnovni kriterijum za odabir organskih jedinjenja koje treba pratiti u sedimentu jeste da imaju visok afinitet sorpcije prema čvrstoj fazi odnosno da imaju malu rastvorljivost u vodi. Hidrofobna organska jedinjenja odnosno jedinjenja koja su manjeHidrofobna organska jedinjenja odnosno jedinjenja koja su manje rastvorljiva u vodi imaće veći afinitet sorpcije za sediment.Jednostavna mera hidrofobnosti organskog jedinjenja jeste koeficijent raspodele oktanol-voda (KOW) koji je dobar pokazateljkoeficijent raspodele oktanol voda (KOW) koji je dobar pokazatelj raspodele organskog jedinjenja prema organskoj frakciji sedimenta (KOC).

Preporuka je da jedinjenja koja imaju log KOW>5 prvenstveno treba pratiti ulog KOW>5, prvenstveno treba pratiti u sedimentu ili supendovanoj materijiJedinjenja koja imaju log KOW<3 prvenstveno treba pratiti u vodiprvenstveno treba pratiti u vodi.

Primer: heksahlorbenzen (log KOW=5,7) prventveno bi trebalo pratiti u sedimentu ili suspendovanoj materiji kao posledica afiniteta sorpcije hidrofobnih organskih jedinjenja za sediment odnosno organski ugljenik. Suprotno, molekul atrazina koji ima log KOW~2,5 bi trebalo pratiti u vodi, a ne u sedimentu, kao posledica njegove velike rastvorljivosti u vodi.

Jedinjenja koja imaju log KOW između 3 i 5, opciono se mogu pratiti u sedimentu ili suspendovanim materijama, što zavisi od stepena

đ jzagađenja.

U slučaju hidrofobnih organskih jedinjenja, ukoliko je stepen zagađenja nepoznat ili se očekuje da bude nizak, sediment treba da bude dodatni medijum za praćenje kao posledica moguće akumulacije.

Osnovni kriterijum za odabir jedinjenja koja treba pratiti u bioti jeste njihov fizičko-hemijski afinitet prema ovom medijumu (npr. različiti metali i lipofilna jedinjenja)jedinjenja).

Najčešće analizirane supstance u bioti akvatičnog ekosistema su organo-hlorna jedinjenja (polihlorovanibifenili DDT i njegovi metaboliti i organohlornihlorna jedinjenja (polihlorovanibifenili, DDT i njegovi metaboliti i organohlorni pesticidi), PAH-ovi i metali koji imaju tendenciju da se bioakumuliraju.Preporuka je da se monitoring biote za organske supstance sprovede kada je faktor biomagnifikacije (BMF) > 1 ili kada je faktor biokoncetracije (BCF) >je faktor biomagnifikacije (BMF) > 1 ili kada je faktor biokoncetracije (BCF) > 100. Ako nisu dostupni ovi faktori, log KOW > 3 se može koristiti kao kriterijum za potencijal bioakumalacije.potencijal bioakumalacije. BMF predstavlja odnos koncentracije date supstance u organizmu i koncentracije u hrani koju organizam koristi.BCF predstavlja odnos koncentracije supstance u organizmu i njeneBCF predstavlja odnos koncentracije supstance u organizmu i njene koncentracije u vodiU poređenju sa organskim molekulima, biomagnifikacija metala u akvatičnim organizmima je manje uočena, pri čemu čak i kada postoji obično g j j p p jpodrazumeva organometalne oblike (npr. metil-živa).

Kriterijumizaodabirmatriksazasprovođenjemonitoringamonitoringa

Na osnovu napred navedenih fizičko-hemijskih osobina, sve supstance se mogu prioritetno (P) ili opciono (O) pratiti ili se ne preporučuje (N) monitoring date supstance u datom medijumu. Tako se oznake (P, O i N) mogu tumačiti na sledeći način:Prioritetno (P): Monitoring treba sprovesti za dati medijumPrioritetno (P): Monitoring treba sprovesti za dati medijum.Opciono (O): Monitoring se može sprovesti za dati medijum, ali i u drugom medijumu/matriksu što će zavisiti od stepena zagađenja pojedinačnog medijuma.jNe preporučuje se (N): Monitoring u ovom medijumu se ne preporučuje, osim ako postoje dokazi o mogućoj akumulaciji supstance u ovom medijumu.Za metale, kao posledica njihove velike varijabilnosti, ova podela se ne može napraviti osim kada su metali u obliku organometalnih jedinjenja kao npr. u obliku metil-žive. U nekim slučajevima i sediment i biota su prioritetni medijumi i izbor treba da bude izvršen na osnovu lokalnog zagađenja imedijumi i izbor treba da bude izvršen na osnovu lokalnog zagađenja i postavljenih EQS vrednosti.

Strategijauzorkovanja: Opštizahteviizajedničkiaspektimonitoringasedimentaibiotep g

Glavni cilj svakog merenja je da na kraju omogući donošenje odgovarajućih odluka.R t ti t k j d t lj j ž iji l k t t ijReprezentativnost uzorkovanja predstavlja najvažniji uslov svake strategije uzorkovanja. Glavni izvori nesigurnosti u slučaju monitoringa sedimenta i biote su prirodna prostorna i vremenska varijabilnost u okviru mesta uzorkovanja (ili populacije) kaoprostorna i vremenska varijabilnost u okviru mesta uzorkovanja (ili populacije), kao i sam proces analize koji uključuje različite korake (čuvanje uzoraka, proces pripreme i analize). Za kontrolu kvaliteta uzorkovanja i analize koriste se ustaljene procedure koje podrazumevaju:

različite slepe probe, upotrebu sertifikovanih referetnih materijala (CRM), međulaboratorijska ispitivanja itd.

Uticaj prirodne varijabilnosti može se rešiti samo ako postoji dovoljno dostupnih i f ij k j f i l i j i iinformacija o samom mestu uzorkovanja u fazi planiranja programa monitoringa. Što je veća složenost ili heterogenost ispitivanog vodnog tela, potreban je veći broj uzoraka, a samim tim troškovi monitoringa rastu.

Preliminarni ili istraživački program uzorkovanja može biti veoma koristan kako bi se obezbedile relevantne informacije za izradu konačne strategije uzorkovanja.konačne strategije uzorkovanja.

Strategija uzorkovanja je ključna komponenta koja može ograničiti daljukomponenta koja može ograničiti dalju

upotrebu i tumačenje dobijenih podataka.

Nije jednostavno doneti odluku o učestalosti, broj i vremenskom periodu uzorkovanja bez napred pomenute preliminarne/istraživačke studije u toku planiranja monitoring programa.

Sediment i biota su pod manjim uticajem naglih promena u odnosu na kvalitet vode, ali su pod značajnim uticajem slučajnih odnosno sistematskih/sezonskih varijacija, što takođe treba uzeti u obzir.

Pravilnu procena frekvencije, vremena i gustineuzorkovanja neophodno je kvantitativnoj p jodređivanje ciljeva monitoringa → razlikovanjedve vrste monitoringa, koje se međutim čestopreklapaju u stvarnosti:p p j

Vremenski monitoring čiji je cilj otkrivanje vremenskih trendova u ispitivanom medijumu. Svremenskih trendova u ispitivanom medijumu. S obzirom da sediment i biota sporije reaguju na različite uslove u poređenju sa vodenim medijumom, najčešće je potreban duži vremenski period od nekoliko godina j p p gda bi se uočile značajne promene.

Prostorni monitoring čiji je cilj identifikacija normalne prostorne distribucije i njenog odstupanja. Pomoću monitoringa sedimenta i biote, koji su manje podložni kratkoročnim promenama, normalna raspo-dela se može predposta itidela se može predpostaviti.

Definicija osetljivosti i statističke snage su od suštinskog značaja za Definicija osetljivosti i statističke snage su od suštinskog značaja za dalju procenu na primer broja uzoraka po mestu uzorkovanja, dužine i frekvencije uzorkovanja itd. što je neophodno definisati za ispitivanje. Strategija uzorkovanja u slučaju monitoringa sedimenta može imati dva glavna pristupa:

probabilistički (slučajni) gde su mesta uzorkovanjaprobabilistički (slučajni) gde su mesta uzorkovanja slučajno odabrana

ciljani gde su mesta uzorkovanja odabrana na osnovu

Slučajni pristup je prikladniji za karakterizaciju difuznih izvora đ j d k j ilj i i t d iji d i ti i i

analize pritisaka i već postojećih znanja o tačkama ispuštanja.

zagađanje, dok je ciljani pristup pogodniji za nadzorni, operativni i istraživački monitoring. Bez obzira na vodno telo, sediment treba da se uzorkuje na l k ij k j t ti d t d t l št htlokacijama koje su reprezentativne za dato vodno telo, što zahteva razumevanje hidroloških, geomorfoloških karakteristika i izvora zagađenja.

Broj i učestalost uzorkovanja 12

34

56 7

Na svakom mestu uzorkovanja, u cilju procene faktora koji doprinose nesigurnosti analitičkih podataka, potrebno je sakupiti više uzoraka.Direktiva 2013/39/EC – usklađenost prioritetnih supstanci sa EQS bar jednom godišnjeProcedure uzorkovanja za monitoring sedimenta treba da budu validovane, pri čemu posebna pažnja treba da bude posvećena kontroli kvaliteta uzorkovanja. Učestalost uzorkovanja sedimenta treba da bude u skladu sa očekivanim promenama u sedimentu, uzimajući u obzir hidrološki režim i brzinu taloženja u ispitivanom vodnom telu. Posebnu pažnju treba posvetiti mestima koja značajno mogu uticati na sastavPosebnu pažnju treba posvetiti mestima koja značajno mogu uticati na sastav sedimenta odnosno u kojima se protok vode menja sezonski što dalje može dovesti do npr. poplava.

Takođe, na kvalitet sedimenta utiču i sezonski procesi, kao što su npr. upotreba pesticida u poljoprivredi, koji mogu imati visok afinitet sorpcije za sediment. Učestalost uzorkovanja se može smanjiti kada rezultati monitoringa pokažu da su dobijene vrednosti značajno ispod standarda kvaliteta ili kada se ne očekuje značajna promena trenda.

Dubina uzorkovanja sedimentaj

Monitoring sedimenta uglavnom podrazumeva uzorkovanje površinskog sloja zbog toga što ovaj sloj ukazuje na aktuelnupovršinskog sloja zbog toga što ovaj sloj ukazuje na aktuelnu depoziciju materijala i stvarnog stanja zagađenja. Pored toga, površinski ili gornji slojevi sedimenta čine stanište organizama bentosa što je veoma bitno imajući u vidu da je zaštitaorganizama bentosa, što je veoma bitno imajući u vidu da je zaštita ekosistema glavni cilj WFD. Osnovni kriterijum za odabir adekvatne dubine uzorkovanja sedimenta ispitivanog vodnog tela zasniva se na poznavanju brzine deponovanjaispitivanog vodnog tela zasniva se na poznavanju brzine deponovanja sedimenta. Kada postoji stalno deponovanje sedimenta → površinski sloj sedimenta sadrži “najnovije informacije“ (0 5 do 1 cm dubine)sedimenta sadrži najnovije informacije  (0,5 do 1 cm dubine)U slučaju kada je sediment izložen turbaciji ili za reke sa velikim protokom, dubina uzorkovanja može biti veća od 5 cm.

Sastav sedimentaSediment se sastoji od čestica koje su različite veličine, od čestica j j ,gline (<2 μm) do nekoliko milimetara odnosno do čestica krupnog šljunka i kamena. Što je manja veličina čestica koje ulaze u sastav sedimenta, to je j j j , jveća njena specifična površina, što znači da je u takvim sedimentima moguć veći sadržaj zagađujućih materija. Veličina čestica + organska materija → najvažniji faktori koji g j j j jkontroliše sudbinu i ponašanje zagađujućih materija u sedimentuIzbor veličine čestica koje će se dalje koristiti za analizu zavisi od opšteg cilja analize sedimenta i ona treba da odražava distribuciju p g j jodređenog analita u funkciji veličine čestice sedimenta. Iz praktičnih razloga (procesa prosejavanja u cilju prikupljanja fine frakcije) analiza čestica frakcije <63 μm je veoma rasprostranjen j ) j j jpristup u mnogim aktuelnim monitoring programima.

Zapremina uzorka.Potreba zapremina uzorka zavisiće od:p

očekivane koncentracije zagađujuće supstance (za organske mikropultante zapremina uzorka treba da bude veća u poređenju sa uzorkom za metale););procenta fine frakcije koja ima potencijal da akumulira polutante;broja analiza koje treba da budu sprovedene (nutrijenti, metali, organski mikropultanti itd ) iorganski mikropultanti, itd.) ibroja replikata za svaku analizu.

Uopšteno, preporučena zapremina uzorka sedimenta za analizu metala je 50 ml dok za analizu organskih mikropolutanata iznosimetala je 50 ml, dok za analizu organskih mikropolutanata iznosi 200 ml. Ako se uzorkuje sediment u kojem dominiraju čestica peska, zapremina uzorka može biti mnogo veća u cilju dobijanja dovoljnezapremina uzorka može biti mnogo veća u cilju dobijanja dovoljne količine fine frakcije za dalju analizu.

Transport i prosejavanjeTransport i prosejavanje. Svi uzorci sedimenta moraju biti prosejani kroz sito veličine 2 mm što pre nakon uzorkovanja odnosno nakon uklanjanja detritusa i organizama bentosa. U suprotnom, nakon čuvanja i analize uzoraka zamrzavanjem ili primenom ultrazvuka, biotički materijal će biti razoren i postaće deo uzorka sedimenta. Boce za uzorkovanje treba puniti do vrha, kako bi se smanjila mogućnost oksidacije i gubitka kiselih isparljivih sulfida (AVS) tokom transporta. Uzorke treba staviti u ručni frižider na temperaturu od oko 4°C i tako ih transportovati što pre do laboratorije.Do postupka prosejavanja sedimenta, kako bi se izolovala fina frakcija za dalju analizu, uzorci se mogu čuvati na temperaturi od 4°C tokom nedelju dana, osim kada se uzorci zamrzavaju na -20°C tada se mogu čuvati do oko 3 meseca.oko 3 meseca. Kad god je moguće, zamrzavanje treba izbegavati s obzirom da može promeniti raspodelu čestica u sedimentu.

Analitičkemetode

Samo nekoliko standardnih metoda postoji za sediment i to za analizu PBDE, Cd, Pb, pentahlorfenol, tributil-kalajna jedinjenja.

Analiza zemljišta ‐ standardne metode nedostaju za oko 10 prioritetnih supstanci, ali treba uzeti u obzir da se ove standardne metode mogu primeniti i za sediment nakon validacije.

Takođe, potrebno je napomenuti da su dalji koraci nakon ekstrakcije ili digestije sedimenta u toku analitičkog postupka uglavnom isti i za vodu i sediment. P č j k išć j d d ih d b i dPreporučuje se korišćenje standardnih metoda, s obzirom da su ove metode potvrđene međulaboratorijskim ispitivanjem.

Analiza organskih jedinjenjaAnaliza organskih jedinjenja

EPA metode sadrže različite tehnike ekstrakcije od klasične Sokslet do savremenihEPA metode sadrže različite tehnike ekstrakcije od klasične Sokslet do savremenih tehnika kao što su mikrotalasna ekstrakcija (eng. Microwave Assisted Solvent Extraction, MASE) i ekstrakcija pod pritiskom (eng. Pressurised Solvent Extraction, PSE).Posebnu pažnju treba posvetiti analizi volatilnih organskih jedinjenja pri čemu bolji izbor predstavlja ekstrakcija iz vlažnih uzoraka sedimenta, a postupak liofilizacije treba izbegavati. Ek t k ij i l ž ih k di t ht k išć j k t č (k štEkstrakcija iz vlažnih uzoraka sedimenta zahteva korišćenje ko-rastvarača (kao što je aceton) koji će olakšati mešanje sa vlažnim uzorkom, nakon čega sledi ekstrakcija manje polarnim rastvaračem kao što je pentan ili heksan. Alternativne metode ekstrakcije za isparljiva organska jedinjenja su purge andAlternativne metode ekstrakcije za isparljiva organska jedinjenja su „purge and trap“ i „headspace“ tehnike.Preporučene metode detekcije za kvantitativno određivanje semivolatilnih organskih jedinjenja u uzorcima sedimenta zasnivaju se na upotrebi gasne hromatografije sa masenom spektrometrijom.

Analiza metala

Za određivanje koncentracije metala u uzorcima sedimenta primenjuje se digestija sa koncentrovanim neorganskim kiselinamaprimenjuje se digestija sa koncentrovanim neorganskim kiselinama u otvorenim i zatvorenim sistemima.Analiza metala podrazumeva primenu indukovano-kuplovane plazme sa atomsko emisionom spektrometrijom (ICP-AES) ili masenomsa atomsko emisionom spektrometrijom (ICP AES) ili masenom spektrometrijom (ICP-MS), atomsku apsorpcionu spektroskopiju (AAS) ili atomsku fluoroscentnu spektroskopiju.

Takođe se preporučuje digestija sedimenta sa fluorovodoničnom kiselinom (OSPAR, 2003), ali u tom slučaju određuje se ukupni sadržaj metala uključujući i onaj deo koji je geohemijskog poreklasadržaj metala, uključujući i onaj deo koji je geohemijskog porekla. Za analizu kiselo-isparljivih sulfida (eng. Simulta-neously Extracted Metals –Acid Volatile Sulphides, SEM-AVS) može se koristiti EPA metoda (US EPA 1991) pri čemu ekstrakcija treba da bude izvedena upotrebomEPA, 1991), pri čemu ekstrakcija treba da bude izvedena upotrebom HCl i homogenizovanog vlažnog sedimenta.

QA/QC

Kontrola kvaliteta (QA/QC)Pravilno sprovođenje QA/QC uključuje validaciju metoda od stranePravilno sprovođenje QA/QC uključuje validaciju metoda od strane analitičkih laboratorija putem interne i eksterne procedure za kontrolu kvaliteta. Validacija analitičke metode uključuje određivanje tačnosti,Validacija analitičke metode uključuje određivanje tačnosti, preciznosti kroz upotrebu sertifikovanih referetnih materijala (CRM). Trenutno su dostupni CRM za sediment za analizu metala, PAH, organohlornih pesticida.g pZa veliki broj prioritetnih supstanci, odgovarajući CRM sedimenata još uvek nisu dostupni.Takođe se preporučuje da laboratorije učestvuju u odgovarajućimTakođe se preporučuje da laboratorije učestvuju u odgovarajućim međulaboratorijskim ispitivanjima.

Monitoringhemijskihsupstanciubiotik tič i takvatičnogsistema

Monitoring hemijskih supstanci u bioti je ključan faktor za rešavanjeproblema koji mogu nastati u proceni hemijskog statusa vodnih tela.problema koji mogu nastati u proceni hemijskog statusa vodnih tela. Direktiva 2008/105/EC uključuje standarde za biotu i to za živu, heksahlorbenzen i heksahlorbutadien.

Zatim su Direktivom 2013/39/EC postavljeni standardi kvalitetaživotne sredine za 3 druge prioritetne supstance (fluoranten, PAH i

) ( f fPBDE) kao i za 4 nove prioritetne supstance (dikofol, perfluorooktansulfonska kiselina i njeni derivati, heksabromciklododekan i heptahlor/heptahlorepoksid).

Strategijauzorkovanjaubiomonitoringu

IZBOR SUPSTANCE

IZBOR TAKSONA BIOTE

IZBOR LOKACIJE

UČESTALOST MONITORINGA

Prirodnu varijabilnost uzoraka biote treba smanjiti odgovarajućim dizajnom uzorkovanja, imajući u vidu da razlike u starosti, veličini, polu i t t k l l ti ti ti i k t ij

BIOTE

i statusu seksualne zrelosti mogu uticati na izmerene koncentracije zagađujuće supstance.

Treba da se koriste one vrste za biomonitoring koje su ugrožene ili zahtevaju posebnu zaštitu u skladu sa Direktivom o staništima ili bilo kojim drugim nacionalnim ili međunarodnim akcionim planom za č j i dočuvanje prirode.

Odabir vrste treba izvršiti na osnovu njihove sposobnosti da reflektuju kvalitet ispitivanog vodnog tela, a za proveru usklađenosti sa EQS

d ti t fičk i k ji t lj i t d divrednostima na osnovu trofičkog nivoa za koji su postavljeni standardi kvaliteta životne sredine.

Postavljeni EQS za biotu imaju za cilj zaštitu:ljudi od negativnih efekata koji nastaju kao posledica upotrebeljudi od negativnih efekata koji nastaju kao posledica upotrebe kontaminiranih organizama u ljudskoj ishrani (riba, rakova, itd);predatora višeg trofičkog nivoa, kao što su ptice i sisari, gde postoji rizik od sekundarnog trovanja izazvanog konzumiranjem kontaminiranih organizama;bentosnih i pelagičnih organizama (npr. ribe grabljivice) koji takođe mogu biti izloženi riziku od sekundarnog trovanja.

Izbor vrste treba da se zasnivana sledećim kriterijumima:postojanje veze između koncentracije zagađujuće supstance u odabranim vrstama i prosečne koncentracije u okruženju;da je uzorkovani organizam potencijalna hrana za predatorske organizme ili ljude;da odabrana vrsta akumulira kontaminante;da je odabrana vrsta nemigrirajuća te je reprezentativna za lokaciju uzorkovanja, d j d b t t j i iti j bl ti k k bida je odabrana vrsta rasprostranjena u ispitivanoj oblasti, kako bi se omogućilo poređenje između različitih oblasti;da odabrana vrsta živi dovoljno dugo da bi se omogućilo uzorkovanje duže od godinu dana;od godinu dana;da je odabrana vrsta dovoljno velika kako bi se osiguralo dovoljno tkiva za analizu;da je odabranu vrstu lako uzorkovati i da je dovoljno izdržljiva da preživi j j j j pnepovoljne uslove ida je odabranu vrstu lako identifikovati.

U slučaju kada u ispitivanom specifičnom okruženju treba pratiti više vrsta, treba odabrati one organizme koji pripadaju različitim trofičkim nivoima za procenu kretanja zagađujuće materije kroz lanac ishrane.

Izbor lokacije uzorkovanjaKritična tačka u planiranju biomonitoringa je izbor lokacije (na primer, riba koja se uzorkuje treba da bude reprezentativni predstavnik ispitivanog područja). Odabrana vrsta biote treba da istakne razlike između lotičke i lentičke sredine, reka sa velikim i malim protokom, ishrane i ponašanja.

Mesta uzorkovanja u rekama, moraju biti reprezentativna za odgovarajuće ekosisteme i/ili odgovarajuće regione uzorkovanja. Za aktivni monitoring treba izabrati neporemećeno mesto uzorkovanjaZa aktivni monitoring, treba izabrati neporemećeno mesto uzorkovanja. U izboru lokaliteta za pasivni monitoring, populacija mora biti dovoljne veličine, gustine i stabilnosti kako bi se osiguralo dobro i dugoročno uzorkovanje.j

Ukoliko je poznat izvor specifičnog zagađenja, uzorkovanje treba izvesti na istoj dubini i pri istim uslovima izloženosti (u smislu svetlosti i talasa) kako bi se smanjio uticaj varijabilnosti uslova sredine na unošenje zagađujuće supstance u organizam biote.

Period uzorkovanjaKapacitet bioakumulacije za akvatičnih organizama promenljivtokom cele godine i može biti pod uticajem uslova životne sredine itokom cele godine i može biti pod uticajem uslova životne sredine ibioloških faktora.Moraju razmotriti sezonske fluktuacije za pravilnu interpretacijurezultata kako bi se razlikovala prirodna varijabilnost od promenarezultata kako bi se razlikovala prirodna varijabilnost od promenanastalih kao posledica ljudskog delovanja.Prilikom projektovanja dugoročnog biomonitoringa (više godina dodecenija) u svrhu procene trenda zagađenja uticaj sezonskedecenija) u svrhu procene trenda zagađenja, uticaj sezonskevarijabilnosti može se smanjiti definisanjem unapred periodauzorkovanja, koji će biti konstantan za sve naredne godine.

Metode uzorkovanja bioteMetod uzorkovanja ribe u jezerima i rekama zavisi od vrste vodnog tela te nije moguće uspešno koristiti isti metod uzorkovanja za sve vrste vodnih j g p jtela.

Školjke mogu da se uzorkuju manuelno, ronjenjem, primenom bagera ili na bilo koji drugi odgovarajući način. Broj uzorkovanih organizama treba da bude dovoljan za sve hemijske analize i reprezentativan za ispitivano područje.M k š ( b d j i šk ljk ) t b k ti t k d b b diMekušce (posebno dagnje i školjke) treba uzorkovati tako da se obezbedi pet replikata za svaku hemijsku analizu. Takođe se mogu koristiti i kavezi za uzorkovanje biote. Važno je obezbediti da se ovim postupcima ne uvode alohtone vrste uVažno je obezbediti da se ovim postupcima ne uvode alohtone vrste u

ispitivano vodno telo.

Izboripriprematkivaianalitičkemetodeanalizep p

Izbor odgovarajućeg tkiva je od ključne važnosti za ribe i zavisi od ilj bi it i kl i iti ih t i i d t ti tkiciljeva biomonitoringa, klasa ispitivanih supstanci i dostupnosti tkiva.

Odabir tkiva takođe zavisi i od vrste standarda kvaliteta životne sredine koji se koristi za praćenje usklađenosti. Ako se EQS odnosi na tkiva koja konzumira čovek, analize treba sprovesti na tkivima kao što je npr. mišićno tkivo i obično se u ovim tkivima akumuliraju lipofilne zagađujuće materije (npr. halogena j di j j i til ži )jedinjenja i metil-živa). Trenutno postoji nekoliko analitičkih metoda nekoliko standardnih metoda (uglavnom za analizu hrane)Rezultati analize biote - korigovani na suvu masu ili na sadržaj lipidne frakcije. U cilju poređenja dobijenih rezultata sa postavljenim EQS trebalo bi koristiti korekciju na bazi iste osnove.

ANALIZAORGANSKIH JEDINJENJA LIOFILIZACIJA

EKSTRAKCIJA SA ORGANSKIM RASTVARAČIMA

HOMOGENIZACIJA UKLANJANJE LIPIDA GC

PREČIŠĆAVANJEFRAKCIONISANJE

LC

ANALIZA METALA

FILTRIRANJEORGANOMETALNAMETALA HOMOGENIZACIJA

SUŠENJE DIGESTIJAICP

ORGANOMETALNA JEDINJENJA

RAZBLAŽENJE

AAS

ICP‐MS

ICP‐AES

HVALA NA PAŽNJIHVALANAPAŽNJI