Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Projekt ist Teil des Verbundvorhabens High-Tech Methoden zur Untergrundsondierung.
\nIn der Bundesrepublik Deutschland werden j\u00e4hrlich ca. 100 ha Land f\u00fcr Siedlung und Verkehr verbraucht, die H\u00e4lfte dieser Fl\u00e4che wird dabei versiegelt. In den letzten 50 Jahren hat sich die Siedlungs- und Verkehrsfl\u00e4che in den alten Bundesl\u00e4ndern nahezu verdoppelt. W\u00e4hrend einerseits neue Gewerbe- und Wohngebiete auf der gr\u00fcnen Wiese entstehen, w\u00e4chst der Anteil an Brachfl\u00e4chen. Ein L\u00f6sungskonzept zur Verminderung des Fl\u00e4chenverbrauchs ist die konsequente Umsetzung eines Fl\u00e4chenrecyclings, also der Wiedernutzung von industriellen, gewerblichen oder milit\u00e4rischen Brachfl\u00e4chen, vor allem im urbanen Bereich. Dies sind in aller Regel altlastverd\u00e4chtige Fl\u00e4chen. Um eine z\u00fcgige und belastbare Erkundung dieser Fl\u00e4chen zu gew\u00e4hrleisten, k\u00f6nnen Analyseverfahren, die vor Ort eingesetzt werden, wichtige Vorteile bringen. Aus diesem Grund hat die DBU das Verbundvorhaben High-Tech Methoden zur Unter-grundsondierung gef\u00f6rdert. Ziel des Verbundes war es, konventionelle, handgehaltene bis mittelschwere Sondiersysteme mit kosteng\u00fcnstigen und modernen Sensoren auszur\u00fcsten. Damit sollen bereits bei den Erkundungsarbeiten analytische Signale erzeugt und ausgewertet werden k\u00f6nnen. Das Verbundvorha-ben wurde in 14 eigenst\u00e4ndige Vorhaben untergliedert, die organisatorisch klar voneinander abgegrenzt waren und eigene Vorhabensziele beinhalten: AZ 19219, 19220, 19221, 19225, 19229, 19230, 19232, 19233, 19234, 19235, 19281, 21918.
\nGegenstand des Einzelvorhabens war die Optimierung und Anpassung der laserinduzierten Fluoreszenzspektroskopie (LIF) an die Rammsonde. Aufgrund ihrer hohen Sensitivit\u00e4t, Selektivit\u00e4t und Messgeschwindigkeit ist die laserinduzierte Fluoreszenzspektroskopie (LIF) in hohem Ma\u00dfe zur vor-Ort- und in-situ-Analytik von Mineral\u00f6lkohlenwasserstoffen (MKW) und Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) in B\u00f6den geeignet. Aktuell verf\u00fcgbare LIF-Systeme k\u00f6nnen nur an der Oberfl\u00e4che messen oder in Kombination mit der extrem kostenintensiven Drucksondiertechnik. Ziel dieses Projektes ist daher die Kopplung von LIF mit preiswerter Rammsondiertechnik zu einem preisg\u00fcnstigen Untergrundanalysesystem.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn diesem Zusammenhang waren im Wesentlichen folgende Aspekte zu bearbeiten:
\n1.\tAufgrund der Verteilung der Arbeiten auf mehrere Kooperationspartner mussten Verfahren entwickelt werden die es erlauben, auf einem Messsystem erhaltenen Kalibrationen auf ein anderes zu \u00fcbertragen. Hierf\u00fcr mussten Standardisierungsproben- und Prozeduren entwickelt werden.
\n2.\tEs musste ein Sensorkopf entwickelt und realisiert werden, der den mechanischen Belastungen bei der Sondierung standh\u00e4lt und auch im Feld gut handhabbar ist. Dieses, sowie die Gesamtfunktionalit\u00e4t, musste in mehreren Feldtests demonstriert werden.
\nEs mussten geeignete Auswerteverfahren zur Charakterisierung und Quantifizierung entwickelt werden. Hierzu wurde eine Vielzahl von Schadstoffen mit verschiedenen Bodenarten vermischt und somit Kalibrierkurven erstellt. F\u00fcr die Anwendung der Auswerteverfahren musste einfach zu bedienende Software entwickelt werden. Zum Testen wurde zun\u00e4chst eine separate Auswertesoftware (unter MATLAB) entwickelt, die auf gespeicherte Messdaten zugreift. Aufbauend auf den hier gemachten Erfahrungen wurde zum Projektende hin eine integrierte Mess- und Auswertesoftware erstellt (in JAVA).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
1: Alle drei Partner besitzen LIF-Spektrometer, wobei das der UNI Potsdam und das von Optimare fast baugleich sind. Die Ger\u00e4te unterscheiden sich hinsichtlich der spektralen Aufl\u00f6sung, der Empfindlichkeit im betrachteten Wellenl\u00e4ngenbereich, der Gesamtempfindlichkeit und des Hintergrundsignals. Die unterschiedliche Gesamtempfindlichkeit wird mit Hilfe von Intensit\u00e4tsstandards registriert und korrigiert. Diese Prozedur wird regelm\u00e4\u00dfig vor und nach einer Messreihe durchgef\u00fchrt. Zur Korrektur der unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten war zun\u00e4chst geplant, nach Aufnahme von Spektren von spektral geeichten Lampen eine sog. Quantenkorrektur durchzuf\u00fchren. Das geht sehr gut mit Halogenlampen, diese haben jedoch in dem wichtigen Wellenl\u00e4ngenbereich unter 400 nm keine ausreichende Intensit\u00e4t. Daher wurden auch hier Fluoreszenzstandards verwendet, um die spektralen Empfindlichkeitsunterschiede messen und (zwischen den Me\u00dfsystemen) korrigieren zu k\u00f6nnen. Zur Erfassung des Hintergrundsignals wird eine Leermessung durchgef\u00fchrt und deren Daten von den Fluoreszenzdaten subtrahiert. Mit diesen Methoden ist es m\u00f6glich, die auf einem Ger\u00e4t gemessen Spektren auf ein anderes Ger\u00e4t zu \u00fcbertragen und auszuwerten.
\n2: In der ersten Version des Sondenkopfes war das Lichtleiterb\u00fcndel im 45\u00b0 Winkel zur Gest\u00e4ngeachse angeordnet. Das Faserende war durch einen Standard-SMA-Stecker gefasst. Dieser ist insgesamt recht lang, so dass das Faserb\u00fcndel in einer sehr engen Biegung weiter nach oben gef\u00fchrt werden musste. Weiterhin war das Frontfenster gegen\u00fcber der Au\u00dfenwand des Sondenkopfes etwas zur\u00fcckversetzt, was leicht zu einem Verschmutzen des Fensters f\u00fchrte. Diese Erfahrungen f\u00fchrten zu einer Neukonstruktion: Das Lichtleiterb\u00fcndel endet in einer kurzen Metall-h\u00fclse, so dass nun gen\u00fcgend Platz zum Herausf\u00fchren des Faserkabels besteht. Das Sichtfenster wurde nun ebenfalls mit einer zylindrischen Au\u00dfenfl\u00e4che gefertigt, so dass es b\u00fcndig mit dem Sondenrohr abschlie\u00dft. Die Fixierung der urspr\u00fcnglichen Fensterhalterung erwies sich als mechanisch anf\u00e4llig. In der finalen Version besteht die Fensterhalterung aus einem gro\u00dfen Metallring, der in dem Sondenkopf ge-klemmt wird
\n3: Zur Kalibrierung des Messsystems auf PAK und MKW wurden zertifizierte Labor-Referenz-Materialien (LRM) verwendet sowie Proben von realen Schadensf\u00e4llen, die von Verbundpartnern zur Verf\u00fcgung gestellt wurden. F\u00fcr die Kalibrierung wurde jeweils ein kontaminierter Boden mit einem unkontaminierten Bodenmaterial gemischt. Mit derartigen Proben wurden h\u00e4ufig glockenf\u00f6rmige Kalibrierkurven erhalten, auf die – wenn \u00fcberhaupt – nur im unteren Konzentrationsbereich zu kalibrieren war. Zum Vergleich wur-den die Schadstoffe mit L\u00f6sungsmittel extrahiert und auf einen unbelasteten Boden gegeben. Die derart hergestellten Proben zeigten dagegen ein einfaches lineares Verhalten. Die Ursache f\u00fcr dieses Verhalten konnte nicht gekl\u00e4rt werden.
\nEs wurde eine bedienerfreundliche Auswertesoftware basierend auf den Ergebnissen unter 1 entwickelt. Die Software mit dem Arbeitstitel EasyLIF automatisiert die Vorg\u00e4nge der Auswertung soweit, dass nur noch die entsprechenden Daten geladen werden m\u00fcssen. Ferner stellt sie auch ein Kalibrationstool zur Verf\u00fcgung, mit dem interaktiv Kalibrationen f\u00fcr die verschiedenen Proben erstellt werden k\u00f6nnen. Die Auswertesoftware EasyLIF stellt somit nicht nur eine entscheidende Vereinfachung f\u00fcr den Anwender dar, sondern erlaubt es erstmals, eine Kalibration eines Ger\u00e4tes A auf die Daten eines zweiten LIF-Systems B erfolgreich anzuwenden.
\nZum Projektende war auch eine integrierte Mess- und Auswertesoftware fertig entwickelt. Diese steht in Verbindung zu einer Datenbank, die durch Ihre Struktur eine stringente Umsetzung des Auswertekonzepts erlaubt, ohne dass bestimmte Konventionen bei der Vergabe von Dateinahmen erforderlich sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Teile der Arbeiten wurden durch den Verbundkoordinator auf der ConSoil 2003 (19. – 24.5 in Gent) vor-gestellt. Alle Verbundpartner stellten ihr Projekt im Rahmen einer Abschlussveranstaltung am 26.\/27.4 2005 bei der DBU in Osnabr\u00fcck vor.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektziele konnten weitestgehend erreicht werden, das hei\u00dft, es steht nun ein Untergrundanalysesystem f\u00fcr die in-situ PAK- und MKW-Detektion zur Verf\u00fcgung. F\u00fcr eine kommerzielle Nutzung w\u00e4re allerdings eine beh\u00f6rdliche Akzeptanz der Messergebnisse unabdingbar.
\nDie Projektausgaben hielten sich ebenfalls an den durch das Projekt vorgegebenen Rahmen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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