Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12951:2020 (ASTM D5956-15) về Chất thải - Hướng dẫn về cách thức lấy mẫu các chất thải không đồng nhất

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12951:2020

ASTM D5956-15

CHẤT THẢI - HƯỚNG DẪN VỀ CÁCH THỨC LẤY MẪU CÁC CHẤT THẢI KHÔNG ĐỒNG NHẤT

Standard guide for sampling strategies for heterogeneous wastes

Lời nói đầu

TCVN 12951:2020 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D5956-15, Standard guide for sampling strategies for heterogeneous wastes với sự cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA. Tiêu chuẩn ASTM ASTM D5956-14 thuộc bản quyền ASTM quốc tế.

TCVN 12951:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 200 Chất thải rắn biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

TCVN 12951:2020 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với ASTM D5956-15, có những thay đổi về biên tập cho phép như sau:

CHẤT THẢI - HƯỚNG DẪN VỀ CÁCH THỨC LẤY MẪU CÁC CHẤT THẢI KHÔNG ĐỒNG NHẤT

Standard guide for sampling strategies for heterogeneous wastes

1  Phạm vi áp dụng

1.1  Tiêu chuẩn này hướng dẫn thực hành, phi toán học cho các kế hoạch (chiến lược) lấy mẫu chất thải không đồng nhất. Tiêu chuẩn này phù hợp với lý thuyết lấy mẫu vật liệu hạt, cũng như suy luận thống kê học, và có thể phục vụ như là một giới thiệu để xử lý thống kê các vấn đề lấy mẫu.

1.2  Tiêu chuẩn này không cung cấp quy trình lấy mẫu toàn diện, cũng không dùng như một hướng dẫn cho mọi đặc điểm kỹ thuật. Trách nhiệm của người dùng là đảm bảo các quy trình thích hợp được sử dụng.

1.3  Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn, nếu có, khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và bảo vệ sức khỏe cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước khi đưa vào sử dụng.

2  Thuật ngữ định nghĩa

2.1  Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau

2.1.1

Thuộc tính (attribute)

Chất lượng của mẫu hoặc của một tập hợp.

2.1.1.1  Giải thích: Tính đồng nhất, tính không đồng nhất và tính đồng nhất thực tế là các thuộc tính của tập hợp. Tính đại diện và phương sai giữa các mẫu là các thuộc tính của mẫu.

2.1.2

Đặc tính (characteristic)

Tính chất của các hạng mục, của một mẫu hoặc tập hợp có thể được đo, đếm, hoặc quan sát.

2.1.2.1  Giải thích: Một đặc điểm quan tâm có thể là nồng độ cadimi hoặc tính bắt cháy của một tập hợp.

2.1.3

Thành phần (component)

Một hạng mục được nhận biết dễ dàng chẳng hạn như một tinh thể lớn, một chất kết tụ, que, thùng chứa, khối, găng tay, mảnh gỗ, hoặc bê tông.

2.1.4

Mẫu tổ hợp (composite sample)

Sự kết hợp của hai hoặc nhiều mẫu.

2.1.4.1  Giải thích: Khi tổ hợp các mẫu để phát hiện điểm nóng hoặc tổ hợp bất cứ khi nào có thể có lý do để xác định các mẫu thành phần nào cấu thành nên tổ hợp là nguồn của chất gây ô nhiễm được phát hiện, nó có thể hữu ích để tổ hợp chỉ các mẫu thành phần. Các phần còn lại của các mẫu thành phần sau đó có thể được lưu giữ để tham khảo và phân tích sau này. Cách tiếp cận này đặc biệt hữu ích khi lấy mẫu là đắt tiền, nguy hại hoặc khó khăn.

2.1.5

Tương quan (correlation)

Mối quan hệ tương hỗ của hai hay nhiều thứ.

2.1.6

Cơ sở dữ liệu (database)

Một tập hợp toàn diện của các dữ liệu liên quan được tổ chức để truy cập nhanh.

2.1.6.1  Giải thích: Cơ sở dữ liệu được sử dụng trong tiêu chuẩn này đề cập đến một bộ tập hợp các dữ liệu được tạo ra bởi việc thu thập và phân tích nhiều hơn một mẫu vật lý.

2.1.7

Mục tiêu chất lượng dữ liệu (data quality objectives (DQO))

DQO là các tuyên bố định tính và định lượng được rút ra từ quá trình DQO mô tả các quy tắc quyết định và độ không đảm bảo của quyết định trong phạm vi bối cảnh của vấn đề.

2.1.8

Quá trình mục tiêu chất lượng dữ liệu (data quality objectives process)

Công cụ quản lý chất lượng dựa trên phương pháp khoa học và được Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ phát triển để tạo thuận lợi cho lập kế hoạch của các hoạt động thu thập dữ liệu môi trường.

2.1.8.1  Giải thích: Quá trình DQO cho phép người lập kế hoạch tập trung nỗ lực lập kế hoạch của họ bằng cách quy định sử dụng dữ liệu (quyết định), tiêu chí quyết định (mức hành động) và các tỷ lệ sai lỗi quyết định có thể chấp nhận được của người ra quyết định. Các sản phẩm của quá trình DQO là các DQO.

2.1.9

Không đồng nhất (heterogeneity)

Điều kiện của tập hợp mà theo đó tất cả các hạng mục của tập hợp là không hoàn toàn giống nhau về phương diện đặc tính cần quan tâm.

2.1.10

Tính đồng nhất (homogeneity)

Điều kiện của tập hợp theo đó tất cả các hạng mục của tập hợp là giống hệt nhau về phương diện đặc tính cần quan tâm.

2.1.10.1  Giải thích: Tính đồng nhất là một từ có nhiều hơn hơn một nghĩa. Trong thống kê, một tập hợp có thể được xem là đồng nhất khi có một phân bố (ví dụ: nếu nồng độ chì thay đổi giữa các hạng mục khác nhau tạo thành một tập hợp và nồng độ khác nhau có thể được mô tả bằng một phân bố đơn nhất (phân bố duy nhất) và giá trị trung bình, lúc đó tập hợp đó sẽ được xem là đồng nhất). Một tập hợp chứa các tầng khác nhau sẽ không có một phân bố duy nhất xuyên suốt và trong thống kê học, có thể được xem là không đồng nhất. Tuy nhiên, các thuật ngữ đồng nhất và không đồng nhất sử dụng trong tiêu chuẩn này phản ánh sự hiểu biết phổ biến hơn đối với nhà hóa học, nhà địa chất và kỹ sư. Các thuật ngữ được sử dụng như được mô tả trong các định nghĩa trước đó và đề cập đến sự tương tự hoặc không giống nhau của các hạng mục cấu thành tập hợp. Theo tiêu chuẩn này, một tập hợp có hạng mục không giống nhau sẽ được xem như không đồng nhất bất kể loại phân bố nào.

2.1.11

Hạng mục (item)

Một phần riêng biệt của tập hợp (ví dụ: các hạt có kích thước hiển vi, các hạt có kích thước kính lúp, và một dầm thép dài 6 m [20 ft]).

2.1.11.1  Giải thích: Thuật ngữ “thành phần” xác định một tập hợp con của các hạng mục. Các thành phần là những hạng mục nào mà dễ dàng được xác định khi là khác với phần còn lại của các hạng mục cấu thành tập hợp. Việc xác định các thành phần có thể tạo thuận lợi cho sự phân tầng và lấy mẫu của một tập hợp phân tầng cao khi sự có mặt của đặc tính quan tâm là tương quan với một thành phần cụ thể.

2.1.12

Tập hợp (population)

Toàn bộ các hạng mục hoặc đơn vị đang xem xét.

2.1.13

Tính đồng nhất thực tế (practical homogeneity)

Điều kiện của tập hợp theo đó tất cả các hạng mục của tập hợp là không giống nhau. Tuy nhiên, đối với các đặc tính quan tâm, sự khác biệt giữa các mẫu vật lý riêng lẻ là không thể đo lường được hoặc liên quan đáng kể đến mục tiêu dự án.

2.1.13.1  Giải thích: Vì các mục đích thực tế, tập hợp là đồng nhất.

2.1.14

Ngẫu nhiên (random)

Thiếu trật tự hoặc mô hình trong một tập hợp mà các hạng mục của nó có xác suất xảy ra bằng nhau.

2.1.14.1  Giải thích: Từ ngữ “ngẫu nhiên” được sử dụng trong hai bối cảnh khác nhau trong tiêu chuẩn này. Liên quan đến lấy mẫu, ngẫu nhiên có nghĩa là tất cả các hạng mục của tập hợp có xác suất bằng nhau được lấy mẫu. Liên quan đến sự phân bố của đặc tính của tập hợp, ngẫu nhiên có nghĩa là đặc tính có một xác suất xảy ra như nhau trong bất kỳ và trong tất cả các hạng mục của tập hợp.

2.1.15

Mẫu đại diện (representative sample)

Một mẫu được thu thập theo một cách thức mà nó phản ánh một hoặc nhiều đặc điểm quan tâm (như đã xác định bởi các mục tiêu dự án) của một tập hợp mà từ tập hợp đó mẫu đã được thu thập.

2.1.15.1  Giải thích: Một mẫu đại diện có thể là (1) một mẫu, (2) một bộ mẫu hoặc (3) một hoặc nhiều mẫu tổ hợp.

2.1.16

Mẫu (sample)

Một phần của vật liệu được lấy để thử nghiệm hoặc cho mục đích lưu lại.

2.1.16.1  Giải thích: Mẫu là một thuật ngữ có nhiều nghĩa. Nhà khoa học thu thập mẫu vật lý (ví dụ, từ bãi chôn lấp chất thải, thùng phuy hoặc từ đống chất thải) hoặc phân tích các mẫu, xem một mẫu là đơn vị của tập hợp được thu thập và đặt trong một thùng chứa. Trong thống kê học, một mẫu được xem như một tập hợp con của tập hợp, và tập hợp con này có thể bao gồm một hoặc nhiều mẫu vật lý. Để giảm thiểu nhầm lẫn thuật ngữ, mẫu vật lý là nói đến mẫu được để trong một thùng chứa mẫu hoặc là phần của tập hợp chịu các phép đo tại hiện trường. Một hoặc nhiều các mẫu vật lý, các mẫu riêng biệt hoặc các phần mẫu nhỏ được kết hợp để tạo thành một mẫu tổ hợp. Thuật ngữ “cỡ mẫu” có nhiều hơn một nghĩa và có thể có nghĩa khác nhau đối với nhà khoa học và nhà thống kê. Để tránh nhầm lẫn, các thuật ngữ như khối lượng mẫu hoặc thể tích mẫu và số lượng mẫu được sử dụng thay vì cỡ mẫu.

2.1.17

Phương sai mẫu (sample variance)

Một giá trị đo độ phân tán của tập hợp các kết quả. Phương sai là tổng bình phương của độ lệch riêng so với trung bình mẫu chia cho (n-1). Nó có thể được thể hiện như là:

2.1.18

Lấy mẫu (sampling)

Có được một phần của vật liệu liên quan.

2.1.19

Tầng (stratum)

Một nhóm nhỏ của một tập hợp được tách ra theo không gian hoặc thời gian, hoặc cả hai, từ phần còn lại của tập hợp, phù hợp về mặt bên trong với một thành phần mục tiêu hoặc tính chất được quan tâm, và khác với các phần liền kề của tập hợp.

2.1.19.1  Giải thích: Một bãi chôn lấp chất thải có thể nhìn thấy các tầng được tách biệt về mặt không gian vì các ô chôn lấp cũ có thể chứa các chất thải khác với các ô mới. Một ống thải có thể xả theo thời gian các tầng tách biệt nếu sản xuất ca đêm khác với ca ngày. Cũng như vậy, một chất thải có thể có chất gây ô nhiễm quan tâm liên quan đến thành phần cụ thể trong tập hợp, chẳng hạn như chì (Pb) liên kết duy nhất với một kích thước hạt nhất định.

2.1.19.2  Giải thích: Tập hợp phân tầng cao bao gồm một số lượng lớn các tầng và như vậy là không thực tế hoặc không hiệu quả để sử dụng các phương pháp lấy mẫu thông thường, hoặc nồng độ trung bình của một tập hợp phân tầng cao cũng không là một dự đoán hữu ích (có nghĩa là độ không đảm bảo là quá lớn) cho một tập hợp con riêng lẻ mà có thể phải được đánh giá, lưu giữ, xử lý hoặc thải bỏ. “Phân tầng cao” là một thuật ngữ tương đối được sử dụng để xác định một số loại tập hợp không đồng nhất. Phân loại một tập hợp theo mức độ phân tầng của nó là liên quan đến những người lập kế hoạch và thực hiện lấy mẫu, kinh nghiệm của họ, thiết bị có sẵn, ngân sách và mục tiêu lấy mẫu. Trong một loạt các hoàn cảnh, một tập hợp có thể được xem như phân tầng cao, trong khi ở một bối cảnh khác cùng một tập hợp có thể được xem như phân tầng.

2.1.19.3  Giải thích: Các thuật ngữ “tầng” và “các tầng” được sử dụng trong hai bối cảnh khác nhau trong tiêu chuẩn này. Liên quan đến tập hợp quan tâm, “tầng” đề cập đến phân nhóm thực tế của tập hợp (ví dụ, một xe tải chở acquy chì- axit được đổ ở góc đông bắc của một bãi chôn lấp). Liên quan đến lấy mẫu, tầng hoặc các tầng đề cập đến các nhóm nhỏ hoặc sự phân chia tập hợp theo sự chỉ định của mẫu đội lấy mẫu. Khi chỉ định các tầng lấy mẫu, đội lấy mẫu cần phải tối đa hóa mối tương quan giữa các ranh giới của các tầng lấy mẫu được chỉ định và các tầng thực tế tồn tại trong tập hợp. Để giảm thiểu nhầm lẫn trong tiêu chuẩn này, những tầng được đội lấy mẫu chỉ định sẽ được gọi là các tầng lấy mẫu.

3  Ý nghĩa và ứng dụng

3.1  Tiêu chuẩn này phù hợp để lấy mẫu chất thải không đồng nhất.

3.2  Tiêu chuẩn này chú trọng vào chất thải; tuy nhiên, cách tiếp cận được mô tả trong tiêu chuẩn này cũng có thể được áp dụng cho các tập hợp (vật liệu) không là chất thải.

3.3  Từ Điều 4 đến Điều 9, mô tả hướng dẫn lấy mẫu chất thải không đồng nhất theo mục tiêu của dự án. Phụ lục B mô tả một ứng dụng của tiêu chuẩn này cho các chất thải không đồng nhất. Người dùng nên đọc Phụ lục A trước khi đọc và sử dụng từ Điều 4 đến Điều 9 của tiêu chuẩn này.

3.4  Phụ lục A có phần thảo luận giới thiệu về tính không đồng nhất, sự phân tầng và mối quan hệ của các mẫu và tập hợp.

3.5  Tiêu chuẩn này nhằm cho những người quản lý, thiết kế hoặc thực hiện các kế hoạch lấy mẫu và phân tích để xác định đặc tính của chất thải không đồng nhất.

4  Khó khăn trong việc lấy mẫu

4.1  Có rất nhiều khó khăn có thể làm phức tạp nỗ lực lấy mẫu một tập hợp. Những khó khăn này có thể được phân thành bốn loại chung:

4.1.1  Vấn đề tiếp cận tập hợp gây khó khăn cho lấy mẫu tất cả hoặc một phần của tập hợp;

4.1.2  Khó khăn trong việc lấy mẫu do tính chất vật lý của tập hợp (ví dụ, các hạng mục lớn khó di chuyển hoặc độ nhớt cao);

4.1.3  Khó khăn khi lập kế hoạch do thiếu kiến thức liên quan đến quy mô của tập hợp, tính không đồng nhất của chất gây ô nhiễm quan tâm, hoặc kích thước của hạng mục, hoặc sự kết hợp của các thứ đó, và

4.1.4  Các vấn đề về ngân sách ngăn cản việc áp dụng một thiết kế lấy mẫu khả thi, do quá tốn kém.

4.2  Những khó khăn trong ba loại đầu tiên là một hàm số/chức năng của các tính chất vật lý của tập hợp được lấy mẫu. Loại khó khăn lấy mẫu cuối cùng là một hàm số/chức năng của hạn chế ngân sách bắt phải theo cách tiếp cận lấy mẫu ít tốn kém và điều đó thường dẫn đến giảm số lượng mẫu và giảm độ đảm bảo trong ước tính đặc tính của tập hợp. Ngân sách hạn chế có thể gây khó khăn cho việc cân bằng chi phí với các độ tin cậy cần thiết trong việc ra quyết định. Những khó khăn có thể được giải quyết bằng cách thay đổi mục tiêu hoặc kế hoạch lấy mẫu/phân tích vì các thuộc tính của tập hợp hoặc tính chất vật lý của tập hợp có thể hiếm khi bị thay đổi. Các tài liệu về DQO thảo luận về một quá trình để cân bằng ngân sách với độ tin cậy cần thiết.

4.3  Khó khăn trong việc tiếp cận tập hợp và thu thập mẫu thường là rõ ràng, và do đó, nhiều khả năng là khó khăn được giải quyết hoặc thu được kết quả tài liệu hạn chế. Một sổ tay làm việc hiện trường có thể mô tả những khó khăn trong việc thu thập các hạng mục lớn hoặc thực tế mà trung tâm của một đống chất thải không thể tiếp cận lấy mẫu.

4.4  Kích thước tập hợp, tính không đồng nhất và kích thước của hạng mục có một tác động đáng kể đến việc lấy mẫu. Chi phí và khó khăn của lấy mẫu chính xác một tập hợp thường tương quan với kiến thức về các thuộc tính và đặc điểm của tập hợp. Thuộc tính của tập hợp ít được hiểu nhất là tính không đồng nhất của các đặc tính cần quan tâm. Nếu tính không đồng nhất không được biết thông qua kiến thức, thì lúc đó một số mức độ lấy mẫu sơ bộ hoặc phân tích hiện trường thường được yêu cầu trước khi thiết kế lấy mẫu.

4.5  Lấy mẫu của bất kỳ tập hợp nào cũng có thể khó khăn. Tuy nhiên, với tất cả các biến số khác là như nhau, tập hợp không đồng nhất là thường khó lấy mẫu hơn. Khó khăn tăng lên trong việc lấy mẫu tập hợp không đồng nhất là do sự tồn tại của các tầng không xác định hoặc có nhiều tầng, hoặc do cả hai. Nếu sự tồn tại của các tầng không được xem xét khi lấy mẫu một tập hợp không đồng nhất, thì dữ liệu kết quả sẽ tính trung bình các đặc tính đo được của các tầng riêng lẻ trên toàn bộ tập hợp. Nếu các tầng khác nhau là tương đối giống nhau về thành phần, thì lúc đó trung bình đặc điểm của tập hợp có thể là một yếu tố dự đoán tốt cho các phần của tập hợp và thường sẽ làm cho các mục tiêu cụ thể của dự án sẽ đạt được. Khi sự khác biệt trong thành phần giữa các tầng khác nhau tăng lên, trung bình đặc tính của tập hợp trở nên ít hữu ích hơn trong việc dự đoán thành phần hoặc tính chất của các phần riêng biệt của tập hợp. Trong trường hợp sau, khi có thể, là thuận lợi để lấy mẫu các tầng riêng lẻ một cách tách biệt, và nếu trung bình tổng thể đặc tính của tập hợp là cần thiết, nó có thể được tính toán toán học sử dụng trung bình trọng số của tầng lấy mẫu.

5  Sự phân tầng

5.1  Sự phân tầng có thể được nghĩ là các phần khác nhau của một tập hợp, có thể được phân tách theo thời gian hoặc không gian với mỗi phần có nồng độ hoặc tính chất bên trong tương tự, khác với các phần liền kề của tập hợp (nghĩa là, nồng độ/tính chất là tương quan với không gian, thời gian, thành phần hoặc nguồn). Hình 1 minh họa của các loại tầng khác nhau.

Hình 1 - Các loại chất thải không đồng nhất được phân tầng

5.1.1  Một bãi chôn lấp chất thải có thể hiển thị các tầng được phân cách theo không gian vì khi các ô chôn lấp cũ có thể chứa chất thải khác với các ô mới (phân tầng qua không gian);

5.1.2  Một ống thải có thể xả theo thời gian các tầng tách biệt nếu sản xuất ca đêm khác với ca ngày (phân tầng qua thời gian);

5.1.3  Pin axit chì sẽ tạo thành một tầng riêng biệt với đất trộn lẫn nếu chì là đặc tính quan tâm (phân tầng theo thành phần); và,

5.1.4  Các thùng phuy từ một quá trình vô cơ có thể tạo thành một tầng khác nhau với những thùng cùng được xử lý mà được tạo ra từ một quá trình hữu cơ (một loại tầng phụ của sự phân tầng theo thành phần được gọi là phân tầng theo nguồn).

5.2  Các tầng khác nhau thường được tạo ra từ các quá trình khác nhau hoặc một biến thể đáng kể của cùng một quá trình. Các tầng có nguồn gốc khác nhau thường dẫn đến sự phân bố nồng độ khác nhau và nồng độ trung bình khác nhau.

5.3  Tập hợp phân tầng cao, là một loại phân tầng của các tập hợp không đồng nhất không ngẫu nhiên, có nhiều tầng đến mức chúng trở nên khó lấy mẫu và xác định đặc tính. Phân loại một tập hợp theo mức độ phân tầng của nó là vấn đề tương đối liên quan đến những người lập kế hoạch và thực hiện lấy mẫu, kinh nghiệm của họ, thiết bị có sẵn và ngân sách. Tập hợp phân tầng cao đến mức không thực tế hoặc không hiệu quả để sử dụng phương pháp lấy mẫu thông thường để mà tạo ra một cơ sở dữ liệu đại diện, cũng như nồng độ trung bình của một tập hợp phân tầng cao cũng không là một yếu tố dự đoán hữu ích (nghĩa là mức độ không đảm bảo là quá lớn) cho tập hợp con riêng lẻ có thể được đánh giá, bảo quản, lưu giữ, xử lý hoặc thải bỏ.

CHÚ THÍCH 1  Ví dụ về tập hợp phân tầng cao là bãi chôn lấp, bị nhiễm bẩn với Aroclor 1260 tinh khiết và rất nhớt và với các dung dịch chứa nồng độ khác nhau của Aroclor 1260. (Aroclor 1260 là nhớt và có thể tồn tại như các viên của Aroclor tinh khiết.) Nồng độ Aroclors được phát hiện trong phân tích các mẫu phụ sẽ phản ánh tập hợp phân tầng cao nếu một số mẫu chứa các hạt Aroclor 1260 tinh khiết, trong khi các mẫu khác chứa các loại đất tiếp xúc với dung môi chứa nồng độ khác nhau Aroclor 1260. Các tập hợp không đồng nhất cao có nhiều tầng, mỗi tầng trong đó có sự phân bố khác nhau của chất gây ô nhiễm hoặc kích cỡ các hạng mục, hoặc cả hai, như vậy một giá trị trung bình cho tập hợp sẽ không hữu ích trong dự đoán thành phần hoặc tính chất của các phần riêng biệt của chất thải (nghĩa là, theo thống kê học, phương sai và sai số chuẩn của trung bình là sẽ lớn).

Ví dụ thứ hai và rõ ràng hơn về một tập hợp phân tầng cao là một bãi chôn lấp chất thải chứa đầy bùn không được che chắn, mảnh vụn xây dựng, bao gói phòng thí nghiệm, phụ tùng ô tô và chứa chất lỏng với thành phần quan tâm có nồng độ khác nhau trong từng tầng.

5.4  Tập hợp nào đó không hiển thị bất kỳ sự phân tầng rõ ràng theo thời gian hoặc không gian, thế nhưng sự phân bố của đặc tính mục tiêu là quá thất thường. Đối với những tập hợp này, nó có thể hữu ích trong việc xem xét phân tầng của tập hợp bằng cách xem xét thành phần. Sự phân tầng theo thành phần được áp dụng cho tập hợp có chứa các hạng mục dễ nhận biết, chẳng hạn như tinh thể lớn hoặc chất keo tụ, thanh, khối, găng tay, mảnh gỗ, hoặc bê tông. Tách một tập hợp thành các tầng lấy mẫu theo các thành phần là cần thiết khi một loại thành phần cụ thể được phân bố trong tập hợp và khi một đặc tính quan tâm tương quan với các thành phần. Sự phân tầng theo nguồn (ví dụ, thùng chất thải của quá trình hữu cơ so với thùng chất thải của quá trình vô cơ) là một loại phân tầng theo thành phần. Sự phân tầng theo thành phần là một cơ chế quan trọng để hiểu các thuộc tính của các tập hợp không đồng nhất về thành phần và để thiết kế lấy mẫu và phân tích phù hợp.

5.4.1  Các tầng của thành phần không nhất thiết phải được tách ra theo thời gian hoặc không gian nhưng thường được trộn lẫn nhau và các thuộc tính hoặc thành phần cấu thành của các thành phần riêng lẻ là cơ sở của sự phân tầng. Ví dụ, ắc quy ô tô được trộn lẫn trong một chất thải không liên quan sẽ là một thành phần có thể tạo thành một tầng riêng nếu chì là một đặc tính mục tiêu. Nếu cô lập ắc quy đó, sẽ có một phân bố nhất quán khác với phần còn lại của chất thải.

5.4.2  Thường không có mục đích trong phân tầng theo thành phần nếu các thành phần khác nhau có nồng độ tương tự của đặc tính mục tiêu hoặc nếu các thành phần đủ nhỏ sao cho các thành phần khác nhau được đại diện trong cỡ mẫu được chọn. Tuy nhiên, ngay cả khi các thành phần có tương tự thành phần cấu thành, sự phân tầng và sử dụng cách thức lấy mẫu tách riêng theo thành phần có thể hữu ích khi các thành phần khác nhau về mặt vật lý đến mức chúng không thể được lấy mẫu với cùng một kỹ thuật.

5.4.3  Mục tiêu chính để sử dụng một cách thức lấy mẫu phân tầng là cải thiện độ chính xác của các tham số của tập hợp như trung bình hóa cho tập hợp bằng cách chia tập hợp thành các tầng đồng nhất. Độ chính xác của các tham số của tập hợp sẽ tăng lên khi ranh giới tầng lấy mẫu, được chọn bởi đội lấy mẫu, bao quát hơn các tầng vật lý thực tế tồn tại trong tập hợp.

6  Lấy mẫu chất thải không đồng nhất phân tầng cao

6.1  Từ Điều 6 đến Điều 9 tập trung vào việc lấy mẫu của các chất thải phân tầng cao, một loại chất thải không đồng nhất. Khuyên cáo trong Phụ lục A nên được đọc và nghiên cứu trước khi sử dụng hướng dẫn. Phụ lục A thảo luận về tính không đồng nhất và mối quan hệ giữa các mẫu và tập hợp.

6.2  Chất thải không đồng nhất chứa hai hoặc nhiều tầng. Sự phân tầng chất thải không phải lúc nào cũng làm phức tạp quy trình lấy mẫu; đôi khi, có thể đơn giản hóa việc lấy mẫu. Tuy nhiên, các tập hợp phân tầng cao có chứa một số lượng lớn các tầng mà như vậy chúng trở nên khó lấy mẫu và xác định đặc tính. Sử dụng từ “cao” và phân loại chất thải theo mức độ phân tầng của chúng là một vấn đề tương đối liên quan đến những người lập kế hoạch và thực hiện lấy mẫu, đến kinh nghiệm của họ, đến thiết bị có sẵn, ngân sách và mục tiêu. Chất thải phân tầng cao là như đến mức mà nó không thực tế hoặc có hiệu quả để sử dụng cách tiếp cận lấy mẫu thông thường, cũng như nồng độ trung bình của một chất thải phân tầng cao không phải là một yếu tố dự đoán hữu ích (nghĩa là mức độ độ không đảm bảo là quá lớn) cho một tập hợp con riêng lẻ có thể phải được đánh giá, bảo quản, lưu giữ, xử lý hoặc thải bỏ.

6.3  Một cách tiếp cận được cấu trúc để lập kế hoạch lấy mẫu, chẳng hạn như quá trình DQO, là một cách tiếp cận hữu ích để lấy mẫu tất cả chất thải bất kể mức độ không đồng nhất của chúng. Bước đầu tiên trong việc mô tả bất kỳ chất thải không đồng nhất là để thu thập tất cả thông tin có sẵn, chẳng hạn như nhu cầu lấy mẫu chất thải; mục tiêu lấy mẫu chất thải; quy định thích hợp, sự thỏa thuận đơn đặt hàng, lấy mẫu, vận chuyển, phòng thí nghiệm, các vấn đề an toàn và sức khỏe; bảo quản, xử lý và lưu giữ của chất thải; dữ liệu phân tích hiện có và chi tiết chính xác về dữ liệu được tạo ra như thế nào; các phương án khác nhau về xử lý và thải bỏ. Thông tin này sẽ được sử dụng trong việc lập kế hoạch lấy mẫu và hoạt động phân tích.

6.4  Nếu có đủ thông tin, quá trình lập kế hoạch có thể phát hiện ra sự tồn tại của phân tầng có thể ngăn cản việc hoàn thành mục tiêu. Nếu thiếu thông tin, nỗ lực lấy mẫu ban đầu và nỗ lực phân tích có thể xác định và đánh giá tính biến thiên. Nó không phải là chi phí -hiệu quả để xác định đặc tính chất thải phân tầng cao bằng các phương pháp thông thường, mà điều đó sẽ trở nên rõ ràng trong quá trình lập kế hoạch.

6.5  Điều 7 đến Điều 9 xem xét các phương pháp làm giảm bớt tác động của phân tầng và làm cho chi phí lấy mẫu hiệu quả hơn. Một số những cách tiếp cận này yêu cầu thay đổi trong mục tiêu, phương pháp bảo quản hoặc xử lý chất thải, và một số đòi hỏi sự thỏa hiệp, nhưng tất cả các cách tiếp cận đều yêu cầu các loại thông tin nêu ra ở trên.

6.6  Tính không đồng nhất là điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của các tầng. Chất thải có thể không đồng nhất về kích thước hạt hoặc trong thành phần cấu thành, hoặc là cả hai, cho phép sự tồn tại của những điều sau đây:

6.6.1  Các tầng của các hạng mục kích thước khác nhau của thành phần cấu thành tương tự,

6.6.2  Các tầng của các hạng mục có kích thước tương tự của thành phần cấu thành khác nhau, và,

6.6.3  Các tầng của các hạng mục có kích thước khác nhau và thành phần cấu thành khác nhau.

7  Các tầng của các hạng mục khác nhau về kích thước với thành phần cấu thành tương tự

7.1  Chất thải có sự phân tầng chỉ do kích cỡ các hạng mục khác nhau theo định nghĩa sẽ có cùng thành phần cấu thành hoặc thuộc tính (đó là, đối với các đặc tính thành phần cấu thành không có phương sai có ý nghĩa giữa các mẫu và không có mối tương quan với không gian, thời gian hoặc thành phần) trong khắp các tầng khác nhau của chất thải. Các hạng mục kích cỡ khác nhau có thể được phân tách theo không gian hoặc theo thời gian. Trừ khi cố gắng đo kích thước hạt cho các hạt có ý nghĩa phương sai giữa các mẫu, loại tập hợp này là đơn giản nhất trong số các loại chất thải phân tầng cao để xác định đặc tính. Tất cả hạng mục trong các loại chất thải này thường được tạo ra bởi cùng một quá trình (ví dụ, thảo luận về bạc nitrat bột và tinh thể trong Phụ lục A), đó là nguyên nhân để cho thành phần cấu thành là tương tự trên tất cả các kích cỡ của hạng mục. Những loại chất thải, mà là đồng nhất về thành phần cấu thành và chỉ không đồng nhất về kích thước hạng mục, là không thường gặp.

7.2  Sự phức tạp của việc xử lý các loại chất thải này là trong việc chứng minh rằng chất thải có thành phần cấu thành tương tự trên kích cỡ hạng mục khác nhau. Xác định này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng kiến thức về quá trình hoặc bằng cách lấy mẫu các hạng mục có kích thước khác nhau để xác định nếu có sự khác biệt đáng kể về thành phần. Nếu xác định được thực hiện bằng cách sử dụng kiến thức về chất thải, đó là nên thực hiện lấy mẫu có giới hạn để khẳng định sự xác định. Quá trình xác định đặc tính được đơn giản hóa rất nhiều một khi một xác định đã được thực hiện rằng chất thải có thành phần cấu thành hoặc các tính chất tương tự trên các kích cỡ hạng mục khác nhau. Những lấy mẫu và phân tích tiếp theo có thể được thực hiện trên các hạng mục có thể dễ dàng cho quá trình lấy mẫu và phân tích và dữ liệu kết quả có thể được sử dụng để xác định đặc tính của chất thải trong toàn bộ của nó.

7.3  Điều quan trọng là định kỳ xác minh giả định rằng các hạng mục có kích thước khác nhau là bao gồm các vật liệu có cùng các mức nồng độ và sự phân bố chất gây ô nhiễm quan tâm. Sự xác minh này đặc biệt quan trọng khi có bất kỳ thay đổi nào đối với quá trình tạo ra chất thải, lưu giữ, xử lý hoặc thải bỏ chất thải. Sự giống nhau của thành phần cấu thành giữa các hạng mục phải được xác minh cho từng đặc tính quan tâm. Ảnh hưởng của các hạng mục có kích thước khác nhau cũng phải được xem xét khi đo lường các tính chất, chẳng hạn như khả năng chịu ngâm chiết của các thành phần chất thải.

8  Các tầng của các hạng mục có cùng kích thước và thành phần khác nhau

8.1  Sự phân tầng chỉ do thành phần cấu thành hoặc tính chất (nghĩa là, có một mối tương quan của thành phần cấu thành hoặc tính chất với thời gian, không gian hoặc thành phần) theo định nghĩa đòi hỏi các kích thước của hạng mục đó sẽ nhất quán trên các tầng khác nhau. Các tầng có thể phân tách được trong không gian, thời gian hoặc theo thành phần hoặc nguồn. Xác định và lấy mẫu các tầng riêng lẻ có thể đơn giản hóa quá trình xác định đặc tính. Một ví dụ về loại chất thải này là tích lũy thời gian dài của một loại bùn nước thải được sản xuất qua quá trình chế biến các vật liệu có thành phần cấu thành khác nhau, nhưng qua quá trình tạo chất thải tương tự (nghĩa là chế biến theo lô) dẫn đến chất thải có kích thước của hạng mục đồng nhất nhưng khác nhau thành phần từ đợt này đến đợt khác).

8.2  Chất thải có kích thước hạng mục đồng nhất và thành phần cấu thành hoặc các tính chất khác nhau có thể được lấy mẫu bằng cách sử dụng cùng một cách thức như được mô tả cho chất thải chứa các tầng có thành phần khác nhau và kích thước hạng mục khác nhau (xem Điều 9).

9  Các tầng của các hạng mục có kích thước khác nhau và thành phần cấu thành khác nhau

9.1  Chất thải có sự phân tầng quá mức vừa do cả thành phần cấu thành/tính chất và do cả kích thước hạng mục (nghĩa là kích thước hạt và thành phần hoặc tính chất, hoặc cả hai, có tương quan với thời gian, không gian, hoặc thành phần) thường là những chất thải khó khăn nhất để xác định đặc tính. Khó khăn trong việc lấy mẫu chất thải phân tầng cao có thể là do:

9.1.1  Kích cỡ của các hạng mục khác nhau và tính nhất quán của chất thải tạo nên lấy mẫu khó khăn và chi phí cho phương pháp lấy mẫu thông thường là không cho phép.

9.1.2  Chênh lệch nồng độ khác thường giữa các thành phần khác nhau hoặc vô số tầng dẫn đến phương sai quá mức trong dữ liệu, mà mục tiêu dự án không thể đạt được; và,

9.1.3  Các chất thải thể hiện các tính chất trong 9.1.1 và 9.1.2.

9.2  Hình 2 tóm tắt một cách tiếp cận để xác định đặc tính các loại này của chất thải phân tầng cao. Nếu chất thải được phân tầng cao, phương pháp lấy mẫu thông thường sẽ không cho phép các mục tiêu đạt được chi phí - hiệu quả. Để lấy mẫu hiệu quả chất thải phân tầng cao, phải sử dụng một cách tiếp cận thông dụng, chẳng hạn như điều chỉnh sửa đổi quá trình lấy mẫu, chuẩn bị mẫu, hoặc giai đoạn phân tích. Nếu sau khi sửa đổi quá trình lấy mẫu và phân tích, các mục tiêu vẫn không thể đạt được một cách chi phí - hiệu quả, lúc đó kế hoạch ban đầu về lưu giữ chất thải, xử lý hoặc thải bỏ phải được kiểm tra và thay đổi để chất thải có thể được xác định đặc tính theo các mục tiêu mới có thể đạt được.

Hình 2 - Phương pháp tiếp cận để xác định đặc tính của chất thải không đồng nhất

9.3  Thiết kế phương pháp lấy mẫu

9.3.1  Những nỗ lực đầu tiên để giải quyết khó khăn trong việc xác định đặc tính chất thải phân tầng cao thường được tập trung vào lấy mẫu. Một cách thức (chiến lược) để thiết kế một kế hoạch lấy mẫu cho các chất thải phân tầng rất cao có thể bao gồm năm bước sau đây:

9.3.1.1  Sử dụng quy trình lập kế hoạch như quy trình DQO để xác định các đặc tính mục tiêu, ranh giới tập hợp, thống kê về kết quả xác định đặc tính mục tiêu quan tâm, độ tin cậy và các vấn đề quan trọng khác.

9.3.1.2  Xác định xem các đặc tính quan tâm là tương quan hay không với kích thước các hạng mục, với không gian, thời gian, thành phần hoặc nguồn.

9.3.1.3  Xác định xem mọi thành phần hoặc các tầng của chất thải có thể được loại bỏ ra khỏi xem xét trong quá trình lấy mẫu bởi vì chúng không đóng góp đáng kể vào đặc tính mục tiêu.

9.3.1.4  Xác định xem các hạng mục nhỏ trong một tầng đại diện cho tầng, cũng như hạng mục lớn khó lấy mẫu hơn. Nếu có, lấy mẫu các hạng mục nhỏ hơn và chỉ theo dõi sự đóng góp về thể tích/khối lượng của các hạng mục lớn hơn.

9.3.1.5  Xác định xem đặc tính mục tiêu là vốn có (bẩm sinh) hay được hấp phụ bề mặt. Đặc tính mục tiêu là bề mặt hấp phụ, mà nó sẽ cho phép vật liệu được lấy mẫu một cách đại diện bằng cách lấy mẫu lau hay không? Các hạng mục lớn có thể được lau và các hạng mục nhỏ hơn có thể được chiết xuất, ngâm chiết, hoặc phân hủy hay không? Chất thải có thể được phân tầng theo chất thải không thấm nước và chất thải thấm nước và được lấy mẫu và phân tích cho phù hợp?

9.3.1.6  Điều cần thiết là tất cả các giả định (nghĩa là, bất kỳ mối tương quan nào) được xác minh ít nhất bằng kiến thức về chất thải, và tốt nhất là xác nhận bằng cách lấy mẫu và phân tích.

9.3.2  Tất cả các bước được thực hiện để tối ưu hóa việc lấy mẫu phải được lập thành tài liệu.

9.3.3  Phụ lục B có một nghiên cứu điển hình áp dụng quá trình trên để tối ưu hóa việc lấy mẫu cho chất thải phân tầng cao. Nếu tối ưu hóa thiết kế lấy mẫu thì chính nó là không đủ để cho phép các mục tiêu dự án đáp ứng được chi phí - hiệu quả, các thay đổi chuẩn bị mẫu hoặc phân tích mẫu nên được xem xét.

9.4  Sửa đổi phương pháp chuẩn bị mẫu

9.4.1  Thông tin thu được từ việc phân tích mẫu được sử dụng để suy luận về các thuộc tính của tập hợp. Nhận thức về tính đồng nhất của tập hợp, như được chỉ ra bằng phương sai không có ý nghĩa giữa các mẫu, hoặc nhận thức về tính không đồng nhất của tập hợp (nghĩa là, được biểu thị bằng phương sai có ý nghĩa giữa các mẫu) là phụ thuộc khối lượng mẫu phân tích. Thông thường, mẫu phải chịu phân tích có khối lượng/thể tích càng lớn thì càng đại diện cho mẫu phân tích. Để cải tiến tính đại diện của các mẫu phân tích và để phù hợp với hạng mục có kích cỡ lớn, phương pháp chuẩn bị mẫu thông thường có thể được thay đổi. Tất cả các sửa đổi của phương pháp nên được lập thành tài liệu.

9.4.2  Trong phòng thí nghiệm, thuật ngữ “chuẩn bị mẫu” thường có nghĩa là bao gồm hai bước riêng biệt: lấy mẫu phụ của một mẫu hiện trường để tạo một mẫu phân tích, và chuẩn bị mẫu phân tích cho phân tích tiếp theo sau đó.

9.4.3  Về lấy mẫu phụ, logic đã thảo luận trước đây để lấy mẫu tại hiện trường (xem 9.3) cũng được áp dụng cho thế hệ của các mẫu phụ phân tích. Kiến thức về sự phân bố nồng độ trong chất thải có thể được sử dụng để đơn giản hóa việc lấy mẫu phụ bằng cách xem xét những điều sau đây:

9.4.3.1  Sử dụng kiến thức về quá trình hoặc các kết quả thử nghiệm để loại bỏ bất kỳ thành phần chất thải hoặc tầng không đóng góp đáng kể đến nồng độ của hợp chất mục tiêu;

9.4.3.2  Sử dụng kiến thức về quá trình hoặc kết quả thử nghiệm để phân biệt đối xử với các hạng mục có kích thước lớn và chỉ chọn các hạng mục nhỏ khi các hạng mục nhỏ đại diện cho chất thải, cũng như các hạng mục lớn; và,

9.4.3.3  Sử dụng kiến thức về quá trình hoặc kết quả thử nghiệm để hạn chế lấy mẫu đối với mẫu lau bề mặt của các hạng mục lớn hơn và chiết xuất hoặc phân hủy các dịch lọc nếu ô nhiễm bề mặt là nguồn của đặc tính mục tiêu.

9.4.4  Nếu các cách tiếp cận trong 9.4.3.1 đến 9.4.3.3 không được áp dụng đối với một mẫu hiện trường, mẫu hiện trường sẽ phải bị giảm kích thước hạt (PSR- particle size reduction) trước khi lấy mẫu hoặc phương pháp chuẩn bị mẫu sẽ phải được cải biên sửa đổi để chứa đựng toàn bộ mẫu hiện trường.

CHÚ THÍCH 2  Trước khi sửa đổi một phương pháp chuẩn bị mẫu, khuyến nghị rằng nên tham khảo ý kiến của người dùng cuối của dữ liệu để xem liệu sửa đổi có thể có bất kỳ ảnh hưởng bất lợi. Ví dụ, PSR có thể làm thay đổi đáng kể dữ liệu lọc ngâm chiết.

9.4.5  PSR rất hữu ích để xử lý các mẫu hiện trường, trong đó có các hạng mục quá lớn để đại diện đúng trong một phân tích mẫu phụ. Mục đích của PSR là giảm kích thước hạng mục tối đa của mẫu hiện trường để mẫu hiện trường sau đó có thể được phân chia hoặc lấy mẫu phụ hoặc cả hai để tạo một mẫu phụ đại diện. Những khó khăn trong việc áp dụng PSR cho các mẫu chất thải là sau đây:

9.4.5.1  Không phải tất cả các vật liệu đều dễ dàng tuân theo PSR (ví dụ, đồ tạo tác/hiện vật bằng thép không gỉ);

9.4.5.2  Khả năng và năng lực phù hợp để thực hiện PSR là không có đủ trong tất cả các phòng thí nghiệm;

9.4.5.3  PSR có thể thay đổi các thuộc tính của vật liệu (ví dụ, độ tin cậy);

9.4.5.4  PSR có thể là nguồn nhiễm bẩn chéo;

9.4.5.5  PSR thường không áp dụng cho các hợp chất dễ bay hơi và không bền; và,

9.4.5.6  Khối lượng lớn/thể tích lớn có thể phải được vận chuyển, bảo quản, và thải bỏ.

9.4.6  Sửa đổi các phương pháp chuẩn bị mẫu có thể bao gồm chiết, phân hủy hoặc ngâm chiết các khối lượng mẫu lớn hơn nhiều so với được quy định. Ưu điểm của phương pháp này là đặc tính quan tâm của một khối lượng mẫu lớn hơn và đại diện hơn được hòa tan thành một phần chiết tương đối đồng nhất hoặc phân hủy mà sẽ phù hợp hơn cho việc lấy mẫu phụ.

Cách tiếp cận này đặc biệt quan trọng đối với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi mà có thể bị tổn thất đáng kể nếu phải chịu PSR. Đối với phân tích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, các phần lớn hơn của chất thải có thể được chiết xuất bằng methanol hoặc khả năng toàn bộ mẫu hiện trường có thể phải được phân tích như một mẫu hoặc như một loạt lớn các phần mẫu nhỏ, hoặc có thể là toàn bộ mẫu hiện trường được bảo quản trên hiện trường với một thể tích metanol hoặc dung dịch metanol/nước.

9.5  Sửa đổi phương pháp phân tích

9.5.1  Giai đoạn phân tích của một chương trình lấy mẫu và phân tích cho phép có một cơ hội khác để đơn giản hóa sự xác định đặc tính của chất thải phân tầng cao. Các ví dụ khác nhau về các loại phương pháp phân tích là:

9.5.1.1  Phương pháp sàng lọc,

9.5.1.2  Phương pháp di động,

9.5.1.3  Phương pháp phòng thí nghiệm hiện trường,

9.5.1.4  Phương pháp không xâm nhập

9.5.1.5  Phương pháp không phá hủy,

9.5.1.6  Phương pháp đổi mới/sáng tạo và

9.5.1.7  Phương pháp phòng thí nghiệm cố định.

9.5.2  Phương pháp sàng lọc, di động và phòng thí nghiệm hiện trường có lợi thế khác biệt mà chúng cho phép chi phí - hiệu quả phân tích nhiều mẫu hơn. Các phương pháp này tạo ra nhiều dữ liệu hơn, làm cho nó dễ dàng hơn để phát hiện mối tương quan giữa mức nồng độ và các tầng chất thải hoặc các thành phần chất thải. Ngoài ra, một số phương pháp sàng lọc có thể phân tích một khối lượng mẫu lớn hơn so với những gì theo truyền thống được phân tích trong một phòng thí nghiệm cố định.

9.5.3  Phương pháp không xâm nhập (ví dụ, phương pháp địa vật lý) có thể hữu ích khi có vấn đề về sức khỏe và an toàn liên quan đến tiếp xúc với chất thải. Những phương pháp này cũng có thể được sử dụng để đánh giá một cách định tính các chất thải khối lượng lớn hoặc đánh giá bán định lượng.

9.5.4  Phương pháp không phá hủy rất hữu ích là tính toàn vẹn của các mẫu được còn lại để dùng cho các phân tích bổ sung hoặc bằng làm chứng, hoặc cả hai.

9.5.5  Các phương pháp đổi mới/sáng tạo có thể mang lại chi phí-hiệu quả cao hơn hoặc kết quả kịp thời hoặc cải thiện độ nhạy hoặc cung cấp được lớn hơn và nhiều hơn các cỡ mẫu đại diện.

9.5.6  Phương pháp phòng thí nghiệm cố định thường có lợi thế về phê duyệt theo quy định, các yêu cầu đảm bảo chất lượng/kiểm soát chất lượng được thiết lập và có thể đạt được độ nhạy thường lớn hơn các phương pháp sàng lọc, di động, hoặc phương pháp phòng thí nghiệm hiện trường.

9.6  Sửa đổi kế hoạch bảo quản, xử lý và thải bỏ chất thải

9.6.1  Nếu sửa đổi lấy mẫu, chuẩn bị mẫu và phân tích mà chưa phù hợp với một chất thải nhất định hoặc phù hợp nhưng vẫn không cho phép các mục tiêu được đáp ứng một cách hiệu quả, thì khi đó là có lý do để chương trình ban đầu phải được xem xét lại. Có thể đạt được mục tiêu chương trình bằng một phương pháp khác thay thế. Ví dụ, thay đổi trong các công nghệ xử lý, bảo quản hoặc thải bỏ chất thải có thể yêu cầu phân tích cho các đặc tính khác nhau hoặc có thể cho phép lấy mẫu được đơn giản hóa. Ngoài ra, tập hợp chất thải có thể được xác định một cách khác nhau bằng cách khắc phục hoặc sử dụng đơn vị tiếp xúc nhỏ hơn mà sẽ được lấy mẫu một cách tách riêng ngược lại với đặc tính của toàn bộ tập hợp. Nhu cầu phía sau các mục tiêu xác định đặc tính chất thải phải được xem xét và một cách tiếp cận để đơn giản hóa quá trình xác định đặc tính được nghĩ tới. Quá trình này được giải quyết trong bước tối ưu hóa của quá trình lập kế hoạch.

9.6.2  Ví dụ, xem xét một chất thải giả định mà phải được đánh giá trước khi thải bỏ chất thải để xác định nếu nó là nguy hại. Một cố gắng ban đầu để xác định đặc tính của chất thải đã không thành công để đáp ứng mục tiêu, chỉ ra rằng chất thải đã bị phân tầng rất cao, và chứng minh rằng các phần của chất thải đó là nguy hại. Sau khi xem xét thông tin sơ bộ này và chi phí để xác định đặc tính bảo vệ của chất thải, có thể được quyết định đó là một nguồn và chi phí - hiệu quả để xem xét tất cả chất thải nguy hại và xử lý nó như một chất thải nguy hại bằng cách đốt. Theo kịch bản này, các yêu cầu lấy mẫu và phân tích thay đổi, yêu cầu thử nghiệm cho các đặc tính chung trước khi đốt được đơn giản hóa, và phân tích toàn diện hơn của tro lò đốt không đồng nhất và dễ lấy mẫu hơn để xác định nếu nó là trong phạm vi tuân thủ.

9.7  Thay đổi mục tiêu

Nếu các mục tiêu của dự án không đáp ứng và không có chiến lược nào có thể thay đổi hoặc sửa đổi, mục tiêu cần được xem xét lại. Sau khi thay đổi mục tiêu, kế hoạch lấy mẫu và phân tích cũng nên được điều chỉnh. Những lần thay đổi này sẽ tiếp tục cho đến khi các mục tiêu của dự án có thể được đáp ứng.

Phụ lục A

(Quy định)

Giải thích về tính không đồng nhất và sự phân tầng của chất thải và mối quan hệ của các mẫu và tập hợp mẫu

A.1  Giới thiệu

Phụ lục này có một thảo luận thực tế phi toán học về các vấn đề liên quan đến lấy mẫu chất thải không đồng nhất. Thảo luận liên quan đến sự không đồng nhất, sự phân tầng và mối quan hệ của các mẫu và tập hợp trong thiết kế lấy mẫu. Nó phù hợp với lý thuyết lấy mẫu và thống kê, có thể phục vụ như là một giới thiệu về xử lý thống kê các vấn đề lấy mẫu (xem Tài liệu tham khảo 2 đến 10). Nội dung của Phụ lục này được áp dụng để lấy mẫu chất thải bất kể mức độ không đồng nhất.

A.2  Thuộc tính của tập hợp

A.2.1  Một tập hợp là tổng số các hạng mục được nghiên cứu. Về mặt lý thuyết, việc phân loại tập hợp như là đồng nhất hoặc không đồng nhất là đơn giản. Nếu tất cả các hạng mục trong tập hợp là giống hệt nhau, lúc đó tập hợp là đồng nhất. Nếu một hoặc nhiều hạng mục không giống nhau, tập hợp không đồng nhất. Tính đồng nhất lý thuyết, tương đương với tính không đồng nhất, là một trạng thái tuyệt đối duy nhất của sự đồng dạng cho tất cả các hạng mục trong tập hợp trong khi tính không đồng nhất là một thuộc tính biến đổi mà nó có thể có từ một tập hợp gần như đồng nhất (nghĩa là đồng nhất cho các mục đích được áp dụng) cho đến một tập hợp hiển thị ra có sự khác biệt giữa tất cả các hạng mục của tập hợp.

A.2.2  Theo định nghĩa lý thuyết cho tính đồng nhất, hầu như tất cả các tập hợp trong thế giới thực sẽ là không đồng nhất. Tuy nhiên, từ góc độ thực tế, khi mức độ không đồng nhất tiến tới trạng thái đồng nhất, tập hợp có thể được xem là đồng nhất cho các mục đích được áp dụng. Tài liệu tham khảo về tính đồng nhất của tập hợp là thường được soạn theo nghĩa của ứng dụng này, nghĩa là, cho mục đích thực tế, tập hợp là đồng nhất (tính đồng nhất thực tế).

A.2.3  Các thuộc tính của tính đồng nhất và tính không đồng nhất là tương đối. Tính không đồng nhất và tính đồng nhất là một hàm số/chức năng của thành phần hóa học cụ thể, của tính chất, kích thước hạt, vẻ bề ngoài nhìn thấy, mục tiêu lấy mẫu và thể tích/khối lượng mẫu. Cùng một tập hợp có thể là đồng nhất với một thành phần cấu thành hoặc tính chất, đồng thời là không đồng nhất liên quan đến một thành phần hoặc tính chất khác.

A.2.3.1  Xét một hỗn hợp không ngẫu nhiên của bạc nitrat, một số trong đó là một loại bột và phần còn lại ở dạng tinh thể lớn (xem Hình A.1). Tập hợp là không đồng nhất khi xem xét kích thước hạt hoặc đồng nhất khi hàm lượng bạc được quan tâm.

A.2.3.2  Theo các phân tích quang phổ phát xạ toàn diện và phân tích chuẩn độ của kim loại urani, một nhà hóa học có thể tìm thấy tập hợp đồng nhất trong khi nhà hóa học hạt nhân phân tích U²³⁵ và U²³⁸ sẽ tìm thấy cùng một tập hợp là không đồng nhất về mặt đồng vị (xem Hình A.2).

A.2.3.3  Các quyết định liên quan đến tính không đồng nhất cũng có thể là một hàm số/chức năng của phương pháp phân tích được sử dụng để xử lý mẫu. Nếu một phương pháp (quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit- AAS) nhạy hơn và có giới hạn phát hiện của phương pháp thấp hơn so với trường khác (trường quét huỳnh quang tia X), những gì ban đầu được cho là chất thải đồng nhất thì có thể được tìm thấy là chất thải không đồng nhất (xem hình. A.3).

A.2.4  Hai thuộc tính tập hợp là các yếu tố nguyên nhân cho sự không đồng nhất. Thuộc tính chính được gọi là tính không đồng nhất về thành phần cấu tạo và thuộc tính thứ cấp là không đồng nhất về phân bố.

A.2.4.1  Sự không đồng nhất thành phần cấu thành xảy ra khi nồng độ của các thành phần được làm mục tiêu hoặc tính chất được nhắm mục tiêu thay đổi từ hạng mục này sang hạng mục khác. Sự khác biệt thành phần hoặc tính chất này giữa các hạng mục là một điều kiện tiên quyết cho tập hợp không đồng nhất, nghĩa là các hạng mục khác nhau phải có mặt để cho tính không đồng nhất tồn tại.

A.2.4.2  Kết quả không đồng nhất về phân bố là từ sự khác biệt trong phân bố không gian của các hạng mục khác nhau dẫn đến các chênh lệch (gradient) nồng độ vi mô hoặc vĩ mô hoặc các chênh lệch tính chất, hoặc cả hai. Tính không đồng nhất về thành phần là một điều kiện cần thiết cho sự tồn tại của sự không đồng nhất về phân bố. Sự không đồng nhất phân bố là một thuộc tính của tập hợp, và nếu một tập hợp được định nghĩa khác nhau (nghĩa là thay đổi các ranh giới của tập hợp), thì sự không đồng nhất về phân bố làm cho tập hợp được mở rộng hơn hoặc tập hợp nhỏ hơn có thể khác nhau.

A.2.5  Tính không đồng nhất về thành phần và về phân bố là các nguyên nhân được nhấn mạnh để thường được hiểu hơn cho các loại không đồng nhất ngẫu nhiên và không đồng nhất không ngẫu nhiên. Ngẫu nhiên và không ngẫu nhiên là các thuật ngữ sẽ được sử dụng trong phần còn lại của tiêu chuẩn này để mô tả các loại khác nhau của tính không đồng nhất. Giới thiệu về không đồng nhất thành phần và không đồng nhất phân bố là để hỗ trợ những ai có thể muốn điều tra thêm về lý thuyết lấy mẫu vật liệu hạt.

A.2.5.1  Tính không đồng nhất ngẫu nhiên là loại không đồng nhất xảy ra khi các hạng mục khác nhau được phân bố ngẫu nhiên trong toàn tập hợp.

A.2.5.2  Tính không đồng nhất không ngẫu nhiên là loại không đồng nhất xảy ra khi các hạng mục khác nhau trong tập hợp là phân bố không ngẫu nhiên. Trong một tập hợp không đồng nhất, các hạng mục tương tự hoặc nồng độ tương tự được nhóm lại thành tầng lớp. Loại tập hợp này, cũng được gọi là một tập hợp phân tầng. Các thuật ngữ “tập hợp phân tầng” và “tập hợp không đồng nhất không ngẫu nhiên“ có thể thay thế cho nhau. Các tầng được phân tách từ các tầng khác theo thời gian hoặc không gian hoặc tương quan với các thành phần khác nhau hoặc các nguồn thải khác nhau. Tiêu chuẩn này tập trung vào các cách thức lấy mẫu cho một loại cụ thể chất thải phân tầng được gọi là phân tầng cao.

A.3  Thuộc tính mẫu vật lý

A.3.1  Để xác định đặc tính một tập hợp, nó phải chịu tuân theo đánh giá. Tập hợp có thể được xác định đặc tính với độ đảm bảo lớn nếu tất cả các yếu tố của tập hợp được đánh giá cho đặc tính quan tâm. Tuy nhiên, tập hợp thường là lớn mà toàn bộ tập hợp không thể được đánh giá. Về mặt thực tế và kinh tế nó có ý nghĩa hơn để thu thập một số lượng mẫu và tổng hợp các kết quả phân tích vào trong một cơ sở dữ liệu được sử dụng để suy luận về tập hợp.

Hình A.1 - Tính không đồng nhất liên quan đến mục tiêu

Hình A.2 - Tính không đồng nhất liên quan theo phối cảnh

Hình A.3 - Tính không đồng nhất liên quan theo phương pháp giới hạn phát hiện (MDL)

A.3.2  Do các ý nghĩa khác nhau được gán cho thuật ngữ “mẫu” và để giảm thiểu nhầm lẫn, thuật ngữ mẫu vật lý là được sử dụng trong suốt cuộc thảo luận này. Mẫu vật lý là nói đến mẫu được giữ trong thùng chứa mẫu hoặc phần đó của tập hợp phải chịu các phép đo tại chỗ. Thuật ngữ “cỡ mẫu” cũng có thể có các ý nghĩa khác nhau. Mặc dù sử dụng thuật ngữ nhiều từ có thể dài dòng, để tránh nhầm lẫn, các thuật ngữ cụ thể như khối lượng mẫu, thể tích mẫu và số lượng mẫu được sử dụng.

A.3.3  Độ chính xác của suy luận được thực hiện cho tập hợp là phụ thuộc vào mức độ tốt của các mẫu vật lý đại diện cho đặc tính của tập hợp quan tâm. Thuật ngữ đại diện thường được gắn liền với nồng độ trung bình. Tuy nhiên, mẫu vật lý cũng được sử dụng để đo lường các thông số thống kê khác của tập hợp, như phương sai, xu hướng và tỷ lệ.

A.3.4  Lấy mẫu một tập hợp đồng nhất về mặt lý thuyết luôn luôn dẫn đến các mẫu vật lý đại diện cho đặc tính của tập hợp, giả sử rằng việc lấy mẫu quá trình tự nó không đưa vào sự nhiễm bẩn hoặc cho phép chọn lọc các thành phần chất thải bị mất. Sự thiếu phương sai trong một tập hợp đồng nhất đảm bảo tất cả các mẫu vật lý được thu thập từ tập hợp là giống hệt nhau và đại diện của tập hợp đó.

A.3.5  Ý nghĩa của từ “mẫu đại diện”  là dễ bị giải thích sai vì nó bao hàm một mẫu đơn lẻ. Khó khăn trong việc thu thập một mẫu vật lý đơn lẻ là nó đại diện cho các gia tăng của một tập hợp với tính không đồng nhất ngày càng tăng. Khi cố gắng đại diện cho một tập hợp không đồng nhất, thì thích hợp hơn là thu thập một số mẫu vật lý. Nếu các mẫu vật lý được thu thập theo đúng kế hoạch thiết kế, thì tập hợp được đại diện tốt hơn bằng các đặc tính liên quan đến toàn bộ bộ (tập hợp) mẫu vật lý. Một tập hợp (bộ) các mẫu vật lý như vậy sẽ được gọi là một bộ (tập hợp) đại diện của các mẫu vật lý.

A.3.6  Để thể hiện đúng một đặc tính của một tập hợp không đồng nhất, thường cần nhiều hơn một mẫu vật lý. Các mẫu được thu thập từ một tập hợp không đồng nhất sẽ hiển thị phương sai giữa các mẫu. Phương sai giữa các mẫu là được đo giữa các mẫu vật lý khác nhau thu được từ những điều sau đây:

A.3.6.1  Các khác biệt trong thành phần của các hạng mục giữa các địa điểm lấy mẫu;

A.3.6.2  Các khác biệt trong cách phân bố của các hạng mục này trong toàn tập hợp; và,

A.3.6.3  Các sai lỗi lấy mẫu và phân tích mà lý tưởng sẽ là tối thiểu để có thể đo được phương sai thực sự giữa các mẫu.

A.3.7  Phương sai giữa các mẫu có thể được sử dụng để thực hiện suy luận về tính đồng nhất hoặc không đồng nhất của tập hợp. Độ chính xác của những suy luận này sẽ là một chức năng (hàm số) về thiết kế lấy mẫu và chất lượng của các hoạt động lấy mẫu được sử dụng để thu thập các mẫu và các nỗ lực phân tích được sử dụng để tạo ra dữ liệu liên quan.

A.4  Các tập hợp và mẫu

A.4.1  Tính đồng nhất và tính không đồng nhất là các thuộc tính của tập hợp được ước tính bằng cách đánh giá các mẫu vật lý. Tính đại diện của đặc tính của một tập hợp và phương sai giữa các mẫu là các thuộc tính của mẫu. Mẫu vật lý được sử dụng để đo lường tính đồng nhất và tính không đồng nhất của một tập hợp.

CHÚ THÍCH A.1  Nếu phân tích toàn bộ mẫu vật lý, tính không đồng nhất của mẫu vật lý là không liên quan. Các mẫu vật lý chỉ là các thuộc tính không đồng nhất hoặc đồng nhất được chỉ định khi chúng được lấy mẫu phụ vì tại thời điểm này mẫu vật lý là tập hợp mà các đặc tính của nó phải được thể hiện trong mẫu phụ.

A.4.2  Các mẫu vật lý được thu thập từ tập hợp, được đánh giá, và cho ra thông tin được sử dụng để thực hiện suy luận về toàn bộ tập hợp. Giá trị của các mẫu vật lý có liên quan trực tiếp đến cách chúng thể hiện chính xác như thế nào các đặc tính của tập hợp quan tâm. Giá trị của các suy luận về một tập hợp cũng chỉ tốt như các mẫu liên quan. Để thể hiện đúng một đặc tính của tập hợp, vị trí lấy mẫu, khối lượng mẫu, phương pháp lấy mẫu, số lượng mẫu vật lý và quá trình tổ hợp các mẫu vật lý là được kiểm soát.

A.4.3  Trong một tập hợp không đồng nhất không ngẫu nhiên, nồng độ của một thành phần mục tiêu (ví dụ, asen) hoặc mức độ mà một tính chất (ví dụ, tính dễ bắt cháy) là thể hiện tương quan với thời gian, không gian, thành phần cấu thành hoặc nguồn của chất thải. Ngược lại, trong một tập hợp không đồng nhất ngẫu nhiên, thành phần hoặc tính chất hiển thị ra không tương quan với thời gian, không gian, thành phần cấu thành hoặc nguồn của chất thải.

A.4.4  Các mẫu được thu thập từ các tập hợp không đồng nhất không ngẫu nhiên, do đó, hiển thị một mối tương quan của nồng độ thành phần hoặc các tính chất với thời gian, không gian, thành phần, hoặc nguồn chất thải và phương sai giữa các mẫu ít hơn khi các mẫu thu thập từ cùng một tầng. Các mẫu được thu thập từ các tập hợp không đồng nhất ngẫu nhiên hiển thị một lượng phương sai giữa các mẫu đáng kể nhưng không có mối tương quan của nồng độ hoặc tính chất với không gian, thời gian, thành phần hoặc nguồn của chất thải. Tóm tắt:

A.4.5  Bảng A.1 tóm tắt các thuộc tính của các mẫu vật lý và các tập hợp, cũng như các suy luận có thể được được làm từ phương sai và thông tin nồng độ. Hình A.4 minh họa quá trình sử dụng phương sai và thông tin về nồng độ để phân loại các loại không đồng nhất.

A.4.6  Mối quan hệ của các mẫu vật lý với một tập hợp được khám phá trong ví dụ sau. Ví dụ này được thiết kế để thể hiện vai trò của các mẫu vật lý trong việc đánh giá các đặc tính của tập hợp. Đặc biệt, ví dụ này nhấn mạnh đến tác động của khối lượng mẫu, kích thước hạt và tập hợp mẫu về tính đại diện của mẫu và kết quả suy luận cho các đặc tính của tập hợp.

Bảng A.1 - Thuộc tính của tập hợp và của mẫu

Hình A.4 - Quá trình để phân loại loại không đồng nhất bằng phép đo hoặc bằng kiến thức về quá trình

A.4.7  Tập hợp bao gồm một thùng chứa chất thải 2 L có 1 g cốm cadimi được phân bố ngẫu nhiên trong khắp một nền mẫu đồng nhất và không có cadimi. Các nền mẫu không có cadimi này có kích thước hạt nhỏ hơn đáng kể hơn so với cốm cadimi. Các cốm cadimi chiếm 37 % chất thải trên cơ sở trọng lượng. Chất thải là bao gồm các hạt khác nhau nên dẫn đến các khác nhau về thành phần và làm cho khác nhau về phân bố trong tập hợp. Giả định rằng sau khi thu thập, toàn bộ mẫu vật lý được phân tích cho cadimi.

Đặc tính quan tâm: nồng độ cadimi

Thông số thống kê quan tâm: giá trị trung bình và độ lệch chuẩn

A.4.7.1  Các thông tin sau liên quan đến lấy mẫu

Thiết kế số 1 (Hình A.5).

Khối lượng mẫu vật lý: 0,1 g

Vị trí lấy mẫu được chọn ngẫu nhiên

Số lượng mẫu: 10

Thiết bị thu thập mẫu: một thìa nhỏ

Dữ liệu cadimi tất cả 10 mẫu có nồng độ dưới 0,2 mg/kg

Trung bình < 0,2 mg / kg ± 0 mg/kg (< 0,2 mg/kg = Giới hạn phát hiện của phương pháp, MDL)

Tập hợp - Thùng chứa 2 L chất thải (37 % cadimi) với 1 g cadimi cốm trong nền mẫu không có cadimi

Trung bình = < 0,2 mg/kg +/- 0 (< 0,2 mg/kg = Giới hạn phát hiện phương pháp)

Hình A.5 - Thiết kế lấy mẫu số 1

Sự thiếu phương sai giữa các mẫu vật lý (nghĩa là không có phương sai có ý nghĩa giữa các mẫu) chỉ ra một cách sai lầm rằng tập hợp là đồng nhất liên quan đến cadimi, Đây là một đánh giá không chính xác vì các mẫu vật lý không đại diện của tập hợp mà là kết quả của phương pháp thu thập mẫu, mà phương pháp lấy mẫu đó đã không thu thập các hạt cadimi lớn hơn.

A.4.7.2  Các thông tin sau liên quan đến lấy mẫu

Thiết kế số 2 (Hình A.6).

Khối lượng mẫu vật lý: 1 g

Vị trí lấy mẫu được chọn ngẫu nhiên

Số lượng mẫu: 10

Thiết bị thu thập mẫu: một thìa lớn hơn khoảng 10 lần so với thiết bị được sử dụng trong ví dụ trước

Dữ liệu cadimi: 100%, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg,

100%, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg, <0,2 mg/kg (0,2 mg / kg là = Giới hạn phát hiện của phương pháp, MDL.)

Trung bình: 20 ± 42%

Tập hợp - Thùng chứa 2 L chất thải (37 % cadimi) với 1 g cadimi cốm trong nền mẫu không có cadimi

Trung bình = 20 % mg/kg +/- 42 % có thể phân tầng

Hình A.6 - Thiết kế lấy mẫu số 2

Phương sai giữa các mẫu vật lý (nghĩa là sự tồn tại của phương sai giữa các mẫu là đáng kể) chỉ ra rằng tập hợp là không đồng nhất về phương diện cadimi. Mặc dù đặc tính của tập hợp đại diện nhiều hơn Thiết kế lấy mẫu số 1, thiết kế này cũng chịu một sai lỗi thu thập mẫu là do các hạt cadimi lớn không được thu thập trừ khi được căn chỉnh đồng bộ với thiết bị lấy mẫu.

Vì chỉ có hai mẫu đã phát hiện các nồng độ cadimi, có 25 % cơ hội cho hai mẫu này có thể đã xảy ra ở nửa trên hoặc nửa dưới của thùng chứa chất thải (có nghĩa là, có một mối tương quan đáng kể của nồng độ theo không gian). Nếu điều này đã xảy ra, giả định không chính xác có thể đã được đưa ra rằng tập hợp là không ngẫu nhiên không đồng nhất (phân tầng) với một tầng cadimi tinh khiết trong một nửa vật chứa với nửa còn lại của thùng chứa bao gồm vật liệu không chứa cadimi. Những mẫu này không đại diện đúng cho đặc tính của tập hợp.

A.4.7.3  Các thông tin sau liên quan đến lấy mẫu

Thiết kế số 3 (Hình A.7).

Khối lượng mẫu vật lý: 30 g

Vị trí lấy mẫu được chọn ngẫu nhiên

Số lượng mẫu: 10

Thiết bị lấy mẫu: ống cố đường kính có thể dễ dàng chứa số lượng hạt cadimi và có thể lấy mẫu lõi từ trên xuống dưới

Dữ liệu cadimi: 35 %, 50 %, 39 %, 24 %, 32 %, 47 %, 43 %, 27 %, 29 %, 44 %

Trung bình: 37 % ± 8,9 %

Tập hợp - Thùng chứa 2 L chất thải (37 % cadimi) với 1 g cadimi cốm trong nền mẫu không có cadimi 30 g mẫu

Trung bình = 37 % +/- 8,9 %

Hình A.7 - Thiết kế lấy mẫu số 3

Khối lượng mẫu được yêu cầu của thiết kế lấy mẫu này cho phép để lấy ra và đánh giá đúng các các mẫu vật lý thu được, để mang lại một cơ sở dữ liệu đại diện của tập hợp (có nghĩa là, có phương sai đáng kể giữa các mẫu và nồng độ đó không tương quan với không gian). Chất thải sẽ được xem là không đồng nhất ngẫu nhiên liên quan đến cadimi.

A.4.8  Ba thiết kế trước để lấy mẫu tập hợp giống nhau đã cho thấy nhận thức về tính không đồng nhất của tập hợp có thể bị ảnh hưởng bởi thiết kế lấy mẫu. Sự hữu ích của sử dụng các mẫu vật lý để suy luận về các thay đổi tính không đồng nhất của tập hợp tùy theo khả năng của thiết bị lấy mẫu và khối lượng mẫu thu được để chứa tất cả các hạng mục có kích thước khác nhau của tập hợp và khả năng của tất cả các mẫu vật lý được thu thập, như là một bộ mẫu (tập hợp mẫu), để chứa các số lượng đại diện của tất cả các thành phần cấu thành của tập hợp.

A.4.9  Những thiết kế lấy mẫu trước đây cho rằng toàn bộ mẫu vật lý đã được phân tích. Kinh nghiệm thực tế chỉ ra rằng hầu hết các mẫu vật lý sẽ phải chịu để lấy mẫu phụ trước khi phân tích. Hình A.8 mô tả mối quan hệ phổ biến giữa các tập hợp, mẫu vật lý, mẫu phụ và dữ liệu. Nếu mẫu phụ được sử dụng, thì lúc đó các mẫu phụ là các cửa sổ mà thông qua đó tập hợp được nhìn nhận và các mẫu phụ sẽ được sử dụng để thực hiện suy luận bao gồm cả những gì liên quan đến tính đồng nhất, tính không đồng nhất ngẫu nhiên, hoặc tính không đồng nhất không ngẫu nhiên của tập hợp. Lấy mẫu phụ, khi được yêu cầu, trở thành một bước bổ sung quan trọng mà phải được thực hiện đúng để đảm bảo độ chính xác của suy luận.

A.5  Thuộc tính của tập hợp và thiết kế lấy mẫu

A.5.1  Mối quan hệ giữa các mẫu vật lý và tập hợp rõ ràng ngụ ý rằng kiến thức về các thuộc tính của tập hợp và sử dụng kiến thức này sẽ làm giảm sai số và tăng độ chính xác của việc lấy mẫu. Bảng A.2 và Hình A.9 lập bảng tương ứng và mô tả mối quan hệ giữa quyết định thiết kế lấy mẫu quan trọng và thuộc tính của tập hợp, lập kế hoạch thông tin và thông số kỹ thuật được thu lượm từ các quá trình lập kế hoạch như quá trình DQO và các yêu cầu phân tích.

A.5.2  Ngoài các hạn chế về ngân sách, các thông tin sau đây, trong phạm vi mà nó được biết, nên được xem xét trong quá trình thiết kế lấy mẫu:

A.5.2.1  Thuộc tính của tập hợp:

(1) Tính không đồng nhất - Tính không đồng nhất của tập hợp về mặt đặc tính quan tâm; đồng nhất, không đồng nhất ngẫu nhiên, hoặc không đồng nhất không ngẫu nhiên (phân tầng).

(2) Kích thước hạng mục - Kích thước của hạng mục có trong tập hợp bao gồm các hạng mục có thể có chứa hoặc không chứa đặc tính quan tâm.

(3) Khả năng tiếp cận tập hợp - Có khả năng hoặc không có khả năng tiếp cận tất cả các phần của tập hợp cho mục đích lấy mẫu.

A.5.2.2  Mục tiêu chất lượng dữ liệu (DQO):

(1) Số liệu thống kê - Trung bình, chế độ/cách thức (mode), phương sai, tỷ lệ hoặc biện pháp khác của tập hợp được quan tâm.

(2) Mức của độ tin cậy - Mức của độ tin cậy được quy định mà theo đó các quyết định sẽ đúng. Nói cách khác, sai lỗi tối đa của quyết định được chấp nhận cho người ra quyết định.

(3) Ranh giới - Các ranh giới thời gian và không gian của tập hợp mà sẽ được nghiên cứu.

A.5.2.3  Yêu cầu phân tích:

(1) Khối lượng/Thể tích mẫu phân tích - Khối lượng mẫu cần thiết để chuẩn bị và phân tích các mẫu vật lý.

(2) Chất phân tích/Tính toàn vẹn của môi trường - Việc lưu giữ, bao gói/đóng thùng, bảo quản và vận chuyển để duy trì tính toàn vẹn vật lý, thành phần và pháp lý của các mẫu vật lý.

A.5.3  Khối lượng mẫu hoặc thể tích mẫu - Khối lượng mẫu hoặc thể tích mẫu thích hợp sẽ được xác định bằng cách xem xét kích thước của các hạng mục lớn nhất có trong tập hợp, sự không đồng nhất của tập hợp, và khối lượng mẫu/thể tích mẫu tối ưu để chuẩn bị và phân tích. Kiến thức về kích thước của hạng mục chứa trong một tập hợp và hàm lượng của đặc tính quan tâm của chúng là cần thiết để chọn đúng khối lượng/thể tích mẫu. Độ chệch có thể gây ra nếu các kích thước của hạng mục nào đó bị phân biệt không được thu thập vào mẫu trong quá trình lấy mẫu. Khối lượng mẫu / thể tích mẫu chính xác sẽ chứa tất cả các kích cỡ hạng mục hoặc được chọn sao cho tác động của bất kỳ sự phân biệt đối xử giữa các hạng mục được tính đến và được biết đến. Phương sai của dữ liệu gây ra bởi sự không đồng nhất cục bộ của tập hợp có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng một thiết bị lấy mẫu kích thước phù hợp và bằng cách lấy các khối lượng hoặc thể tích mẫu lớn hơn.

A.5.4  Vị trí lấy mẫu - Vị trí lấy mẫu là một hàm số/chức năng về ranh giới của tập hợp, khả năng tiếp cận của tất cả các phần của tập hợp, và loại không đồng nhất. Khác với mẫu nền và các mẫu tham chiếu khác, lấy mẫu thường được giới hạn ở những khu vực có thể tiếp cận được trong phạm vi ranh giới của tập hợp.

CHÚ THÍCH A.2  Vì lấy mẫu các phần không thể tiếp cận của tập hợp là không thể, bất kỳ ngoại suy dữ liệu lấy mẫu/phân tích cho các khu vực này phải được ghi chép đầy đủ. Phép ngoại suy cho các khu vực không được lấy mẫu gọi là một sự phán đoán và không phải là một suy luận có giá trị thống kê. Loại không đồng nhất có thể tác động đến các vị trí của mẫu vì tồn tại hoặc có khả năng tồn tại của các tầng có thể làm thay đổi chiến lược lấy mẫu để chọn địa điểm lấy mẫu, ví dụ, ngẫu nhiên đơn giản so với ngẫu nhiên phân tầng.

A.5.5  Số lượng mẫu thử - Số lượng mẫu được thu thập được xác định sau khi xem xét tính không đồng nhất của tập hợp, thông tin và thông số kỹ thuật được tạo ra trong các giai đoạn ban đầu của quá trình lập kế hoạch, nghĩa là, thống kê của mối quan tâm, mức độ không đảm bảo trong việc ra quyết định và các ranh giới của tập hợp. Nếu một tập hợp là lớn hơn mẫu vật lý không đáng kể và phân bố của đặc tính quan tâm là không đồng nhất ngẫu nhiên, có thể là thích hợp để thu thập số lượng mẫu ít hơn bằng một quy trình lấy mẫu có hệ thống hoặc ngẫu nhiên. Nếu một tập hợp tương đối lớn so với mẫu vật lý và đặc tính quan tâm được phân bố không ngẫu nhiên (phân tầng), một số lượng mẫu lớn hơn và cách tiếp cận lấy mẫu phân tầng có thể là cần thiết để đạt được các mức độ chính xác và độ chệch tương tự và đạt được mức độ tin cậy được quy định.

A.5.6  Mẫu tổ hợp so với mẫu rời rạc - Một mẫu tổ hợp là được thực hiện bằng cách kết hợp một hoặc nhiều mẫu rời rạc riêng biệt (mẫu vật lý) thành một mẫu. Quá trình tổ hợp có lợi thế tiềm tàng về việc cung cấp được một ước tính trung bình chính xác hơn về nồng độ hoặc tính chất. Tổ hợp mẫu, tuy nhiên, có nhược điểm tiềm tàng là mất thông tin về phương sai thích hợp và khả năng pha loãng các điểm nóng như vậy các kết quả trung bình giảm thấp dưới ngưỡng hoặc giới hạn phát hiện. Phương pháp thống kê được lựa chọn để đánh giá dữ liệu, mức độ không đảm bảo chấp nhận được, loại không đồng nhất, và ngân sách là được xem xét khi quyết định giữa việc sử dụng các mẫu tổ hợp và rời rạc riêng biệt.

A.5.7  Thiết bị lấy mẫu - Lựa chọn các thiết bị lấy mẫu được thực hiện sau khi xác định các yêu cầu mẫu phân tích, tính toàn vẹn mẫu và phản ứng của vật liệu thiết bị lấy mẫu và vật liệu được lấy mẫu, thiết bị lấy mẫu phải cung cấp được các hạng mục kích thước lớn nhất, có khả năng tiếp cận các vị trí lấy mẫu.

A.5.8  Kiến thức toàn diện về các thuộc tính của tập hợp là không thường xuyên và mức độ hiểu biết khác nhau từ tập hợp này đến tập hợp khác. Tuy nhiên, quá trình lập kế hoạch càng kỹ lưỡng và sự hiểu biết về các thuộc tính của tập hợp càng tốt thì các mẫu và dữ liệu liên quan sẽ càng đại diện cho đặc tính quan tâm.

Hình A.8 - Quá trình sử dụng mẫu vật lý để đo đặc tính của tập hợp

Bảng A.2 - Vai trò của các thuộc tính tập hợp, DQO và các yêu cầu phân tích trong việc tối ưu hóa thiết kế lấy mẫu^A

Hình A.9 - Vai trò của các thuộc tính tập hợp, DQO và các yêu cầu phân tích trong việc tối ưu hóa thiết kế lấy mẫu

Phụ lục B

(Tham khảo)

Nghiên cứu trường hợp thiết kế một ứng dụng lấy mẫu cho một chất thải bị phân tầng cao

B.1  Sau đây là một kịch bản giả định về cách thiết kế mẫu có thể được tối ưu hóa cho chất thải phân tầng cao.

B.1.1  Một khu vực lưu trữ chứa 4 000 thùng chất thải được tạo ra trong khoảng thời gian 15 năm. Chất thải chứa trong thùng được phân tầng cao và chứa vô số chất thải từ chất thải quá trình; các mảnh vụn từ phá hủy và xây dựng như gỗ, bê tông; chất thải phòng thí nghiệm bao gồm đồ thủy tinh vỡ, giấy hoặc chai rỗng. Các giai đoạn ban đầu của quá trình lập kế hoạch đã xác định hóa chất beryli và dung môi là đặc tính mục tiêu và giá trị trung bình và phương sai là số liệu thống kê quan tâm. Ngoài ra, mô hình nước ngầm chỉ ra rằng khu vực lưu trữ là nguồn của một vệt lan tỏa ô nhiễm dung môi và beryli.

B.2  Thiết kế lấy mẫu

B.2.1  Các đặc tính mục tiêu là gì? Dung môi và beryli là đặc tính mục tiêu được xác định trong quá trình lập kế hoạch. Trung bình và phương sai là số liệu thống kê quan tâm.

B.2.2  Các đặc tính mục tiêu có tương quan với một tầng hoặc nguồn có thể nhận biết? Nguồn của beryli là có thể truy nguyên được theo một quá trình, mà chất thải của nó dễ dàng được nhận dạng ngay cả khi đánh dấu trên vật chứa không rõ ràng. Tương tự như vậy các dung môi có thể truy nguyên được đến một xưởng máy mà đã thải bỏ nó trong các thùng chứa dễ dàng xác định ra. Kiểm tra sẽ phải được thực hiện để xác định xem có bất kỳ mối tương quan với kích thước hạng mục, không gian, thời gian hoặc các thành phần trong chất thải.

B.2.3  Bất kỳ thành phần hoặc tầng chất thải nào có thể được loại bỏ ra khỏi xem xét trong khi lấy mẫu hay không? Thông tin lịch sử chỉ ra rằng 400 thùng rác xây dựng đã được tạo ra trong quá trình xây dựng một nhà kho mới. Thông tin đó cho thấy rằng bản chất nguyên sơ của các vật liệu đó có thể làm cho những thùng dự định để lấy mẫu sẽ được lấy mẫu ít chuyên sâu hơn hoặc không cần lấy mẫu. Tương tự như vậy, nguồn gây ô nhiễm beryli là một cặn bùn beryli tự nó tồn tại trong các thùng hoặc trong các thùng được trộn lẫn với vật liệu đóng gói vụn và chất thải phòng thí nghiệm được tạo ra trong quá trình thử nghiệm vật lý của sản phẩm beryli. Vì các vật liệu bị trộn lẫn với chất thải beryli được biết không phải là một nguồn gây ô nhiễm, do đó vật liệu bị trộn lẫn có thể được phân biệt đối xử trong quá trình lấy mẫu, và chỉ mẫu bùn berylli được lấy và khối lượng đóng góp của vật liệu trộn lẫn được lưu ý.

B.2.4  Mức độ ô nhiễm có tương quan với kích thước hạng mục không? Một số bùn berylli cũ đã khô và tạo thành một cốt liệu xi măng có các kích cỡ hạng mục khác nhau. Vì bùn được biết là đồng nhất trong phạm vi một mẻ (batch), bằng kiến thức về quá trình và dữ liệu lấy mẫu sơ bộ, lấy mẫu có thể được giới hạn ở các mẫu dễ dàng được lấy hơn, các kích thước của hạng mục nhỏ hơn.

B.2.5  Ô nhiễm là vốn có tự nhiên hay do bề mặt bị hấp phụ? Các chất thải từ xưởng máy bao gồm các vật liệu khác nhau từ các mạt dũa kim loại mịn đến các khối kim loại lớn và các sản phẩm kim loại không đặc hiệu. Vì ô nhiễm duy nhất trong xưởng máy là dung môi và dầu bôi trơn cắt gọt và thành phần nền của chất thải là không thấm nước, ô nhiễm là bề mặt đã hấp phụ theo bản chất. Do đó, lấy mẫu các chất thải này sẽ bao gồm lấy mẫu các hạng mục mịn mà sẽ được qua chiết xuất, lấy mẫu lau các vật kim loại lớn và lưu ý đến đóng góp khối lượng của các kích cỡ của hạng mục khác nhau. Điều cần thiết là tất cả các giả định (nghĩa là, bất kỳ mối tương quan nào) được xác minh ít nhất bằng kiến thức về chất thải và tốt nhất là được xác nhận bằng lấy mẫu thăm dò và phân tích.

B.3  Trong trường hợp giả thuyết trước, đề xuất chiến lược xác định đặc tính cho 4000 thùng kết quả thu được là như sau:

B.3.1  Phân định ra hai tầng lớn tạo thành phần lớn chất thải (nghĩa là bùn berylli và dung môi và dầu cắt thải đã làm ô nhiễm chất thải xưởng máy),

B.3.2  Loại bỏ nhu cầu lấy mẫu 10 % thùng (nghĩa là các mảnh vụn chất thải vật liệu xây dựng) nếu thử nghiệm sơ bộ xác minh thông tin thải bỏ chất thải,

B.3.3  Đơn giàn hóa lấy mẫu của berylli bị trộn lẫn chất thải bằng cách hạn chế chỉ lấy mẫu vào bùn berylli và không lấy mẫu các vật liệu trộn lẫn khác nếu thử nghiệm sơ bộ xác minh thông tin về thải bỏ chất thải, và

B.3.4  Đơn giản hóa lấy mẫu của bùn beryli khô cứng như xi măng bằng cách giới hạn lấy mẫu ở các hạng mục nhỏ dễ được lấy mẫu hơn nếu kiểm tra sơ bộ xác minh thông tin thải bỏ chất thải.

B.4  Đơn giản hóa việc lấy mẫu chất thải của chất thải xưởng máy, vì nguồn gây ô nhiễm là bề mặt bị hấp phụ và không phải là vốn có từ vật liệu thải nếu thử nghiệm sơ bộ, xác minh thông tin về xử lý chất thải.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Gilbert, Richard O., Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring, Van Nostrand Reinholt Co., New York, NY, 1987.

[2] “Characterizing Heterogeneous Wastes,” EPA 600/R-92/033, Februlary 1992.

[3] “Environmental Monitoring Issues,” EPA/600/R-93/033, March 1993.

[4] “Guidance for the Data Quality Objectives Process,” EPA QA/G-4, September 1994.

[5] “Preparation of Soil Sampling Protocols: Sampling Techniques and Strategies,” EPA 600/R-92/128, July 1992.

[6] “Test Methods for Evaluating Solid Waste Physical/Chemical Methods,” EPA SW-846, 3rd Edition, March 1995.

[7] Pitard, F. F., Pierre Gy’s Sampling Theory and Sampling Practice, CRC Press, Ann Harbor, Ml, 1993.

[8] Keith, L. H., Environmental Sampling and Analysis, Lewis Publisher, Inc., Chelsea, Ml, 1991.

[9] Keith, L. H., Principles of Environmental Sampling, ACS, Washington, DC, 1991.

[10] Taylor, J. K., Statistical Techniques for Data Analysis, Lewis Publishers, Inc, Chelsea, Ml, 1990.