Introducció

A mesura que la contaminació ambiental esdevé un problema cada cop més greu, les proves de qualitat de l'aigua s'han convertit en una part indispensable de la protecció del medi ambient, la protecció de la salut pública i la regulació industrial. Tant si es tracta d'anàlisis d'aigua potable, monitorització d'abocaments d'aigües residuals industrials o avaluació ecològica de rius i llacs, les dades precises d'anàlisi de la qualitat de l'aigua són la base per a la presa de decisions científiques i la gestió del compliment.

Com a pas inicial en el procés d'anàlisi de la qualitat de l'aigua, la precisió de la recollida de mostres està directament relacionada amb la fiabilitat de tot el procés d'anàlisi.Els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA, com a recipients per transportar mostres, tot i que són petits i d'aspecte senzill, són el factor clau per garantir que les mostres no estiguin contaminades, no reaccionin i es conservin de manera estable.Si la selecció no és adequada, no només provocarà la distorsió de les dades de la prova, sinó que fins i tot pot provocar mostrejos repetits, retardar el progrés del treball i augmentar els costos.

Definició i classificació dels vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA

Els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA són recipients de mostreig especialitzats que compleixen els estàndards de mostreig i anàlisi de l'EPA i s'utilitzen principalment per recollir i conservar mostres d'aigua per a proves de laboratori posteriors. Aquests vials s'adapten a diferents elements de prova, requisits de conservació i característiques del material per minimitzar la contaminació, la degradació o els canvis de composició durant el transport i l'emmagatzematge, i per garantir la precisió i la reproductibilitat dels resultats analítics.

Segons els diferents materials i funcions, els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA es divideixen principalment en les categories següents:

1. Vials de vidre

• Normalment s'utilitza per a la recollida de contaminants orgànics perquè és inert, no adsorbeix fàcilment les substàncies diana i pot suportar l'esterilització a altes temperatures. Sovint està equipat amb taps de rosca i juntes de PTFE/silicona per millorar el segellat i l'estabilitat química.

2. Ampolles de polietilè

• Incloent-hi materials de polietilè d'alta i baixa densitat, s'utilitza habitualment per al mostreig de cinc nivells de contaminants com ara ions metàl·lics, sals nutrients, anions i cations. Aquestes ampolles són resistents als impactes i lleugeres, cosa que les fa adequades per a la portabilitat in situ i l'ús de gran volum.

3. Ampolles d'ambre

• Té una bona funció d'ombrejat i s'utilitza especialment per a l'anàlisi de substàncies sensibles a la llum, que poden prevenir eficaçment les reaccions químiques o la descomposició induïdes pels raigs UV.

4. Ampolles folrades de tefló

• Apte per a anàlisis d'alta precisió a nivell de traces, com ara la recollida de metalls pesants traçats o mostres fortament corrosives. El PTFE té una excel·lent resistència química i inertícia, i no reacciona amb gairebé cap substància, però és relativament costós.

Cada material dels vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA té el seu propi àmbit d'aplicació específic. La selecció s'ha de basar en la naturalesa dels elements de prova, les propietats físiques i químiques de l'objectiu, així com en el pretractament per adaptar-se al tipus d'ampolla i a les condicions de pretractament adequades. Si el recipient no es selecciona correctament, pot interferir amb les dades de la prova, o provocar malbaratament de mostres o fins i tot caldrà tornar-les a recollir, cosa que afecta tot el procés del projecte.

Factors clau en la selecció de vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA

En les proves de qualitat de l'aigua, triar els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA adequats és fonamental per garantir resultats precisos.

1. Tipus d'element de prova

Diferents elements de prova corresponen a diferents requisits de mostreig, de manera que el primer pas a l'hora de triar els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA és definir els elements de prova:

• Detecció de contaminants orgànicsCom ara compostos orgànics volàtils, compostos orgànics semivolàtils, etc., cal utilitzar ampolles de vidre. El material de vidre impedeix eficaçment l'adsorció i la volatilització dels components orgànics, i sovint cal afegir prèviament àcid per inhibir l'activitat microbiana i evitar la degradació de l'objectiu.
• Detecció de metalls pesantsCom ara el plom, el mercuri, el cadmi i altres elements metàl·lics traça, s'han d'utilitzar ampolles de polietilè d'alta densitat, ja que no interfereixen amb el fons metàl·lic, no adsorbeixen fàcilment els ions metàl·lics i tenen una bona estabilitat química.
• proves microbiològiques: com ara bacteris coliformes, recompte total de colònies, etc., cal utilitzar ampolles de plàstic estèrils i d'un sol ús, generalment de PET o polipropilè, per garantir que les mostres no estiguin contaminades abans del transport.

2. Selecció de materials

Les qualitats dels diferents materials tenen les seves pròpies característiques i afecten les dades de la prova de manera diferent:

• ampolles de vidreResistent a altes temperatures, químicament inert, no reacciona fàcilment amb substàncies orgàniques, adaptat a l'anàlisi orgànica. Tanmateix, el pes és gran, fàcil de trencar, cal tenir cura amb el transport.
• Ampolles de plàstic (polietilè, polipropilè, etc.)Lleuger, difícil de trencar, adequat per a la majoria d'anàlisis inorgàniques. Tanmateix, alguns plàstics poden adsorbir contaminants orgànics o alliberar impureses de fons, no són adequats per a l'anàlisi de traces orgàniques.

3. Si cal un processament previ

Els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA sovint s'han d'omplir prèviament amb conservants o tractaments per mantenir l'estabilitat de la mostra:

• Els conservants comuns inclouen HCI, HNO₃ i NaOH.
• Pretractament in situ: pot minimitzar els canvis, però requereix una operació estandarditzada i certes condicions in situ.
• Pretractament de laboratori: operació més precisa, però requereix unes condicions d'emmagatzematge de mostres més elevades i pot introduir canvis durant el transport.

4. Color de l'ampolla

• Ampolla marróS'utilitza per al mostreig de substàncies fotosensibles, com ara alguns pesticides, contaminants orgànics, etc. Pot bloquejar eficaçment els raigs ultraviolats i retardar la degradació de la mostra.
• Ampolla transparentApte per a projectes insensibles a la llum, fàcil d'observar el color de les mostres d'aigua, la terbolesa i altres propietats físiques, però no es recomana per a la detecció de compostos fotosensibles.

5. Selecció de volum

• S'ha de basar en el mètode d'assaig. Requisits del laboratori i pla de projecte per seleccionar el volum de l'ampolla. Les especificacions comunes són 40 ml, 125 ml, 500 ml, etc.
• Alguns projectes requereixen que es deixi una certa quantitat d'"espai al cap d'aire" per afegir reactius o evitar la congelació i l'expansió; mentre que alguns projectes requereixen que no es deixi espai i que l'ampolla s'ompli fins a la seva capacitat.

Normes i requisits reglamentaris de l'EPA

En les proves de qualitat de l'aigua, els contenidors de mostreig no només formen part de l'operació experimental, sinó que també formen part important del control estricte de les normes reguladores. L'EPA (Agència de Protecció Ambiental dels EUA) utilitza diversos mètodes de prova en vials d'anàlisi d'aigua per establir disposicions clares sobre el tipus d'anàlisi d'aigua, els materials i la manipulació per garantir que les dades analítiques siguin científiques, precises i compleixin les normes.

1. Estàndards comuns de control de la qualitat de l'aigua de l'EPA i requisits per a ampolles de mostreig

A continuació es mostren diversos mètodes de prova representatius de l'EPA i els seus requisits específics per a les ampolles de mostreig:

• EPA 524.2 (proves de COV): requereix l'ús d'ampolles de vidre buides sense capçal de 40 ml amb juntes de segellat de PTFE/silicona, amb àcid clorhídric afegit a l'ampolla com a conservant. L'ampolla s'ha d'omplir fins a dalt sense bombolles d'aire ni buits per evitar que s'escapin els COV.
• EPA 200.8 (Detecció d'elements metàl·lics per ICP-MS): es recomana l'ús d'ampolles de plàstic HDPE, cal afegir ampolles a la preacidificació d'àcid nítric per evitar l'adsorció per precipitació de metalls.
• Sèrie EPA 300 (anàlisi per cromatografia iònica d'anions i cations)Es poden utilitzar ampolles de polipropilè o polietilè sense afegir àcid, però cal que les ampolles estiguin netes i lliures d'ions interferents rellevants.
• EPA sèrie 1600 (proves microbiològiques): requereix ampolles de plàstic estèrils i d'un sol ús, que normalment s'utilitzen per a coliformes totals, enterococs i altres indicadors, a l'ampolla es pot afegir la quantitat adequada de tiosulfat de sodi per neutralitzar els residus de clor.

Cada estàndard té regulacions estrictes sobre el tipus d'ampolla, el volum, la temperatura d'emmagatzematge i el temps d'emmagatzematge, i ignorar qualsevol d'aquests detalls pot resultar en dades no vàlides.

2. Requisits del sistema d'acreditació de laboratoris per a contenidors de mostreig

A la pràctica, molts laboratoris externs requereixen acreditació especialitzada, com ara:

• NELAC (Conferència Nacional d'Acreditació de Laboratoris Ambientals): exigeix ​​explícitament que els contenidors de mostreig, els procediments de mostreig i els mètodes de conservació compleixin amb les normes de l'EPA o nacionals, i que es documenti una cadena completa de mostres.
• ISO/IEC 17025 (Requisits generals per a la competència dels laboratoris d'assaig i calibratge): emfatitza la traçabilitat, la gestió estandarditzada dels aparells de mostreig i els registres del seu ús, i l'establiment de SOP (Procediments Operatius Estàndards) per a la selecció, neteja i emmagatzematge de contenidors.

Els laboratoris que han superat aquestes acreditacions han de tenir un sistema estricte de gestió de la recollida de mostres, i la selecció i l'ús de les ampolles de mostreig han d'estar documentats per a auditories internes o externes.

3. Implicacions pràctiques de les operacions de compliment normatiu

L'elecció dels vials d'anàlisi d'aigua estàndard de l'EPA adequats en estricte compliment de les normatives no només té a veure amb el compliment dels requisits del laboratori o del programa, sinó que també està directament relacionada amb el següent:

• Garantir la validesa científica i legal de les dades de les provesEls mètodes de mostreig i conservació conformes amb la llei són la base perquè les dades de monitorització siguin reconegudes pels departaments governamentals, els tribunals o la societat.
• Superació de revisions de projectes i auditories de qualitatEspecialment en els processos d'avaluació d'impacte ambiental, permisos d'emissions, acceptació ambiental, etc., l'ús estandarditzat d'ampolles de mostreig pot evitar que siguin retornades o reanalitzades a causa de l'incompliment.
• Evitar el malbaratament de mostres i el risc de tornar-les a recollirUn cop es descobreix que una mostra no és vàlida, cal tornar-la a recollir, cosa que no només retarda el progrés, sinó que també augmenta el cost de la mà d'obra, els materials i el transport.

Precaucions en el disseny i l'operació

Fins i tot si es seleccionen vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA que compleixin els estàndards de l'EPA, una manipulació inadequada durant el mostreig, l'emmagatzematge i el transport encara pot provocar contaminació de la mostra, deteriorament o invalidació de les dades. Per tant, és important prestar molta atenció a cada detall per garantir la integritat de la mostra i la validesa dels resultats de la prova.

1. Comprovació del segellat de la tapa

El segellat dels vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA està directament relacionat amb si la mostra es volatilitzarà, tindrà fuites o reaccionarà absorbint humitat durant la vida útil:

• Abans de prendre la mostra, s'ha de comprovar si el tap encaixa perfectament amb la boca de l'ampolla i si hi ha alguna deformació, trencament o envelliment.
• Per a la detecció de compostos orgànics volàtils i altres elements altament sensibles, és més important utilitzar un tap de segellat roscat amb una junta de PTFE/silicona, estrènyer-lo i després comprovar que no hi hagi fuites.
• Cal apretar el tap immediatament després de completar la mostra per evitar una exposició prolongada.

2. Mètodes per evitar la contaminació creuada

Qualsevol operació no neta té el potencial d'introduir interferències de fons que poden afectar el nivell de fons de la mostra, especialment crític en l'anàlisi de traces o la detecció microbiana:

• Feu servir guants d'un sol ús per a cada recollida de mostres i torneu a col·locar l'ampolla abans de jugar per evitar la contaminació creuada.
• Utilitzeu instruments de mostreig especialitzats (per exemple, varetes de mostreig, bombes de mostreig, etc.) i netegeu-los o substituïu-los a fons entre els punts de mostreig.
• Per a mostres que requereixen un pretractament in situ, utilitzeu pipetes netes o vials preomplerts amb conservants per evitar l'exposició prolongada a l'aire.

3. Requisits de conservació i transport de mostres

Les mostres d'aigua són susceptibles de patir canvis, degradació o fallades si no s'emmagatzemen o transporten correctament durant el període comprès entre el moment de la recollida i el moment de l'anàlisi experimental:

• Temperatura de conservacióLa majoria dels vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA s'han de conservar en condicions refrigerades a 4 ℃ i normalment es transporten en una caixa refrigerada o en una bossa de gel; les mostres microbiològiques s'han de controlar estrictament la temperatura i s'han d'analitzar en un termini de 6 hores.
• Temps de conservacióArticles diferents tenen temps màxims de conservació diferents, per exemple, 14 dies per als COV, 48 hores per a les sals nutritives i fins a 6 mesos per als metalls pesants (en condicions de preacidificació).
• Etiquetatge de contenidorsCada ampolla de mostra ha d'estar etiquetada amb una etiqueta amb el número de desplaçament que indiqui l'hora i el lloc del mostreig, el nom de l'element i el mètode de conservació per evitar confusions amb la mostra.
• Registres de transportEs recomana utilitzar el full de recollida de mostres i oh ah per registrar tot el procés de la mostra des de la recollida fins al laboratori per tal de satisfer les necessitats de control de qualitat i auditoria.

Exemples d'errors i conceptes erronis comuns

En el treball real de monitorització de la qualitat de l'aigua, a causa de la manca de consciència sobre l'ús de les especificacions de les ampolles de mostreig, sovint hi ha un impacte aparentment menor però greu en els resultats de l'error d'operació. A continuació, s'enumeren diversos malentesos típics i els resultats que n'han causat, com a referència i advertència.

1. Contaminació o adsorció de la mostra a causa de l'ús del material incorrecte

• Si s'utilitzen ampolles de plàstic ordinàries per recollir mostres de COV, les ampolles de plàstic (especialment de PVC o polietilè de baixa qualitat) són propenses a l'adsorció o permeació de contaminants orgànics, cosa que provoca una disminució de la concentració objectiu i un valor de detecció baix o fins i tot no detectable. S'han d'utilitzar ampolles de vidre regulades per l'EPA amb capçals sense aire, amb juntes de PTFE/silicona al revestiment del tap per garantir la inertícia i el segellat químics.

2. Negligir els efectes de la fotosensibilitat provoca la degradació de la mostra

• Si s'utilitzen ampolles de vidre transparents per recollir mostres de residus de pesticides i s'exposen a la llum solar durant un llarg període de temps després del mostreig, certes substàncies orgàniques com els pesticides, els HAP i les substàncies nitroaromàtiques són extremadament sensibles a la llum i es poden descompondre i transformar sota la llum, donant lloc a resultats distorsionats. Per als articles fotosensibles, s'han d'utilitzar ampolles marrons per al mostreig, i les mostres s'han d'emmagatzemar ràpidament i protegir de la llum després del mostreig, i també s'ha d'evitar la llum solar directa durant el transport.

3. Sense conservants ni condicions d'emmagatzematge inadequades, deteriorament de la mostra

• Si les mostres de nitrogen amònic es van recollir sense conservants i es van refrigerar durant 24 hores abans d'enviar-les per a la seva anàlisi, a temperatura ambient, els microorganismes metabolitzaran ràpidament el nitrogen amònic de l'aigua o el transformaran en altres formes, cosa que provocarà un canvi en la concentració de nitrogen amònic i invalidarà els resultats de la prova. Les mostres s'han d'acidificar afegint-hi àcid sulfúric o àcid clorhídric immediatament després de la recollida per inhibir l'activitat microbiana i s'han de transportar en condicions refrigerades a 4 °C per garantir que s'enviïn per a la seva anàlisi dins del temps especificat.

Aquests errors comuns ens recorden que triar els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA adequats és només el primer pas i, el que és més important, l'operació estandarditzada de tot el procés i els detalls del control, per tal de garantir que les dades de les proves de qualitat de l'aigua siguin vertaderes i fiables, amb validesa legal i tècnica.

Conclusió

En el control de la qualitat de l'aigua, els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA, tot i que només són un recipient petit, tenen un paper vital en tot el procés de mostreig i anàlisi. Seleccionar els vials d'anàlisi d'aigua de l'EPA és essencial per garantir la precisió de les dades, la traçabilitat i el compliment normatiu.

Només sobre la base d'una selecció raonable d'ampolles de mostreig, combinada amb procediments operatius estandarditzats (com ara l'ús de conservants, l'emmagatzematge allunyat de la llum, el transport refrigerat, etc.), es poden minimitzar els canvis en la recollida, l'emmagatzematge i el transport de mostres, per garantir que els resultats finals de les proves siguin veritables, fiables i legalment vàlids.

A més, es recomana que cada unitat organitzi regularment formació presencial per als mostrejadors per millorar la comprensió i la implementació de les normes de l'EPA i les especificacions d'ús d'ampolles de mostra, per tal d'evitar problemes com ara la reextracció, l'anul·lació de dades o el fracàs de l'auditoria a causa d'errors operatius, millorant així de manera integral la professionalitat i la qualitat del treball de control de la qualitat de l'aigua.