CPT und LIF-Sensorik - Anwendungsbeispiele und -grenzen, Dr. Michael NeuhausFugro Consult GmbH,
Ehlbeek 15 A, 30938 Burgwedel
Ehlbeek 15 A, 30938 Burgwedel
In-situ-Messverfahren wie MIP-CPT oder ROST™-CPT ermöglichen eine detaillierte Beschreibung der lateralen und vertikalen Kontaminationsverteilung innerhalb des geologischen Bodenschichtaufbaus. Die Methodik hat sich in den letzten Jahren als Standard bei der Erkundung von kontaminierten Standorten etabliert und wird auch in aktuellen Richtlinien und Empfehlungen erwähnt (z.B. KORA-Leitfäden).
ROST™ (Rapid Optical Screening Tool) wird zur kontinuierlichen Direktmessung von Kohlenwasserstoffverunreinigungen (Diesel, Benzin, Kerosin, Teer etc.) in der gesättigten und ungesättigten Bodenzone eingesetzt. Typische Anwendungsbeispiele sind Erkundungen von Treibstoff-, Mineralöl- oder Teerölkontaminationen auf Tankstellen, Tanklager-, Raffinerie- und Gaswerkstandorten.
Das Messprinzip der Sonde besteht darin, dass polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die in jeder Kohlenwasserstoffverunreinigung mindestens im Spurenbereich enthalten sind, in der unmittelbaren Umgebung der Sonde zur Fluoreszenz angeregt werden. Dies geschieht mittels Laserlicht, das über optische Fasern vom Messfahrzeug zu einem Saphirfenster im Sondenmantel übertragen wird. Die Elektronen der aromatischen PAK-Ringe absorbieren die Laser- Anregungsenergie und werden dadurch auf ein höheres Energieniveau gebracht. Anschließend geht das System in den energieärmeren Zustand über, wobei Photonen charakteristischer Wellenlänge emittiert werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als "laserinduzierte Fluoreszenz" oder kurz "LIF". Die Anregungswellenlänge des ROST™-Lasers liegt bei 290 nm, während die Detektion der Emissionsspektren bei 340, 390, 440 und 490 nm erfolgt. Die Intensität der Summenfluoreszenzen wird in Prozent relativ zu einem definierten Standard angegeben.
Eine Besonderheit des Systems ist die Fähigkeit zur spektralen Auflösung der Emissionswellenlängen. So werden die jeweiligen Fluoreszenzintensitäten neben einer summarischen Darstellung bei den oben genannten vier Wellenlängen getrennt erfasst, so dass eine Unterscheidung von Kohlenwasserstoffgemischen möglich ist. Erfassbar sind Stoffgruppen wie Benzin, Diesel, Rohöl, Kreosot, Kerosin oder Teeröl, deren Wellenlängenmuster typisch sind.
Mit diesem Verfahren kann bei der entsprechenden Anzahl von Aufschlusspunkten die laterale und vertikale Distribution der Kohlenwasserstoffkontamination sowohl in der ungesättigten als auch in der gesättigten Bodenzone schnell und exakt beschrieben werden. Simultan wird aus den Spitzendruckund Reibungsdaten der CPT-Sonde das geologische Bodenprofil interpretiert.
Derzeit sind zwei Lasersysteme auf dem Markt (ROST™, UVOST), die beide bei ähnlichen Anregungswellenlängen im UV-Bereich messen. In Kürze wird ein weiteres System verfügbar sein (TarGOST), das mit einer Anregungswellenlänge von > 500 nm speziell auf die Messung hochmolekularer Teerbestandteile (z.B. Dickteere auf Gaswerkstandorten) ausgelegt ist.
Der Vortrag stellt die einzelnen Verfahren vor und liefert einen Überblick über deren Anwendungsmöglichkeiten und –grenzen anhand von Praxisbeispielen.
ROST™ (Rapid Optical Screening Tool) wird zur kontinuierlichen Direktmessung von Kohlenwasserstoffverunreinigungen (Diesel, Benzin, Kerosin, Teer etc.) in der gesättigten und ungesättigten Bodenzone eingesetzt. Typische Anwendungsbeispiele sind Erkundungen von Treibstoff-, Mineralöl- oder Teerölkontaminationen auf Tankstellen, Tanklager-, Raffinerie- und Gaswerkstandorten.
Das Messprinzip der Sonde besteht darin, dass polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die in jeder Kohlenwasserstoffverunreinigung mindestens im Spurenbereich enthalten sind, in der unmittelbaren Umgebung der Sonde zur Fluoreszenz angeregt werden. Dies geschieht mittels Laserlicht, das über optische Fasern vom Messfahrzeug zu einem Saphirfenster im Sondenmantel übertragen wird. Die Elektronen der aromatischen PAK-Ringe absorbieren die Laser- Anregungsenergie und werden dadurch auf ein höheres Energieniveau gebracht. Anschließend geht das System in den energieärmeren Zustand über, wobei Photonen charakteristischer Wellenlänge emittiert werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als "laserinduzierte Fluoreszenz" oder kurz "LIF". Die Anregungswellenlänge des ROST™-Lasers liegt bei 290 nm, während die Detektion der Emissionsspektren bei 340, 390, 440 und 490 nm erfolgt. Die Intensität der Summenfluoreszenzen wird in Prozent relativ zu einem definierten Standard angegeben.
Eine Besonderheit des Systems ist die Fähigkeit zur spektralen Auflösung der Emissionswellenlängen. So werden die jeweiligen Fluoreszenzintensitäten neben einer summarischen Darstellung bei den oben genannten vier Wellenlängen getrennt erfasst, so dass eine Unterscheidung von Kohlenwasserstoffgemischen möglich ist. Erfassbar sind Stoffgruppen wie Benzin, Diesel, Rohöl, Kreosot, Kerosin oder Teeröl, deren Wellenlängenmuster typisch sind.
Mit diesem Verfahren kann bei der entsprechenden Anzahl von Aufschlusspunkten die laterale und vertikale Distribution der Kohlenwasserstoffkontamination sowohl in der ungesättigten als auch in der gesättigten Bodenzone schnell und exakt beschrieben werden. Simultan wird aus den Spitzendruckund Reibungsdaten der CPT-Sonde das geologische Bodenprofil interpretiert.
Derzeit sind zwei Lasersysteme auf dem Markt (ROST™, UVOST), die beide bei ähnlichen Anregungswellenlängen im UV-Bereich messen. In Kürze wird ein weiteres System verfügbar sein (TarGOST), das mit einer Anregungswellenlänge von > 500 nm speziell auf die Messung hochmolekularer Teerbestandteile (z.B. Dickteere auf Gaswerkstandorten) ausgelegt ist.
Der Vortrag stellt die einzelnen Verfahren vor und liefert einen Überblick über deren Anwendungsmöglichkeiten und –grenzen anhand von Praxisbeispielen.