INTRODUKTION TIL GEOPROBE SYSTEMET. Ekspertisechef, Anders G. Christensen, NIRAS A/S ATV Temadag 10. Marts 2014, Vingsted.

Transkript

1 INTRODUKTION TIL GEOPROBE SYSTEMET Ekspertisechef, Anders G. Christensen, NIRAS A/S ATV Temadag 10. Marts 2014, Vingsted.

2 INDHOLD Kort introduktion til metoden bag GeoProbe Behovet for indsamling af data til opbygning af konceptuelle modeller på forureningssager Oversigt over metoder og bredden af systemet Klassiske metoder svarende til traditionelle boreteknikker: Installation af passive samplere Avancerede Direct Sensing systemer til forureningskort lægning mv. Eksempler fra konkrete sager til illustration af metoder Afrunding

3 KORT INTRODUKTION TIL METODEN Baseret på nedramning og vibration af stålrør i forskellige dimensioner (1,25 3,25 ) afhængig af formål Nedtrængningsdybden i sand/ler/silt op til meter kan ikke penetrere bjerg (granit/kalk) Selve udstyret er ofte monteret på et mindre terrængående køretøj Der findes andre leverandører end GeoProbe der anvender samme koncept (Powerprobe etc.) Metoden udviklet i USA og introduceret i Danmark i 1998 Pris pr. dag ca kr afhængig af udstyret

4 FORSKELLIGE TYPER AF MASKINER AFHÆNGIG AF KRAV TIL DE FORSKELLIGE TYPER AF OPGAVER Indendørs (min. 170 cm til loft)

5 OPBYGNING AF KONCEPTUEL MODEL Styrende faktorer der kan afklares ved brug af Geoprobe systemet Fane område: Opløste stoffer af LNAPL/DNAPL og koncentrationer ofte lave (µg/l eller µg/kg) Kilde område: Fri fase LNAPL/DNAPL og koncentrationer ofte høje (mg/l eller mg/kg) og heterogent fordelt Kemi/Forurening Geologi Hydrogeologi

6 OVERSIGT OVER DE MEST ANVENDTE METODER OG NOGLE NYE PÅ VEJ Klassiske metoder svarende til traditionelle boreteknikker: Udtagning af vandprøver/poreluft/porevand Udtagning af jordprøver til geologisk beskrivelse og analyser Etablering af permanente filtre til vand/poreluft monitering Udførelse af hydrauliske test i filtre (midlertidige/permenante) Injektion af forskellige reaktanter ved in situ oprensning Installation af passive samplere: FLUTe liner baseret kortlægning af fri fase DNAPL/LNAPL FLUTe FACT liner til opsamling af porevand på GAC materiale Forskellige produkter til flux og grundvandshastighed/retning Avancerede In Situ målesystemer baseret på forskellige teknologier: Elektrisk ledningsevne måling til kemi/geologi (EC,MIP,HPT,MiHPT) Kontinuert vandinjektion til bestemmelse af den hydraulisk ledningsevne (HPT,MiHPT) Prøvetagning af grundvand samtidig med EC/HPT måling (HPT GW) Fluorescens baseret til NAPL kortlægning (UVOST, TARGOST, DPT, FFD) Termisk desorption til VOC kortlægning (MIP, LL MIP, MiHPT). En del andre sonder til injektion, optiske logs mv. findes og nye kommer til.

7 NIVEAUSPECIFIK UDTAGNING AF VANDPRØVER GeoProbe System Slidset filterenhed (SP16) der nedpresses og åbnes i ønsket dybdeinterval Vippearms pumpe eller peristaltisk pumpe Flowcelle (ph,ilt,temperatur, ledningsevne, redoxpotentiale, turbiditet)

8 KONTINUERT PRØVETAGNING AF JORD med Dual Tube system ved detaljeret VOC kortægning Kontinuert kerneprøvetagning (1,25 kerner) indvendig i 2,25 forerør Mulighed for vandprøvetagning i udvalgte dybder (SP22) Mulighed for filtersætning med Prepack filtre til gas/vand

9 KERNEPRØVETAGNING TIL PÅVISNING AF FRI FASE DNAPL ved Sudan IV farvetest og udtagning af meget dybdespecifikke prøver til analyse MIP Log M412 og Kerne K401 (80 cm afstand) MIP Respons over dybden Sand Jordprøver mg/kg TS PCE TCE Moræneler 76 1,4 Sand 6,6 0, ,0 Moræneler 250 0, , ,70

10 INSTALLATION AF PERMANENTE GEOPROBE FILTRE (PREPACKS) TIL VAND OG PORELUFTPRØVETAGNING Forskellige diametre (1,25 til 5 cm) Forskellige måder til afpropning med bentonit Test i USA viser generelt sammenlignelige koncentrationsniveauer sammenlignet med konventionelle monteringsboringer Intet forurenet jord fra installationen Både til grundvand og poreluft Også muligt at etablere Multilevel systemer

11 PNEUMATISK SLUGTEST TIL ESTIMATION AF K VÆRDI I DISKRET DYBDEINTERVAL samtidig med udtagning af vandprøver til kemiske analyser God overenstemmelse mellem K værdier ved Slugtest vs. HPT (og andre metoder) Godt grundlag for fluxvurderinger (M=A*v*C)

12 INJEKTION AF GUAR, ZVI, KB 1 OG KORTLÆGNING ved EC log af opnået fordeling af tilsat tracer (SRD pilotforsøg udført for SGU, 2013) Injektions setup med pumpesystem i forgrunden EC log (del af MiHPT udføres under injektionsforsøget Injektionsfelt med punkter med baseline kerneprøver, vandprøver, etablerede filtre og EC målepunkter EC log opbygning

13 HPT TIL BELYSNING AF GEOLOGI OG HYDROGEOLOGI (ESTIMATION AF K VÆRDI OG VERTIKAL HYDRAULISK GRADIENT) Hydrostatisk trykfordeling HPT trykket indikerer tydeligt materialets hydrauliske egenskaber og kan måle K værdier fra m/s I diskrete dybder kan de hydrauliske trykniveau måles og sammenlignes med den normale hydrostatiske trykfordeling herved kan evt. op eller nedad rettede trykgradienter mellem identificerede magasiner direkte påvises Ledningsevneloggen er ikke noget sikkert værktøj til bestemmelse af geologi (sand vs. ler)

14 HPT LOGS KOMBINERET MED NIVEAUSPECIFIK VANDPRØVETAGNING TIL AFGRÆNSNING AF PCE FANE LANGS TRANSEKT

15 FORSØG MED NY TYPE HPT GW SONDE DER KOMBINERER HPT SYSTEMET OG SAMTIDIG VANDPRØVETAGNING I DISKRETE DYBDER Prøvetagningsslange HPT-slange (forsyningsledning) EC kabel HPT- og prøvetagningsporte EC Dipol Prøvetagningsslange HPT-slange (forsyningsledning) Eksempler på velegnede prøvetagningssteder med HPT GWS, hvor forskellen mellem HPT trykket og det hydrostatiske tryk er mindre en kpa, er angivet med orange ringe. At der kun kan tages vandprøver i meget højtydende formationer begrænset pt. systemets anvendelse i væsentlig grad.

16 METODER BASERET PÅ LASER INDUCERET FLUORESCENS (LIF) TIL IN SITU DETEKTION AF LNAPL (EX. :UVOST SYSTEM, DAKOTA) Alle PAH er fluorescerer ved UV belysning og har forskelligt respons ved forskellige bølgelængder. Igennem målevinduet på sonden udsendes UV lys (XeCl laser, 308 nm) og fluorescens respons (emissions spektrum) opsamles via fiberoptisk kabel og vises i real time på terræn Kan bankes (Geoprobe) og har detektionsgrænse på ppm i jord

17 OPBYGNING AF GEOPROBE MIHPT SYSTEMET OG MONTERING I LILLE ELEKTRISK VOGN (NIRAS SYSTEM) d j i c f e a b MIP membrane HPT Port g h Heater Block a) MP6500 MIP Controller b) FI6000 c) HPT Flow Module d) Lap top computer e) XSD Detector controller f) SRI GC med PID, FID & XSD g) N 2 og H 2 gas flasker u. vogn h) Vand tank til HPT i) LL MIP controller j) MiHPT sonde EC Dipo Flow ud af HPT porten er ml/min ( 20 l vand bruges på en 20 m log)

18 DETEKTORER PÅ STANDARD MIP SYSTEM OG TYPISKE STOFFER DER KAN DETEKTERES PID (Aromatiske forbindelser som BTEX, PCE, TCE,DCE,VC m.fl.) FID (Alle VOC inkl. fx methan) XSD (Forbindelser der indeholder halogener som fx Cl,Fl,Br dvs. også 1,1,1 TCA der ikke ses på PID) Polære stoffer som MTBE og acetone kan også ses på PID (Affugtningen af bæregassen skal frakobles) Andre detektorer som fx MS kan også kobles på systemet Der anvendes en standard procedure (SOP) for kalibrering og måling med systemet som er udarbejdet af Geoprobe Olie forurening PID FID XSD PCEforurening 18

19 OPBYGNING AF DEN HYDROGELOGISKE MODEL VED BRUG AF DATA FRA HPT DELEN AF MIHPT SYSTEMET East West Sand & Grus (Lavt HPT Tryk) Grå Moræneler (Højt HPT tryk) 24/03/2014 PRESENTATION OF NIRAS 19

20 DANNELSE AF DEN ENDELIGE KONCEPTUELLE FORSTÅELSE VED KOMBINATION MED XSD DATA East West Center af fanen i det terrænnære sandmagasin Kildeområde i moræneleret på grund af DNAPL udslip fra kloak ledning XSD (µv) 24/03/2014 PRESENTATION OF NIRAS 20

21 FØLSOMHEDEN AF MIP SYSTEMET med og uden den nye Low Level (LL) controller boks til detektion af lave VOC koncentrationer Standard MIP LL MIP Responstest udført med TCE på XSD detektoren (PEEK trunkline og brugt sonde) Standard MIP system LL MIP system 1000 µg/l 500 µg/l 250 µg/l Blank 100 µg/l 1o µg/l 50 µg/l Sammenligning af MIP XSD logs lavet med standard MIP system vs. det nye LL MIP system giver ca x øget følsomhed og vi kan nu se lave ppb niveauer

22 Tidligere påvist <500 ug/l af PCE Maks respons på ca. XSD ses ca. 3 m nede i magasinet Niveuaet svarer til ca. 500 ug/l PCE vurderet udfra kalibrerings testen Forureningsfanen afgrænset ca. 6 7 m nede i magasinet EKSEMPEL PÅ SAMLET LOG FRA LL MIHPT SYSTEMET I OMRÅDE MED PPB NIVEAU AF PCE I GRUNDVANDET

23 MIHPT SYSTEMET MED MASSESPEKTROMETER (VARIAN SATURN 2000 MS) SOM DETEKTOR (NIRAS SYSTEM) Udviklingsprojekt for Region H. og Miljøstyrelsen (Under publication) 24/03/2014 PRESENTATION OF NIRAS 23

24 EKSEMPEL PÅ FØRSTE FELT LOG MED MIHPT OG (MS) SOM DETEKTOR (NIRAS SYSTEM) Udviklingsprojekt for Region H. og Miljøstyrelsen (Under publikation)

25 AFSLUTNING Kan i dag give informationer om både geologi og hydrogeologi med meget høj opløsning (cm skala) og stor dybde (<35 m) Giver fortsat data med høj opløsning for forureningsfordeling hvilket er essentielt for DNAPL undersøgelser Forsat rivende udvikling i sonder og teknologier til detektion og kvantificering af forureningskomponenter DIRECT PUSH er blot en del af værktøjskassen Anvendes med fordel i kombination med traditionelle metoder Kombinationen af metoder i en undersøgelsesstrategi vil altid være lokalitetsspecifik GOD FORNØJELSE UDENFOR VED DE FORSKELLIGE DEMO OMRÅDER OG TAK FOR JERES OPMÆRKSOMHED