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Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung: Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS)

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Entwicklung eines in-situ Verfahrens zur lokalen Messung schwer wasserlöslicher Flüssigkeiten im Untergrund
Projektleiter:Prof. Dr. h.c. Dr.-Ing. E.h. Helmut Kobus, Ph.D., PD Dr.-Ing. Baldur Barczewski
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dipl.-Phys. Gerhard Schmid
Projektdauer:1.5.1993 - 31.10.1996
Finanzierung:Projekt Wasser-Abfall-Boden (PWAB)
Kommentar:

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt:
Messtechnik und Erkundung

Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ein fluorometrisches Meßsystem mit faseroptischen Sonden zur lokalen Messung der Sättigung von mit fluroreszierendem Farbstoff markierten NAPL im Boden entwickelt. Dabei handelt es sich sowohl um faseroptische Einbausonden als auch Rammsonden.

Eine Kalibrierung des Meßsystems ist auch unter großskaligen Laborbedingungen möglich. In den ersten VEGAS-Experimenten eingesetzte Sanden wurde eine Absolutgenauigkeit der Messung des Gehaltes an NAPL im Bereich von 3-5% erreicht, wobei beim Vergleich mit anderen Meßmethoden die jeweiligen Messvolumina der Verfahren zu berücksichtigen sind. Relative Änderungen des NAPL-Gehaltes können unter den genannten Bedingungen mit einer Genauigkeit von 1-2% beobachtet werden.

Bei Stoffen mit natürlicher Fluoreszenz konnte am Beispiel von Heizöl in Batchversuchen gezeigt werden, dass eine Detektion und Sättigungsmessung zumindest in sandigen Böden (mit niedrigem Huminstoffgehalt) mit geringem technischen Aufwand (Zwei-Wellenlängen-Verfahren) möglich ist. In Böden mit höheren Huminstoffgehalten oder im Falle von mehrkomponentigen NAPL-Gemischen ist für die Realisierung einer Detektion und die Messung der Sättigung ein höherer technischer Aufwand in Form von Multi-Komponenten-Methoden oder spektralen Verfahren notwendig.

Faseroptische Rammsonden wurden in ersten großskaligen Experimenten in sandigen Böden erfolgreich getestet. Im Falle von Stoffen mit Eigenfluoreszenz, wie z.B. viele PAK und Mineralölprodukte (Heizöl, Diesel) eröffnet sich damit bei Feldanwendungen die Möglichkeit der schnellen Lokalisierung von Kontaminationsherden.

Zur Detektion von NAPL ohne Eigenfluoreszenz im Boden wurden Voruntersuchungen für ein Meßsystem mit faseroptischen Sonden nach dem Brechungsindexprinzip durchgeführt, die die prinzipielle Eignung des Verfahrens zeigten. Dieses Verfahren, das nicht auf die Immobilisierung von fluoreszierenden Farbstoffen angewiesen ist, bietet zudem das Potential für die Entwicklung eines Meßsystems zur ortsaufgelösten Detektion von NAPL (Optical Time Domain Reflectometry).