Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Projekt ist Teil des Verbundvorhabens High-Tech Methoden zur Untergrundsondierung.In 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.
\nBodenluftanalysen, wie sie bei Sanierungsprozessen, in der Abfallwirtschaft oder bei Ma\u00dfnahmen des vorsorgenden Umweltschutzes an Industriestandorten notwendig sind, st\u00fctzten sich bisher noch weitgehend auf zeitlich und finanziell aufw\u00e4ndige Laborverfahren. Im Rahmen des Einzelvorhabens SAW-Sensorik f\u00fcr die sondenintegrierte Analytik von Bodengasen soll auf Basis eines SAW-Sensors (surface acoustic waves) ein System bis zur Einsatzf\u00e4higkeit entwickelt werden, das es erm\u00f6glicht, durch Integration dieser Technik in penetrierf\u00e4hige Sonden vor Ort und in Echtzeit detaillierte Aussagen \u00fcber die Belastung der Bodenluft zu gewinnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenKonzeption des einkanaligen SAW-Mikroarrays von 4 – 8 Sensoren: Aufgrund von leicht modifizierten geometrischen Anpassungen konnte ein bislang vorhandenes Sensorkonzept, bestehend aus einem 8-fachen SAW Sensorarray in die Rammkernsonde integriert werden. Dadurch kann dessen bessere a-nalytische Leistung voll in der Analytik von Bodengasen genutzt werden.
\nKonzeption der Probenahmetechnik: Bereits zur Projektlaufzeit wurde die Probenahme als kritisch an-gesehen und ihr deshalb eine erh\u00f6hte Aufmerksamkeit geschenkt. Verschiedene Techniken hierzu wurden ausgiebig getestet. Am Ende wurde eine eigene Konzeption entwickelt, die auf die Bed\u00fcrfnisse der SAW-Sensoren zugeschnitten war. Diese enthielt eine Anreicherungseinheit, die zyklisch angesteuert, immer wieder ausgeheizt werden kann. Die thermische Belastung der gesamten Sonde musste dabei be-r\u00fccksichtigt werden sowie die bei der Probenahme in der Rammkernsonde ver\u00e4nderten Einlasswider-st\u00e4nde von Bodengasen durch Verstopfen des Einlasssystems.
\nAufbau einer rammbaren sondenintegrierter Sensorkonfiguration: Ist in mehreren Schritten gem\u00e4\u00df des jeweiligen Entwicklungsfortschrittes erfolgt. Wesentlicher Punkt war eine Entkopplung der Mechanik von den Rammst\u00f6\u00dfen durch eingebaute Federelemente und D\u00e4mpfungsglieder.
\nSensorkalibration: Sensorschichten wurden speziell so ausgew\u00e4hlt, dass sie ein lange Lebensdauer un-ter den Bedingungen der Bodensonde sowie eine hohe Sensitivit\u00e4t und Selektivit\u00e4t aufwiesen bez\u00fcglich der im Projekt definierten exemplarischen Zielanalyten. Mit einer speziell hierf\u00fcr konzipierten Kalibriereinrichtung wurden die Sensoren unter Laborbedingungen kalibriert. Speziell ber\u00fccksichtigt wurden hierbei auch St\u00f6rgase, die Daten wurden dem Projektpartner QuoData zur Verf\u00fcgung gestellt. Chemisch-analytische Tests: Mehrere sind erfolgt in der VEGAS-Versuchsanlage (2x) in Karlsruhe (2x) und in Rendsburg, wobei jeweils der neuste Entwicklungsstand der Sonden zur Anwendung kam.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die SAW-Sensortechnik konnte erfolgreich in die Bodensonde integriert werden. Nach anf\u00e4nglichen Problemen durch Querempfindlichkeiten der Sensorik mit Feuchte konnte durch eine modifizierte Probenahmetechnik ausreichende Sensorstabilit\u00e4t erzielt werden. Die Problematik des Feuchteeinflusses und den ver\u00e4nderlichen Str\u00f6mungsbedingungen im Einlasssystem wurden erfolgreich gel\u00f6st. Probleme gab es allerdings bis zuletzt mit dem Einlasssystem. Da das Einlasssystem bis zuletzt ungefedert in der Rammspitze montiert wurde, gab es h\u00e4ufige Ausf\u00e4lle durch mechanische Defekte beim Rammen. Die elektrische und fluidische Ankopplung des Einlasssystems an die Sensorik erfolgte durch Schl\u00e4uche und Kabel welche beim Zusammenschrauben der R\u00f6hren sich leicht verdrillten und quetschten. Hier w\u00fcrde sich die Integration des Einlasssystems in die mechanisch ged\u00e4mpfte Sensorik als L\u00f6sung anbieten.
\nDie Feldmessungen haben gezeigt dass die Infrarotverbindung innerhalb des Rammgest\u00e4nges nicht zuverl\u00e4ssig arbeitet. Was die Software-Entwicklung angeht so konnte f\u00fcr die am Forschungszentrum Karlsruhe entwickelte SAW-Sensorik im Rahmen des hier besprochenen Projektes eine Umsetzung der Ansteuerung unter den vereinbarten Rahmenbedingungen realisiert werden. Somit k\u00f6nnte eine noch zu implementierende Mastersoftware ohne weiteres genutzt werden. Es wurde gezeigt, dass die Nutzung von XML-RPC f\u00fcr diese Anwendung die genannten Vorteile bietet und die bislang definierten Schnittstellen ohne gro\u00dfen Aufwand ausgebaut werden k\u00f6nnen. Die realisierte Clientsoftware war sowohl auf einem PDA, als auch auf PC oder Laptop unter verschiedenen Betriebssystemen lauff\u00e4hig.
\nDie Feldmessungen ergaben brauchbare Messergebnisse die das viel versprechende Potenzial dieser Technik aufzeigte. Es konnten exemplarische Rammungen bis zu einer Tiefe von 8 m durchgef\u00fchrt wer<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Beitrag zur Achema 2003 (gemeinsam mit VEGAS)
\nBeitrag zur ConSoil 2003 (gemeinsam mit VEGAS)
\nBeitrag zur IEEE Sensors 2005<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die SAW Sensorik erweist sich als ideale Technik zu L\u00f6sung der im Projekt gestellten Aufgabe einer Bodensondenintegrierten Probenahme. Nicht zuletzt konnte die durch die speziell hief\u00fcr konzipierte Probenahmetechnik realisiert werden. Die gesetzten Projektziele konnten im technischen, finanziellen und im zeitlichen Rahmen erreicht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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