Ziel der Entwicklung
Ziel ist die Bereitstellung einer ganzheitlichen Lösung von der autarken Grundwasserprobenahme mit dem Shuttle-Guard-System bis zum stoffmengenerhaltenden Transfer in die Analysetechnik im Labor. Bei der konventionellen Pumpprobenahme können infolge von Druck- und Temperaturänderung Verfälschungen in der Grundwasserprobe und damit in den chemischen Analyseergebnissen auftreten. Die bedingt sowohl eine Unsicherheit bei der Bewertung der Wasserqualität oder der Abschätzung eines Gefährdungspotenzials, als auch ein Risiko bei der Planung und Ausführung von Sanierungsmaßnahmen. Das Shuttle-Guard-System verhindert den Stofftransport zwischen dem Grundwasserleiter und dem Standwasser und ermöglicht erstmals die Gewinnung von „authentischen„ Grundwasserbeschaffenheitswerten in-situ anhand von Sensoren beziehungsweise anhand von Grundwasserproben. Mit dem autarken GW-Shuttle kann die Probenahme automatisch, zum Beispiel auch zeitgesteuert ohne Anwesenheit des Probenehmers, erfolgen. Um den Qualitätsvorsprung der entnommenen Grundwasserprobe auch bei der Gewinnung von analytischen Messwerten im Labor zu erhalten, wurde die Vorrichtung Lab-Transfer-Modul und ein Verfahren zur Qualitätssicherung beim Probentransfer entwickelt.
Vorteile und Lösungen
Mit den hier entwickelten und in die Vermarktung überführten Geräten GW-Shuttle, GWMon-Station (beziehungsweise GW-Station ohne Sensorik) und Lab-Transfer-Modul erfolgen Grundwassermonitoring, Probenahme und Probentransport ungestört und der Transfer in die Analysetechnik im Labor stoffmengenerhaltend.
Eine Qualitätsverbesserung wird insbesondere für folgende Parameter erreicht:
- anorganische Parameter: Reduktions-/Oxidationspaare, zum Beispiel Eisen, Mangan oder Chrom und Salze,
- organische Parameter: leichtflüchtige Stoffe, zum Beispiel LHKW, BTEX, o.ä.,
- gasförmige Spezies, zum Beispiel Kohlendioxid, Sauerstoff oder Methan und
- chemische Summenparameter, zum BeispielpH-Wert oder Redoxpotenzial.
Auch kann die Bestimmung der Konzentration weiterer Stoffe bzw. chemischer Verbindungen problematisch sein, wenn infolge von Druck- und Temperaturänderung Fällungsprodukte bei der Analyse nicht mit einbezogen werden (können). Die Automatisierung der Probenahme mit dem GW-Shuttle ermöglicht eine kosteneffiziente Gewinnung authentischer chemischer Analysedaten zur Grundwasserbeschaffenheit und in Kombination mit der GWMon-Station die Gewinnung bisher nicht verfügbarer belastbarer Informationen zu der Dynamik der Grundwasserbeschaffenheit. Das betrifft unter Anderem die
- Gewinnung einer ungestörten Probe unter in-situ Druck mit Erhalt wesentlicher Zustandsparameter
- Höhere Repräsentativität der Probe durch Reduzierung des subjektiven Faktors (konstante Probenahmebedingungen)
- Möglichkeit zur parallelen Probenahme in mehreren Grundwassermessstellen durch einen Probenehmer (Personal)
- Möglichkeit zur ereignisgesteuerten Probenahme, zum Beispiel bei Grenzwertüberschreitung oder gezielt beim Durchgang eines Tracers und damit Erschließung neuer Einsatzgebiete, zum Beispiel Überwachung von Tracertests, Sanierungsverfahren mit gezieltem Gaseintrag, der geologischen CO2-Speicherung)
- Aktualität der Messdaten durch Datenfernübertragung und Verbindung mit einer internetbasierten Kommunikationsplattform: Zugriff auf die gemessenen Daten und Parametrisierung der GWMon-Station jederzeit und überall. Dienstleister wie Messnetzbetreiber und Servicefirmen (Ingenieurbüros, Labore) profitieren einerseits durch die Erweiterung des Service-Angebotes mit dem neuen Probenahme- und Monitoringverfahren und andererseits durch die deutliche Qualitätssteigerung des Monitorings und damit erzielbare höhere Erlöse.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Erkenntnisse aus der Entwicklung des Lab-Transfer-Moduls werden zukünftig in ihrer Anwendung nicht nur auf Proben aus dem Shuttle-Guard-System begrenzt sein. Der stoffmengenerhaltende Transfer unter Druck stehender Proben in einen für die analytische Messung geeigneten Zustand erschließt ein wesentlich breiteres Anwendungsspektrum und ist zum Beispiel für Wasser- beziehungsweise Fluidproben aus Geothermie- und Thermalwässerbohrungen, aber auch aus Seen, zum Beispiel vulkanisch beeinflusster Seen und Ozeanen von Interesse.