Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af ilt, kuldioxid, svovlbrinte og metan i poreluft)

Transkript

1 Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af ilt, kuldioxid, svovlbrinte og metan i poreluft) Definition af redoxforhold i umættet zone De fleste kemiske og biologiske processer i jord og grundvand er styret af redox potentialet, som er et udtryk for to sammenhængende processer, iltning og reduktion. I modsætning til måling og vurdering af redox potentiale i den mættede zone, hvor der måles på opløste specier af redox par, vil en vurdering af redox potentialet i den umættede zone i poreluften skulle foretages på baggrund af komponenter, som er flygtige. Det drejer sig især om ilt, svovlbrinte og metan. Derudover måles ofte for kuldioxid, som kan sige noget om, der er sket en nedbrydning af organisk stof enten i form af naturligt forekommende materiale eller i form af forurening. I atmosfærisk luft er der ca. 21 % (vol) ilt og 0,03 % kuldioxid, mens hovedparten af resten udgøres af nitrogen (78 %) og argon (0,9 %). Normalt vil der ikke kunne påvises metan eller svovlbrinte i atmosfæren. Under forudsætning af at der ikke sker nogle kemiske eller biologiske processer i jorden, vil indholdet af gasserne i den umættede zone svare til indholdet i atmosfæren, idet der vil være en diffusiv og konvektiv transport ned gennem jordlagene. Normalt vil forskellige kemiske og biologiske processer kunne reducere indholdet af ilt, således at der kan opstå anaerobe forhold i den umættede zone. Hvis der er tale om en nedbrydning af organisk stof, vil der blive dannet kuldioxid, og hvis der er tale om meget stærkt reducerede forhold, vil der kunne blive dannet svovlbrinte og metan. De tre sidstnævnte gasarter vil dog også kunne forekomme i poreluften i den umættede zone ved en diffusion fra grundvandet. Viden om de forskellige gasarter i den umættede zone kan bl.a. anvendes til at vurdere det biologiske nedbrydningspotentiale over for en forurening, dels anvendes hvis nedbrydningen ønskes stimuleret ved tilsætning af iltningsmidler / reduktionsmidler. Bestemmelsen af ilt, kuldioxid, svovlbrinte og metan i poreluft vil normalt ske på kategori 1 niveau. Litteratur 1. Håndbog for Poreluftundersøgelser. Teknik og Administration, Nr. 7, 1998, AVJ 2. Transport af gasformig forurening i umættet zone og i bygninger. Teknik og Administration, Nr. 7, 2004, AVJ 3. af poreluft, Fyns Amt, marts Poreluftprojekt - Styrende parametre for tidslige variationer af indholdet af klorerede opløsningsmidler i sand- og lerjorde, Miljøprojekt nr. 1094, 2006 ( Forudsætninger for bestemmelse af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluft: Ved prøvetagning af poreluftprøver er det vigtigste at sikre, at der udtages en repræsentativ prøve af poreluften herunder at sikre, at der ikke trænger falsk (atmosfærisk) luft ned under Det forudsættes, at prøven til bestemmelse af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluften udtages i forbindelse med udtagning af prøver til bestemmelse af forureningsniveau alternativt fra eksisterende boringer / poreluftspyd. Etableringen af målepunkter er derfor ikke en del af nærværende metode, og det vil derfor ikke blive beskrevet nærmere i det følgende, hvorledes etableringen af målepunkter bør ske. 1 af 5

2 Princip for bestemmelse af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluft Prøve til bestemmelse af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluften kan udtages dels fra normale poreluftspyd, fra eksisterende miljøtekniske boringer filtersatte i den umættede zone og dels under insitu tests / drift af afværgeanlæg. Disse tre tilfælde er beskrevet nedenfor. Der findes forskellige typer af feltmåleinstrumenter (fx lossepladsmåler ), som kan anvendes til målinger af de forskellige gasarter. Typisk er der tale om IR-sensorer, katalytiske eller elektrokemiske sensorer. Afhængig af instrumentet skal det bemærkes, at målingen af ilt i felten kan være både tryk- og fugtighedsfølsomt, ligesom der kan være interferens fra andre gasarter på analysen af metan, svovlbrinte og kuldioxid. Alternativt kan prøven sendes til akkrediteret laboratorium. Prøven skal i givet fald opbevares ved lav temperatur (5 C) i en diffusionstæt pose. Samtidig skal prøven indleveres til laboratorium hurtigt muligt, og selve analysen skal påbegyndes, så snart den er modtaget. Kontinuerte feltanalyser af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid kan anvendes til at vurdere dels forpumpningstiden inden prøvetagningen, dels til at vurdere evt. udbredelse af en forurening i poreluften. 2 af 5

3 Kategori 1 Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af indhold af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluft ved prøvetagning med poreluftspyd) Til et nedrammet poreluftspyd tilkobles en evakueringsbeholder med tilhørende prøvepose (fx rilsan eller tedlar pose) samt vakuumpumpe. Ved denne opstilling sikres, at prøven ikke kommer i kontakt med vakuumpumpen. Efter en forpumpning af luften i poreluftspyddet, ændres opstillingen således, at poreluften suges ind i prøveposen. For at undgå en krydskontaminering, er det vigtigt, at posen er helt tømt for luft, før prøvetagningen starter. Dette sikres ved at suge posen tom med vakuumpumpen før Alternativt til denne metode kan der udtages en poreluftprøve ved hjælp af en gastæt sprøjte direkte fra den ekstraherede luftstrøm. I forbindelse med prøvetagningen udfyldes et prøvetagningsskema, som indeholder alle oplysninger, der er væsentlige i forhold Principskitse af prøvetagning af poreluft(fra AVJ, 1998) 2) Der tjekkes for lækager og utætheder 3) Prøveposen tømmes for luft ved at åbne ventiler 4) Der forpumpes svarende til ca. 200 % af det samlede volumen for det etablerede porevolumen i formationen samt spyd og slanger 5) Modtrykket må ikke overstige ca. 300 mbar ved en formation med lav permeabilitet og ca. 150 mbar for en formation med høj permeabilitet 6) Efter forpumpningen drejes ventiler, således at poreluften nu suges direkte ned i prøveposen 7) Prøveposen tømmes og fyldes 2 3 gange inden den endelige prøvetagning 8) Når der er opsamlet tilstrækkeligt poreluft, drejes ventiler, således at prøveposen lukkes 9) Vakuumpumpe slukkes 10) Der måles på indholdet af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i den opsamlede luft i posen 11) Når stationære værdier bliver observeret, noteres værdierne i feltskemaet Hvis prøven skal sendes til akkrediteret analyselaboratorium opbevares prøven ved ca. 5 C og transporteres til analyse hurtigst muligt derefter. 3 af 5

4 Kategori 1 - Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af indhold af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluft ved prøvetagning i boring filtersat i umættet zone) Til en eksisterende boring, som er filtersat i den umættede zone tilkobles en vakuumpumpe med en fornuftig ydelse og kapacitet i forhold til ønsket forpumpningsvolumen. Der måles kontinuert for ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i den ekstraherede luft evt. kombineret med målinger med PID/FID for forureningskomponenter. I forbindelse med prøvetagningen udfyldes et prøvetagningsskema, som indeholder alle oplysninger, der er væsentlige i forhold Skitse af prøvetagning af poreluft, boring (fra AVJ, 1998) 2) Der tjekkes for lækager og utætheder, således at det sikres, at der ikke kommer frisk atmosfærisk luft ind og kontaminere den ekstraherede poreluft 3) Der forpumpes svarende til ca. 200 % af det samlede volumen for det etablerede porevolumen i formationen samt spyd og slanger 4) Modtrykket må ikke overstige ca. 300 mbar ved en formation med lav permeabilitet og ca. 150 mbar for en formation med høj permeabilitet 5) Der måles kontinuert på indholdet af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i den ekstraherede luft 6) Når stationære værdier bliver observeret, noteres værdierne i feltskemaet 7) En evt. udviklingen i værdierne noteres Alternativt kan den foregående metode beskrevet under poreluftspyd anvendes. Det betyder dog, at der ikke kan måles kontinuert for gasarterne. 4 af 5

5 Kategori 1 - Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af indhold af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i poreluft ved prøvetagning på afværgeanlæg (vakuumekstraktionsanlæg)) Principskitse (udviklet fra AVJ, 2003) Til streng på en manifold tilkobles en evakueringsbeholder med tilhørende prøvepose (fx rilsan eller tedlar pose) samt vakuumpumpe. Vakuumpumpen skal kunne generere et højere differensvakuum end driftsvakuummet på afværgeanlægget. Efter en forpumpning af luften i prøvetagningsslangen, ændres opstillingen således, at poreluften suges ind i prøveposen. For at undgå en krydskontaminering, er det vigtigt, at posen er helt tømt for luft, før prøvetagningen starter. Dette sikres ved at suge posen tom med vakuumpumpen før Streng på manifold I forbindelse med prøvetagningen udfyldes et prøvetagningsskema, som indeholder alle oplysninger, der er væsentlige i forhold 2) Der tjekkes for lækager og utætheder i opstillingen 3) Prøveposen tømmes for luft ved at åbne de forskellige ventiler 4) sslangen mellem manifold og prøvepose forpumpes, således at luft fra strengen kommer ind i prøvetagningsslangen 5) Efter forpumpningen drejes ventiler, således at poreluften nu suges direkte ned i prøveposen 6) Prøveposen tømmes og fyldes 2 3 gange inden den endelige prøvetagning 7) Når der er opsamlet tilstrækkeligt poreluft, drejes ventiler, således at prøveposen lukkes 8) Vakuumpumpe slukkes 9) Når undertrykket er faldet til atmosfæretryk, foretages målingen af indholdet af ilt, metan, svovlbrinte og kuldioxid i den opsamlede luft i posen enten ved at frakoble prøveposen, eller ved at måle direkte på en separat ventil. 10) Når stationære værdier bliver observeret, noteres værdierne i feltskemaet Hvis prøven skal sendes til akkrediteret analyselaboratorium opbevares prøven ved ca. 5 C, og transporteres til analyse hurtigst muligt derefter. 5 af 5