Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Vorhaben soll erstmals die Feldtauglichkeit eines neuen Verfahrens (EWALD-Me\u00dfprinzip) zur Messung der Belastung von Grundwasser durch Kohlenwasserstoffe nachweisen. Das Messverfahren arbeitet spektroskopisch im mittleren Infrarot und ist hoch empfindlich und vor allem selektiv. Es handelt sich dabei um die Nutzung des Evaneszentfeldes einer gef\u00fchrten Lichtwelle im infraroten Wellenl\u00e4ngenbereich. Bei dieser Technik wird mit einer beschichteten Infrarotfaser in-situ das Grundwasser analysiert. Das Verfahren wurde bis zur Laborreife entwickelt und soll jetzt erstmals unter realen Bedingungen im Feld getestet werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten sind f\u00fcr ein Jahr geplant. In der ersten Phase (Dauer f\u00fcnf Monate) wird der Sensorkopf konzipiert und gebaut. Die Beschichtung der zugeh\u00f6rigen Sensorfaser wird verbessert und optimiert. Anschlie\u00dfend wird die Messapparatur im Labor getestet und ein Kalibrierverfahren erarbeitet. Proben aus dem Untersuchungsgebiet werden von dem tschechischen Partner zur Verf\u00fcgung gestellt und im Labor vermessen. Zur Validierung des Verfahrens wird ein Mitarbeiter des tschechischen Partners im IPM vor Ort sein, um erste Erfahrungen mit der Messmethode zu gewinnen.
\nDie Feldmessungen sind in zwei Kampagnen aufgeteilt und werden gemeinsam mit dem tschechischen Partner durchgef\u00fchrt. Die erste ist mit einem Monat Dauer veranschlagt. In dieser Zeit werden mehrere Messungen durchgef\u00fchrt und parallel im Labor mit analytischen Methoden validiert. Ziel der ersten Messkampagne ist nicht der Erhalt von exakten Messdaten, sondern die Erprobung des Verfahrens.
\nIn der dritten Phase werden die Ergebnisse der ersten Feldmessung analysiert. Daraus abgeleitet werden erwartungsgem\u00e4\u00df kleinere \u00c4nderungen an der Messapparatur. Danach findet die zweite Messkampagne mit detaillierten Analysen statt.
\nIn der anschlie\u00dfenden vierten Phase werden routineartige Feldmessungen durchgef\u00fchrt. F\u00fcr Vorbereitung und Durchf\u00fchrung werden zwei Wochen vorgesehen. Abschlie\u00dfend werden die Ergebnisse zusammengestellt, ausgewertet und bewertet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Arbeiten und Untersuchungen im Rahmen dieses Projektes haben gezeigt, dass sich das Ewald-Messprinzip im Grundsatz f\u00fcr Feldmessungen einsetzen l\u00e4sst. Es wird festgestellt, dass die Tatsache die Laserlichtquelle und evtl. den MCT-Detektor mit fl\u00fcssig Stickstoff k\u00fchlen zu m\u00fcssen, auch im Feld hand-habbar ist. Im Falle des Detektors kann man sich f\u00fcr einen Pyrodetektor entscheiden, der nicht gek\u00fchlt werden muss, zumal sich das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis noch verbessern l\u00e4sst. Weiterhin hat die Ent-wicklung des Sensorkopfes gezeigt, dass die Sensorfaser robust und sicher untergebracht werden kann und nicht als kritische Komponente gesehen werden muss. Die Verbindung der Sensorfaser mit den Zu- und Ableitungsfaserkabeln l\u00e4sst sich sicher bewerkstelligen. Die verwendeten Multimodefaserkabel weisen Transmissionsverluste von 0.4 dB\/m auf. F\u00fcr \u00dcbertragungsl\u00e4ngen von 10 bis 15 m, wie sie f\u00fcr Grundwassermessstellen \u00fcblich sind, ergeben sich somit Lichtd\u00e4mpfungen allein auf der Strecke von 4 bis 6 dB. Bei der Verwendung von Bleisalzlasern als Lichtquelle ist dies noch kein k.o.-Kriterium, aller-dings ist auf der gesamten Messstrecke noch der Verlust an den Koppelstellen zu ber\u00fccksichtigen, so dass man an die Grenze der ben\u00f6tigten Lichtintensit\u00e4t f\u00fcr den Nachweis gelangt.
\nDie Wasserdichtheit der Faserstecker und Kupplungen ist gut und stellen nicht das Problem dar. Der optische Aufbau ist stabil und robust. Das gesamte Me\u00dfsystem musste nach Transport und Messeinsatz nicht nachjustiert werden.
\nDer kritischste Punkt ist die nicht Verf\u00fcgbarkeit monomodiger Zuleitungsfaserkabel die es erst erm\u00f6glichen w\u00fcrden, den notwendigen Empfindlichkeitsbereich zu erreichen der f\u00fcr Grundwasseruntersuchungen Voraussetzung ist und das vorhandene Potential aussch\u00f6pft. Verschiedene Forschergruppen arbeiten derzeit an diesem Problem, kurzfristig ist jedoch eine L\u00f6sung noch nicht in Sicht. Vielversprechender f\u00fcr die Nutzung der Evanezentfeldmethode ist die Kombination der Sensorfaser direkt mit einem Minia-turspektrometer. Ein solches Me\u00dfsystem wurde am IPM entwickelt und in Absprache mit der DBU auf einer Messkampagne getestet (siehe Kapitel Messkampagne). Dieses Me\u00dfsystem hat das Potential gel\u00f6ste Stoffe im Wasser bis in den ppb-Bereich zu detektieren. Dies wurde in neueren Messungen an chlorierten Kohlenwasserstoffen bei IPM nachgewiesen. Ein weiterer, nicht gering einzusch\u00e4tzender Vorteil ist der Erhalt eines Spektrums \u00fcber einen gr\u00f6\u00dferen Wellenl\u00e4ngenbereich. Dies erlaubt den Nachweis mehrerer Stoffe gleichzeitig und eine Spektrenauswertung mittels multivariater Rechenmethoden. Ein solches Paket integriert ergibt ein Me\u00dfsystem, das bei der Sondierung kontaminierter Fl\u00e4chen einen wertvollen Beitrag liefern kann und die Messtechnik in diesem Bereich einen Schritt voranbringt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zu dem Bereich Wasseranalytik hat IPM im Rahmen der \u00d6ffentlichkeitsarbeit vielf\u00e4ltige Ma\u00dfnahmen durchgef\u00fchrt, die auf den Arbeiten dieses Projektes beruhen, beeinflusst oder tangiert sind. So erschienen im Rahmen von Ver\u00f6ffentlichungen und Bekanntmachungen in Fachzeitschriften folgende Beitr\u00e4ge:
\n–\tGIT-Verlag 6\/2002, Infrarot-Fasermesstechnik – Perspektiven f\u00fcr die Kohlenwasserstoffdetektion
\n–\tEurop\u00e4ischer Wirtschaftsdienst Wasser und Abwasser Nr. 12, S. 18 (11.06.02)
\n–\tFraunhofer Mediendienst 6 – 2002, Online\u00fcberwachung von SickerwasserDas Me\u00dfsystem wurde au\u00dferdem auf den Messen INTERKAMA 2001 und IFAT 2002, M\u00fcnchen pr\u00e4sentiert.
\nDie Arbeiten zu diesem Projekt wurden als Posterbeitrag auf der Field Screening Europe 2001, Karlsruhe, Monitoring of Ground Water with an EWALD-Sensor vorgetragen und auf der Europtrode 2001, Mini Spectrometer with Silver Halide Sensor Fiber for In-Situ Detection of Chlorinated Hydrocarbons.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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