Direktmätning av organiska föroreningar i mark Jordnäsa ett samarbetsprojekt mellan LiU/S-SENCE och SGI 1
S-SENCE SENCE - the Swedish Sensor Centre Centre for bio- and chemical sensor science and technology VINNOVA, AppliedSensorAB, Asko Cylinda AB, BiacoreAB, Billerud AB, Biosensor Applications AB, Ford, NIBE AB SensET AB, Tekniska Verken AB, Volvo Technology, Linköpings universitet 2
S-SENCE, SENCE, organisation S-SENCE Tina Krantz-Rülcker, Director Gas phase Applications Anita Lloyd Spetz AppliedSensor Ford Motor Company NIBE Volvo Technology Basic gas sensor research Mats Eriksson Anita Lloyd Spetz Liquid phase Applications Tina Krantz-Rülcker Fredrik Winquist Asko Cylinda Billerud Ford Motor Company SensET Tekniska verken Volvo Basic liquid sensor research Fredrik Winquist Biosensor Applications Bo Liedberg Biacore BiosensorApplications Biospec. interact. research Bo Liedberg Signal evaluation Martin Holmberg 3
Jordnäsaprojektet Identifiera områden som är i behov av saneringsåtgärder på grund av organiska föroreningar i marken samt för uppföljning och kontroll av sanering. Utveckla en ny metod baserad på gassensorer som kan uppskatta halten organiska föroreningar i mark i realtid med en portabel mätutrustning. Metoden ska ge en bild av föroreningarnas fördelning i marken, både längs ytan och på djupet. 4
Direktmätande metoder Metoder som finns idag: FFD-sond (Fuel Fluorescence Detector) Bensin, diesel och motorolja Hög eller låg halt Ger ibland falsk positiv signal (beroende på jordart t.ex.) Andra metoder??? 5
S-SENCE/SGI SENCE/SGI "jordnäsa" jordnäsa-projekt" Föreslagen metod i S-SENCE/SGI-projektet: Mätsond med gassensorer Potential att mäta fler/andra organiska föreningar än FFD-sonden Kan vara komplement eller ersättare till FFD-sonden Portabel metod som ger en 3D bild av föroreningars fördelning i marken i realtid Projektet planeras ske som 3-4 examensarbeten under 2004-2005 och ska undersöka potentialen i och behovet av metoden. Finansieras av CF's miljöfond. 6
Seniora projektdeltagare LiU/S-SENCE Mats Eriksson Hans Sundgren SGI/Göteborg Yvonne Andersson-Sköld SGI/Linköping Martin Lyth Sören Nilsson-Påledal 7
Examensarbeten 2004-2005 2005 Carl-Henrik Eriksson, kemi, LiU Artificiella föroreningar i artificiell mark med gassensormatris och GC Henrik Malmberg, kvartärgeologi, GVC, GU Artificiellt förorenad lera och studier av PCE-förorenad industritomt med gassensormatris och GC Britta Danielsson, kvartärgeologi, GVC, GU Förorenad mark med gassensormatris, markradar och impedansmätnigar (Ev. Aron Rydhem, Teknisk fysik, Chalmers) Utveckling av mätsond för fältmätningar 8
Calle Eriksson - Experiment och analyser Klassning av syntetiskt förorenad mark med elektronisk näsa 5 olika föroreningar (PCE, Toluen, Bensen, Hexan och ättiksyra) Några olika halter av förorening (100 och 1000 mg/kg) Syntetiskt substrat (Baskarpsand 10 och 95) Varierande fuktighet (3% TS och mättat) Provtemperatur 10 C Referensmätning med GC/MS Karaktärisering av gasfasen hos proverna 9
Elektroniska näsan AS3320 23 st gassensorer Plats för 12 st provbehållare i en provkarusell. Mjukvara med mätstyrning och datautvärdering. 10
Respons vs sensor och ämne Blank HAc Hexan PCE Bensen Toluen 11 FE101A FE102A FE103A FE104A FE105A FE101B FE102B FE103B FE104B FE105B MO101 MO102 MO104 MO110 MO111 MO112 MO113 MO114 MO115 MO116 MO117 MO118 Humidity Respons vs sensor 1000 ppm, 3% H2O, Baskarp 10 500 450 400 350 300 250 200 Respons [mv] 150 100 50 0 Sensor PCE Bensen Toluen Hexan HAc Blank
Principalkomponenter 12
PCA för 1000 mg prov/kg TS 13
PCA för 1000 mg prov/kg substrat Toluen Bensen PCE Hexan 14
PCA 99% konfidensintervall 1000 mg/kg TS 15
Respons vs sensor och ämne Blank HAc Hexan PCE Bensen Toluen 16 FE101A FE102A FE103A FE104A FE105A FE101B FE102B FE103B FE104B FE105B MO101 MO102 MO104 MO110 MO111 MO112 MO113 MO114 MO115 MO116 MO117 MO118 Humidity Respons vs sensor 1000 ppm, 3% H2O, Baskarp 10 500 450 400 350 300 250 200 Respons [mv] 150 100 50 0 Sensor PCE Bensen Toluen Hexan HAc Blank
Loadingplot - val av sensorer 17
Metalloxidsensorer (typiskt SnO 2 ) Materialets resistivitet beror av kompositionen i gasfasen. Olika additiv ger selektivitet för olika gaser. Används typiskt för reducerande gaser. 18
Planer för framtiden Ytterliggare 3 exjobb är på gång mätningar under mer realistiska förhållanden Fortsättningsansökan till CF's miljöfond är inskickad framtagning av prototyp för mer fältmässiga mätningar Ansökan till Formas håller på att skrivas i samarbete med Tema Vatten, GVC och Miljö & processteknik AB 19