DE19621158C1 - Apparatus for sampling ground water - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der optimalen Abpumpzeiten von Grundwasserbeobachtungsrohren. Das Verfahren ist anwendbar im Rahmen von repräsentativen Beschaffenheitsuntersuchungen des Grundwassers.The invention relates to a method for determining the optimal pumping times of groundwater observation pipes. The method is applicable in the context of representative Texture studies of groundwater.
Sowohl der Schutz des Grundwassers zur Trinkwassergewinnung als auch die Überprüfung von Altlastenverdachtsflächen, die Altlastenuntersuchung und die Sanierung von Schadens fällen machen die Gewinnung einer ständig Steigenden Anzahl von Grundwasserproben notwendig. Um das Grundwasser zu beproben, wurden und werden Grundwasserbeobachtungsrohre errichtet. Ferner wurde die Analytik zur Bestimmung der Wasserinhaltsstoffe verfeinert und das Spektrum der nachweisbaren Einzelstoffe ausgeweitet. Beides führte zu einer neuen Qualitätsanforderung an die Grundwasserprobe. Die hohen Anforderungen der Analytik und der finanzielle Aufwand zur Gewinnung einer Grundwasserprobe verlangen gleichermaßen eine sorgfältige, teufenorientierte und repräsentative Probennahme. Voraussetzung hierfür ist die richtige Auswahl von Meßstellentyp, Beprobungstechnik und Probenahmetechnologie. Darüberhinaus ist für die Repräsentanz einer Grundwasserprobe die Kenntnis der optimalen Abpumpzeit maßgeblich. Wenn eine Probe wegen einer zu kurz gewählten Abpumpzeit größere Anteile Standwasser aus dem Grundwasserbeobachtungsrohr enthält, kann die Bewertung des Analysenergebnisses zu falschen Schlußfolgerungen führen. Eine zu lange Abpumpzeit hingegen kann Wasserkörper anderer Horizonte heranziehen, was ebenfalls unerwünscht ist. Die richtige Bestimmung der Abpumpzeiten für Grundwasserbeobachtungsrohre ist ein bisher nicht vollständig gelöstes Problem.Both the protection of groundwater Drinking water production as well as the review of Areas suspected of being contaminated, the investigation of contaminated sites and the restoration of damage cases Gaining an ever increasing number of Groundwater samples necessary. To the groundwater too sample, were and will Groundwater observation pipes erected. Further was the analytics for determining the Water ingredients refined and the spectrum of detectable individual substances expanded. Both led to a new quality requirement for the Groundwater sample. The high demands of analytics and the financial effort to obtain one Groundwater tests also require one careful, depth-oriented and representative Sampling. The prerequisite for this is the right one Selection of measuring point type, sampling technique and Sampling technology. Furthermore, is for the Representation of a groundwater sample knowledge of optimal pumping time is decisive. If a rehearsal because a too short pump-down time larger proportions Stagnant water from the groundwater observation pipe contains, the evaluation of the analysis result can lead wrong conclusions. Too long Pumping time, however, can be water bodies of other horizons use what is also undesirable. The correct determination of the pump down times for So far, groundwater observation pipes are not completely solved problem.
Vor jeder Probennahme muß das zu beprobende Grundwasserbeobachtungsrohr abgepumpt werden, bis das geförderte Wasser dem des umgebenden Grundwassers entspricht und nicht mehr durch die Meßstelle beeinflußt wird. Hierzu ist es bekannt, bis zur Konstanz von elektrischer Leitfähigkeit, Temperatur und pH-Wert abzupumpen. Gleichzeitig ist bekannt, daß die elektrische Leitfähigkeit nur eine Orientierungsgröße ist. Weitere bekannte Methoden sind Faustformeln wie der mehrfache Austausch des Rohrinhaltes. Zusammenfassend kann eingeschätzt werden, daß die Konstanz der elektrischen Leitfähigkeit heute das allgemein übliche Kriterium für die Bestimmung des Zeitpunktes einer repräsentativen Probennahme ist, obwohl über die Prozesse, die das Abfallen der elektrischen Leitfähigkeit in einem Grundwasserbeobachtungsrohr verursachen, nur wenig bekannt ist. The sample to be sampled must be taken before each sampling Groundwater observation tube are pumped out until the extracted water to that of the surrounding groundwater corresponds and no longer by the measuring point being affected. For this it is known until Constancy of electrical conductivity, temperature and to pump out the pH. At the same time, it is known that the electrical conductivity is only a guide is. Other well-known methods are rule of thumb like the multiple exchange of the pipe contents. In summary it can be estimated that the Consistency in electrical conductivity today common criterion for determining the Time of a representative sampling, though about the processes that make the falling off electrical conductivity in one Groundwater observation pipe cause little is known.
Ein derartiges Verfahren zur Bestimmung der optimalen Abpumpzeiten von Grundwasserbeobachtungsrohren zur Festlegung eines optimalen Probenahmezeitpunkts ist aus der DE 39 11 366 C2 bekannt, bei welchem die Leitfähigkeit des Wassers überwacht und bei konstanter Leitfähigkeit die repräsentative Probenahme eingeleitet wird. Such a method for determining the optimal Pumping down times from groundwater observation pipes to Determination of an optimal sampling time is off known from DE 39 11 366 C2, in which the Conductivity of the water monitored and at constant Conductivity initiated the representative sampling becomes.
Nachteilig an dieser Methode ist, daß diese Konstanz zwar als notwendige Bedingung für eine nachfolgende Probennahme betrachtet werden muß, sie ist aber nicht hinreichend, da die elektrische Leitfähigkeit auch vor dem Zeitpunkt für die repräsentative Probennahme einen Plateauwert erreichen kann. Das tritt beispielsweise auf, wenn das Grundwasserbeobachtungsrohr Tage oder Wochen vor der Probennahme schon einmal beprobt worden ist. Die Radonaktivitätskonzentration hingegen kann als zuverlässiges Kriterium auch dann noch eingesetzt werden, wenn zwischen zwei Beprobungen nur wenige Tage liegen.The disadvantage of this method is that it is constant as a necessary condition for a subsequent one Sampling must be considered, but it is not sufficient, since the electrical conductivity also before the time for representative sampling Can reach plateau value. This occurs, for example on when the groundwater observation pipe days or Have already been sampled weeks before sampling is. The radon activity concentration, however, can be as reliable criterion still used if there are only a few days between two samples lie.
Außerdem ist die relative Änderung zwischen dem Ausgangswert (Standwasser) und dem Endwert (Grundwasser) bei der Leitfähigkeit in der Regel um ein Vielfaches kleiner als bei der Radonaktivitätskonzentration, was das Festlegen des optimalen Zeitpunktes für die repräsentative Probennahme bei Verwendung der Radonaktivitätskonzentration erleichtert. Also, the relative change between that Initial value (standing water) and the final value (Groundwater) in the conductivity usually by one Many times smaller than the Radon activity concentration, which is setting the optimal time for the representative Sampling when using the Radon activity concentration facilitated.
Weiterhin wurde mit der DE 42 17 263 A1 eine Lösung bekannt, mit welcher bei der Probenahme auch gasförmige Bestandteile überwacht werden.Furthermore, DE 42 17 263 A1 was a solution known with which also gaseous when sampling Components are monitored.
Allerdings handelt es sich bei dieser Lösung nicht darum, Gas zur Festlegung des Probenahmezeitpunktes zu nutzen, sondern um den zur GW-Probenahme analogen Vorgang der Gasprobenahme.However, this solution is not therefore, gas to determine the time of sampling use, but to the analog to the GW sampling Gas sampling process.
Aus den Literaturstellen Health Physics, Vol. 53 (1987) S. 181-186 und Radioisotopes, Vol. 30 (1981) S. 649-654 schließlich sind Verfahren zur Messung von Radon in Luft (ungesättigte Zone, Bodenluft) mittels LSC-Verfahren bekannt. Hier wird radonhaltige Luft mit einem Einleitungsrohr in stehendes Wasser eingeblasen, damit es sich im Wasser löst und dann aus dem Wasser mit einem LSC-Cocktail wieder extrahiert und gemessen werden kann.From the references in Health Physics, Vol. 53 (1987) Pp. 181-186 and Radioisotopes, Vol. 30 (1981) pp. 649-654 finally, methods for measuring radon are in Air (unsaturated zone, soil air) by means of LSC process known. This is where air containing radon comes in an inlet pipe is blown into standing water, so that it dissolves in the water and then out of the water extracted again with an LSC cocktail and measured can be.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der für repräsentative Beschaffenheitsuntersuchungen optimalen Abpumpzeiten von Grundwasserbeobachtungsrohren zu schaffen, welches es gestattet, mit vertretbarem Aufwand und hoher Genauigkeit zuverlässig und reproduzierbar den optimalen Abpumpzeitpunkt zu bestimmen und eine sichere Bestimmung des Verhältnisses von Grundwasser zu Standwasser in einer Grundwasserprobe zu gewährleisten. The invention is therefore based on the object Procedure for determining the representative Texture studies of optimal pumping times of groundwater observation pipes to create which it allows, with reasonable effort and high Accuracy reliable and reproducible to determine the optimal pumping time and a safe one Determination of the ratio of groundwater to Ensure stagnant water in a groundwater sample.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished by a method with the characteristics of claim 1 solved.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen enthalten.Appropriate embodiments of the method are in the Subclaims included.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Bestimmung der optimalen Abpumpzeiten beziehungsweise des optimalen Zeitpunktes für die Probenentnahme mit sehr hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erfolgt, indem während des Abpumpvorganges in definierter zeitlicher Aufeinanderfolge Wasserproben entnommen werden, von den entnommenen Proben die Radonaktivitätskonzentration gemessen wird und das Erreichen einer im wesentlichen konstant bleibenden Radonaktivitätskonzentration den optimalen Zeitpunkt für repräsentative Probennahmen signalisiert.A particular advantage of the method is that the determination of the optimal pumping times or the optimal time for the Sampling with very high accuracy and Reproducibility takes place during the Pumping process in a defined time Successive water samples are taken from the the radon activity concentration taken from samples is measured and reaching an essentially constant radon activity concentration den optimal time for representative sampling signals.
Das Verfahren soll nachstehend mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The procedure is described below with the help of the drawing are explained in more detail. Show it:
Fig. 1 die Verteilung der Radonaktivitätskonzentration an einem Grundwasserbeobachtungsrohr, Fig. 1 shows the distribution of the radon activity concentration of a groundwater observation pipe,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Probenahmegefäßes mit Einleitungsrohr, Fig. 2 is a schematic representation of the sampling vessel with inlet tube,
Fig. 3 ein Diagramm der gemessenen Radonaktivitätskonzentration und elektrischen Leitfähigkeit während eines Abpumpversuches mit Pumpe direkt unter der Grundwasseroberfläche und Fig. 3 is a diagram of the measured radon activity concentration and electrical conductivity during a pumping-out with pump directly below the groundwater surface and
Fig. 4 ein Diagramm der gemessenen Radonaktivitätskonzentration und elektrischen Leitfähigkeit während eines Abpumpversuches mit Pumpe im Filterbereich. Fig. 4 is a diagram of the measured radon activity concentration and electrical conductivity during a pumping-out with pump in the filter region.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, treten im Bereich eines Grundwasserbeobachtungsrohres im Grundwasser drei unterschiedliche Radonaktivitätskonzentrationen auf. Das Korngerüst des Grundwasserleiters produziert eine Basisaktivität AGWL. Der eingebaute Filterkies 1 mit fremder Herkunft und größerem Korndurchmesser produziert seine eigene Radonaktivitätskonzentration AFilter. Die Aktivität im nicht verfilterten Standrohr 2 des Grundwasserbeobachtungsrohres AGWBR hingegen ist null.As can be seen from FIG. 1, three different radon activity concentrations occur in the area of a groundwater observation tube in the groundwater. The grain structure of the aquifer produces a basic activity A GWL . The built-in filter gravel 1 with foreign origin and larger grain diameter produces its own radon activity concentration A filter . The activity in the unfiltered standpipe 2 of the groundwater observation pipe A GWBR, however, is zero.
Der Porenraum des Filterkieses 1 unterhalb der Tonsperre 3 und das Filterrohr 1a des Grundwasserbeobachtungsrohres werden vom Grundwasser mit der Aktivität AGWL durchströmt. In Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Grundwassers und der eingebauten Menge des Filterkieses 1 dominiert die Aktivität des Grundwassers auch im Filterkies 1 und im Innenraum des Filterrohres 1a. Im unverfilterten Standrohr (Aufsatzrohr) 2 des Grundwasserbeobachtungsrohres hingegen wird kein Radon gebildet. Die Aktivität des Wassers im nicht durchströmten Standrohr 2 sinkt deshalb entsprechend der Gleichung für den radioaktiven Zerfall auf den Wert null ab:The pore space of the filter gravel 1 below the sound barrier 3 and the filter tube 1 a of the groundwater observation tube are flowed through by the groundwater with the activity A GWL . Depending on the flow rate of the groundwater and the installed amount of the filter gravel 1 , the activity of the groundwater also dominates in the filter gravel 1 and in the interior of the filter tube 1 a. In contrast, no radon is formed in the unfiltered standpipe 2 of the groundwater observation pipe. The activity of the water in the standpipe 2 through which the flow does not flow therefore drops to zero according to the equation for radioactive decay:
At = Ae e-λ t A t = A e e -λ t
mit
At = Radonaktivität zum Zeitpunkt t (1)
Ae = Radonaktivität im Gleichgewicht
λ = radioaktive Zerfallskonstante, lRn = 0,18 d-1 With
A t = radon activity at time t (1)
A e = radon activity in equilibrium
λ = radioactive decay constant, l Rn = 0.18 d -1
Dies bedeutet: Wenn durch eine Probennahme in das Standrohr 2 Grundwasser mit der Aktivität AGWL gepumpt wurde, kann wegen der kurzen Halbwertszeit des Radons nach einer Standzeit von 26 Tagen nur noch eine Aktivität von 1% des Ausgangswertes gemessen werden.This means that if 2 groundwater with activity A GWL was pumped into the standpipe by taking a sample, only an activity of 1% of the initial value can be measured due to the short half-life of radon after a standing time of 26 days.
Damit ist Radon ein idealer Parameter zur Bestimmung des Standwasseranteils in einer Grundwasserprobe. Mißt man die Radonaktivitätskonzentration des abgepumpten Wassers, so beginnt diese bei null und nähert sich entsprechend dem Mischungsverhältnis von Grund- und Standwasser einem Plateauwert. Anhand einer solchen Kurve kann der Zeitpunkt für eine repräsentative Probe nahme als Funktion der Austauschvolumina des Grundwasserbeobachtungsrohres exakt bestimmt werden.This makes radon an ideal parameter for determination the proportion of stagnant water in a groundwater sample. Measures the radon activity concentration of the pumped out Water, it starts at zero and approaches according to the mixing ratio of basic and Still water a plateau value. Based on one Curve can be the time for a representative sample took as a function of the exchange volumes of the Groundwater observation pipe can be determined exactly.
Bei allen Untersuchungen zum Abpumpverhalten eines Grundwasserbeobachtungsrohres müssen die beiden Möglichkeiten des unterschiedlichen Pumpeneinbaus im Filterbereich oder direkt unterhalb der Grundwasseroberfläche getrennt betrachtet werden. Möglich ist der Einbau der Pumpe 4 ein Meter unter der Filteroberkante beziehungsweise in Filtermitte oder bei tiefen Grundwasserbeobachtungsrohren und dem Fehlen der dafür notwendigen Pumpentechnik der Einbau der Pumpe 4 einen Meter unterhalb der Grundwasseroberfläche. Durchgehend verfilterte Grundwasserbeobachtungsrohre sind von den folgenden Betrachtungen ausgenommen.In all investigations into the pumping behavior of a groundwater observation pipe, the two possibilities of different pump installation in the filter area or directly below the groundwater surface must be considered separately. It is possible to install pump 4 one meter below the top edge of the filter or in the middle of the filter or in the case of deep groundwater observation pipes and the lack of the necessary pump technology to install pump 4 one meter below the groundwater surface. Continuously filtered groundwater observation pipes are excluded from the following considerations.
Radon ist ein radioaktives Edelgas und hat drei Isotope mit den Massenzahlen 219, 220 und 222. Sie sind Glieder der natürlichen Zerfallsreihen von ²³⁸U, ²³²Th und ²³⁵U. Entscheidend für das Vorkommen und die Verbreitung der drei Radonisotope im Wasser sind ihre Halbwertszeiten. Wenn sie zu kurz sind, zerfallen die Isotope am Ort ihrer Entstehung. So gelangen Thoron (²²⁰Rn) mit 56 s Halbwertszeit und Actinon (²¹⁹Rn) mit 4 s Halbwertszeit kaum oder gar nicht in die bewegte flüssige Phase. Radon-222 mit 3,8 d Halbwertszeit und seine Folgeprodukte sind deshalb die Hauptquellen der natürlichen Strahlenbelastung des Grundwassers.Radon is a radioactive noble gas and has three isotopes with the mass numbers 219, 220 and 222. They are links the natural decay series of ²³⁸U, ²³²Th and ²³⁵U. Crucial for the occurrence and spread of the three radon isotopes in water are their half-lives. If they are too short, the isotopes disintegrate locally their emergence. So Thoron (²²⁰Rn) with 56 s Half-life and actinone (²¹⁹Rn) with 4 s half-life hardly or not at all in the moving liquid phase. Radon-222 with 3.8 d half-life and its Subsequent products are therefore the main sources of natural radiation of the groundwater.
Radon-222 (im folgenden als Radon bezeichnet) entsteht aus Radium-226, einem Zerfallsprodukt des ²³⁸U. Die Folgeprodukte des Radons sind Isotope der Elemente Polonium, Wismut und Blei. Der Zerfall des Radons bis zum ²¹⁴Po erfolgt durch drei Alpha- und zwei Beta-Zer fälle. Das Gleichgewicht zwischen Radon und seinen Folgeprodukten ist nach ca. drei Stunden erreicht.Radon-222 (hereinafter referred to as radon) is formed from radium-226, a decay product of ²³⁸U. The Radon products are isotopes of the elements Polonium, bismuth and lead. The decay of the radon until to the ²¹⁴Po is done by three alpha and two beta zeros cases. The balance between radon and its Follow-up products are reached after about three hours.
Radon tritt insbesondere durch Rückstoßeffekte beim Alpha-Zerfall aus Fest- und Lockergesteinen aus oder es gelangt durch Diffusion an der Kornoberfläche in die flüssige Phase. Es schließt sich ein wegen der kurzen Halbwertszeit begrenzter Transportprozeß durch Diffusion und die Grundwasserströmung (Migration) an. Das Korngerüst des Grundwasserleiters produziert permanent Radon und gibt dieses an die flüssige Phase ab. Die Emanationsrate von Lockergesteinen hängt neben der Konzentration des Vorgängerisotops Radium-226 auch von der Korngröße und der Form der Kornoberfläche ab. Die Radonaktivitätskonzentrationen des Grundwassers korrelieren dabei mit der Stratigraphie des Grundwasserleiters.Radon occurs particularly through recoil effects Alpha decay from solid and loose rock or it reaches the surface by diffusion on the grain surface liquid phase. It includes because of the short Half-life limited transportation process through Diffusion and the groundwater flow (migration). The grain structure of the aquifer is produced permanent radon and gives it to the liquid phase from. The emanation rate of loose rock depends on the concentration of the predecessor isotope radium-226 also on the grain size and shape of the grain surface. The radon activity concentrations of the groundwater correlate with the stratigraphy of the Aquifer.
Nachfolgend soll das in Fig. 2 dargestellte Probenahmegefäß 5 sowie die Meßtechnologie näher beschrieben werden.The sampling vessel 5 shown in FIG. 2 and the measuring technology will be described in more detail below.
Das Probenahmegefäß 5 ist so geschaffen, daß beim Befüllen und beim anschließenden Transport das sehr mobile Radon nicht entweichen kann. Vor allem darf die Wasserprobe nicht mit Luft in Kontakt kommen. Realisiert wird daher eine turbulenzarme Unterschichtung ohne Luftkontakt des auf der Grundwasserprobe 11 schwimmenden Cocktails 14 beim Befüllen des Probenahmegefäßes 5. Um dies zu gewährleisten, ist ein Einleitungsrohr 6 mit Schliffkern in einem Aufsatz 9 angeordnet, welcher auch ein Entlüftungsrohr 10 aufweist, wobei sich das Einleitungsrohr 6 in das Probenahmegefäß 5 hinein bis kurz oberhalb des Probenahmegefäßbodens 7 erstreckt und das Ende des Einleitungsrohres 6 sich unter der Oberfläche eines Toluen-Szintillators befindet. Zu Beginn der Probennahme wird das Probenahmegefäß 5 in der Weise schräg gehalten, daß sich der Cocktail 14 am Ende des Einleitungsrohres 6 sammelt und eine ausreichende Überschichtung der einströmenden Grundwasserprobe auch während der Anfangsturbulenzen gesichert ist. Das Probenvolumen beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Liter. Nach der Probennahme wird das Einleitungsrohr 6 aus dem Probenahmegefäß 5 entfernt und das Probenahmegefäß 5 mit einem Stopfen aus Polyethylen fest verschlossen. Zusätzlich werden zwischen dem Stopfen und dem Hals 5a Dichtungen aus Teflon angeordnet.The sampling vessel 5 is created in such a way that the very mobile radon cannot escape during filling and subsequent transport. Above all, the water sample must not come into contact with air. A low-turbulence layering is therefore implemented without air contact of the cocktail 14 floating on the groundwater sample 11 when the sampling vessel 5 is filled. To ensure this, an inlet pipe 6 with a ground core is arranged in an attachment 9 , which also has a ventilation pipe 10 , the inlet pipe 6 extending into the sampling vessel 5 into just above the sampling vessel bottom 7 and the end of the inlet tube 6 below the Surface of a toluene scintillator. At the beginning of the sampling, the sampling vessel 5 is held at an angle in such a way that the cocktail 14 collects at the end of the inlet pipe 6 and a sufficient overlap of the inflowing groundwater sample is ensured even during the initial turbulence. The sample volume in the present exemplary embodiment is one liter. After sampling, the inlet tube 6 is removed from the sampling vessel 5 and the sampling vessel 5 is firmly closed with a stopper made of polyethylene. In addition, 5 a seals made of Teflon are arranged between the stopper and the neck.
Wegen der bezüglich Wasser um das Vielfache höheren Löslichkeit von Radon in dem Toluen-Szintillator-Cock tail, bildet der im engen Hals 5a des Probenahmegefäßes 5 schwimmende Cocktail 14 einen sicheren Schutz gegen Radonverluste beim Transport der Probe.Because of the many times greater solubility of radon in the toluene scintillator cock tail with respect to water, the cocktail 14 floating in the narrow neck 5 a of the sampling vessel 5 forms a reliable protection against radon losses during transport of the sample.
Um Radonverluste schon bei der Probennahme zu vermeiden und gleichzeitig die Probenahmebedingungen objektiver zu gestalten, wird der Aufsatz 9 mit Entlüftungsrohr 10 sowie das Einleitungsrohr 6 mit Schliffkern aus Glas gefertigt. Der Cocktail 14 wird bereits vor der Probennahme in das Probenahmegefäß 5 gegeben und mit Hilfe des Einleitungsrohres 6 von der Grundwasserprobe 11 unterschichtet. Beim Einsatz der Unterwasserpumpe 4 wird über einen Bypass und einen Polyethylenschlauch 12 und bei den Membranpumpen über eine direkte Ankopplung des Polyethylenschlauches 12 über eine Schlauchkupplung 13 die Grundwasserprobe 11 ohne Kontakt mit der Luft direkt über das Einleitungsrohr 6 unter den Cocktail 14 geleitet. Zum Schutz des gläsernen Einleitungsrohres 6 vor Beschädigungen kann eine zweite Schlauchkupplung derart eingesetzt werden, daß das Einleitungsrohr 6 mit einem Stück Schlauch über die Schlauchkupplung 13 fest verbunden bleibt und die Ankopplung und Trennung des Polyethylenschlauches 12 über eine zweite Schlauchkupplung erfolgt. Die Probennahme erfolgt so turbulenzarm und blasenfrei. In order to avoid radon losses during the sampling and at the same time to make the sampling conditions more objective, the attachment 9 is made with a vent pipe 10 and the inlet pipe 6 with a glass core. The cocktail 14 is placed in the sampling vessel 5 before the sample is taken and is sub-layered by the groundwater sample 11 with the aid of the inlet tube 6 . When the submersible pump 4 is used, the groundwater sample 11 is passed via the inlet pipe 6 under the cocktail 14 via a bypass and a polyethylene hose 12 and in the case of the diaphragm pumps via a direct coupling of the polyethylene hose 12 via a hose coupling 13 without contact with the air. To protect the glass inlet pipe 6 from damage, a second hose coupling can be used in such a way that the inlet pipe 6 remains firmly connected with a piece of hose via the hose coupling 13 and the coupling and separation of the polyethylene hose 12 takes place via a second hose coupling. Sampling is carried out with little turbulence and bubble-free.
Die mit der Unterwassermotorpumpe 4 gewonnene Wasser probe wird über einen Bypass und ein Einleitungsrohr blasenfrei und ohne Luftkontakt in ein Probenahmegefäß 5 mit einem Volumen von 1 Liter gefördert. In diesem Probenahmegefäß 5 befinden sich 20 ml eines Toluen-Szin tillators (Cocktail, Toluene Scintillator der Firma Packard, 5 g PPO und 0,1 g POPOP pro Liter Toluen), der von der Grundwasserprobe unterschichtet wird. Im Labor wird das Radon durch Schütteln des Probenahmegefäßes 5 extrahiert und der abpipettierte Cocktail in ein Meßgefäß gegeben. Die Messung der Meßgefäße erfolgte mit einem Flüssigszintillationsspektrometer TRI-CARB 2550 TR/AB der Fa. Packard. Zur Beurteilung der Richtigkeit der Meßergebnisse kann die Alpha/Beta-Diskriminierung herangezogen werden. Die Radonkonzentration zum Zeitpunkt der Probennahme wird durch Regression aus mehrfachen Messungen eines Meßgefäßes berechnet. Die im Flüssigszintillationsspektrometer ermittelten Radonkonzentrationen werden in cpm (counts per minute) angegeben.The water sample obtained with the submersible motor pump 4 is conveyed via a bypass and an inlet pipe without bubbles and without air contact into a sampling vessel 5 with a volume of 1 liter. This sampling vessel 5 contains 20 ml of a toluene scintillator (cocktail, Toluene scintillator from Packard, 5 g PPO and 0.1 g POPOP per liter of toluene), which is undercoated by the groundwater sample. In the laboratory, the radon is extracted by shaking the sampling vessel 5 and the pipetted cocktail is placed in a measuring vessel. The measuring vessels were measured using a TRI-CARB 2550 TR / AB liquid scintillation spectrometer from Packard. Alpha / beta discrimination can be used to assess the accuracy of the measurement results. The radon concentration at the time of sampling is calculated by regression from multiple measurements of a measuring vessel. The radon concentrations determined in the liquid scintillation spectrometer are given in cpm (counts per minute).
Zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit und gegebenenfalls des pH-Wertes und der Temperatur werden Meßsonden und eine Durchflußmeßzelle eingesetzt. Der geförderte Grundwasserstrom wird über einen Bypass in zwei Teilströme zur Gewinnung der Grundwasserproben und zum Durchströmen der Durchflußmeßzelle aufgeteilt. Es erfolgte keine Drosselung des Förderstromes während der Probennahme, da die Radonaktivitätskonzentration vom Förderstrom unabhängig ist.For measuring electrical conductivity and optionally the pH and the temperature Measuring probes and a flow measuring cell used. Of the Funded groundwater flow is bypassed in two sub-streams for obtaining the groundwater samples and divided to flow through the flow measuring cell. It there was no throttling of the flow during the Sampling as the radon activity concentration from Flow is independent.
Nachfolgend sollen zwei Abpumpversuche näher erläutert werden. Die zwei beprobten Grundwasserbeobachtungsrohre waren baugleich. Sie hatten einen Rohrdurchmesser von 4,5′′ bei einem Bohrdurchmesser von 13′′ und waren mit einem 1 m-langen Edelstahlwickelfilter ausgebaut. Die Korngröße des Filterkieses betrug 2-8 mm, die Porosität wurde mit 0,25 angenommen. Unter Austauschvolumen wird im folgenden das Volumen des Grundwasserbeobachtungsrohres einschließlich des Porenraumes der Kiesfilterschüttung verstanden.Two pumping attempts are explained in more detail below will. The two sampled groundwater observation pipes were identical. They had a tube diameter of 4.5 '' with a drilling diameter of 13 '' and were with removed a 1 m long stainless steel coil filter. The Grain size of the filter gravel was 2-8 mm, the porosity was assumed to be 0.25. Under exchange volume hereinafter the volume of the Groundwater observation pipe including the Understand the pore space of the gravel filter bed.
Im Versuch A wurde die Pumpe 4 einen Meter unter der Grundwasseroberfläche (Einbautiefe 6 m) in ein Grundwasserbeobachtungsrohr mit einer stehenden Wassersäule bis zur Filterunterkante von 39 m eingebaut. Die Filterkiesschüttung war 5,5 m mächtig. Bei konstanter Förderleistung der Pumpe von 1,75 m³/h wurde im Abstand von drei Minuten jeweils eine Probe zur Bestimmung der Radonaktivitätskonzentration genommen. Gleichzeitig wurde die elektrische Leitfähigkeit minütlich aufgezeichnet. Der Versuch dauerte 120 min (Fig. 3).In test A, the pump 4 was installed one meter below the groundwater surface (installation depth 6 m) in a groundwater observation pipe with a standing water column up to the bottom edge of the filter of 39 m. The filter gravel fill was 5.5 m thick. At a constant pump delivery rate of 1.75 m³ / h, a sample was taken every three minutes to determine the radon activity concentration. At the same time, the electrical conductivity was recorded every minute. The experiment lasted 120 minutes ( Fig. 3).
Im Versuch B wurde die Pumpe im Filterbereich des zweiten Grundwasserbeobachtungsrohres installiert (Einbautiefe 48 m, stehende Wassersäule bis zur Filterunterkante 43 m). Die Kiesschüttung war 6,5 m mächtig, die Pumpenleistung betrug 1,73 m³/h. Die Probennahme erfolgte wie beim Versuch A bei einer Versuchsdauer von 50 min (Fig. 4).In test B, the pump was installed in the filter area of the second groundwater observation pipe (installation depth 48 m, standing water column up to the bottom edge of the filter 43 m). The gravel was 6.5 m thick, the pump output was 1.73 m³ / h. The sampling was carried out as in experiment A with an experiment duration of 50 min ( FIG. 4).
Die Auswertung ergab, daß bei Versuch A das gesamte Standwasser im Grundwasserbeobachtungsrohr und im Filterkies vor der repräsentativen Probennahme ausgetauscht werden mußte. Die Radonaktivitätskonzentration begann erwartungsgemäß bei Null und stieg bis zu einem Plateauwert von 5180 cpm/l an (Fig. 3). Diese Kurve ist ein sicheres Maß für das Verhältnis von Standwasser zu Grundwasser in der Probe. Eine repräsentative Grundwasserprobe konnte bereits nach 1,2 Austauschvolumina entnommen werden. Der Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit erfolgte deutlich vor dem Anstieg der Radonaktivitätskonzentration.The evaluation showed that in test A, all of the stagnant water in the groundwater observation pipe and in the filter gravel had to be replaced before the representative sampling. As expected, the radon activity concentration started at zero and rose to a plateau value of 5180 cpm / l ( FIG. 3). This curve is a reliable measure of the ratio of standing water to ground water in the sample. A representative groundwater sample could already be taken after 1.2 exchange volumes. The increase in electrical conductivity occurred significantly before the increase in the radon activity concentration.
Bei Versuch B kam es unmittelbar nach dem Einschalten der Pumpe zur Förderung von Grundwasser. Aus der Radonaktivitätskonzentration konnte wieder direkt das Verhältnis von Grundwasser zu Standwasser in der Probe bestimmt werden. Danach enthielt bereits die erste Probe 82% Grundwasser. Die Zumischung des Standwassers bei dieser Anordnung erstreckte sich trotzdem über einen längeren Zeitraum, der normiert auf das Austauschvolumen (hier eine fiktive Rechengröße) bei 1,0 eine repräsentative Probennahme gestattete (Plateau der Radonaktivitätskonzentration bei 4470 cpm/l). Die Leitfähigkeit zeigte bei dieser Anordnung nur eine geringe Zunahme von 30 µS/cm bis zum Plateauwert von 525 µS/cm.Test B occurred immediately after switching on the pump for pumping groundwater. From the Radon activity concentration could do that again directly Ratio of groundwater to standing water in the sample be determined. After that, the first already contained Sample 82% groundwater. The admixture of the standing water with this arrangement it still spanned a longer period that normalizes to that Exchange volume (here a fictitious calculation size) at 1.0 allowed representative sampling (Plateau of radon activity concentration at 4470 cpm / l). The conductivity showed with this Arrangement only a small increase of 30 µS / cm to Plateau value of 525 µS / cm.
Mit Hilfe der Radonaktivitätskonzentration konnte der Zeitpunkt für die repräsentative Probennahme für ein Grundwasserbeobachtungsrohr mit eingebauter Pumpe 4 direkt unter der Grundwasseroberfläche und ein zweites Grundwasserbeobachtungsrohr mit eingebauter Pumpe 4 im Filterbereich sicher bestimmt werden. Dabei war die relative Amplitudenänderung der Radon aktivitätskonzentration in beiden Versuchen dreimal größer als die der elektrischen Leitfähigkeit (100% zu 32% im Versuch A und 18% zu 6% im Versuch B).With the help of the radon activity concentration, the point in time for the representative sampling for a groundwater observation tube with built-in pump 4 directly below the groundwater surface and a second groundwater observation tube with built-in pump 4 in the filter area could be determined reliably. The relative change in amplitude of the radon activity concentration in both experiments was three times greater than that of the electrical conductivity (100% to 32% in experiment A and 18% to 6% in experiment B).
Die Messung der Radonaktivitätskonzentration während des Abpumpvorganges gestattet die sichere Bestimmung des Verhältnisses von Grundwasser zu Standwasser in einer Grundwasserprobe. Ursache ist der schnelle Zerfall des Radons im Standwasser eines Grundwasserbeobachtungsrohres aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit in Verbindung mit der ständigen Radonemanation im Korngerüst des Grundwasserleiters. Damit besteht die Möglichkeit, das Abpumpverhalten von Grundwasserbeobachtungsrohren allgemein zu untersuchen und zwar für beliebige Fälle des möglichen Pumpeneinbaues.The measurement of the radon activity concentration during the pumping process allows a safe determination the ratio of groundwater to standing water in a groundwater sample. The cause is the quick one Decay of the radon in the stagnant water Groundwater observation tube due to its short Half-life in connection with the permanent Radon manation in the grain structure of the aquifer. So there is the possibility of the pumping behavior of To examine groundwater observation pipes in general for any possible case Pump installation.
Darüberhinaus kann die Radonaktivitätskonzentration genutzt werden, um objektspezifisch Abpumpzeiten für Grundwasserbeobachtungsrohre zu bestimmen. Das erscheint für die Fälle sinnvoll, in denen keine Klarheit über die genaue Abpumpzeit herrscht und dem Ergebnis einer Wasseranalyse besondere Bedeutung zukommt, beispielsweise als Nachweis für den Erfolg einer kostenintensiven Sanierungsmaßnahme. Denkbar wäre auch der Einsatz der Radonaktivitätskonzentration für Grundwasserbeobachtungsrohre der Ländermeßnetze, wo ein hohes Maß an Repräsentanz erforderlich ist und Aufwand und Nutzen in einem ausgezeichneten Verhältnis zueinander stehen. Auch bei der Bewertung der Funktionstüchtigkeit von Alt-Grund wasserbeobachtungsrohren kann die Verwendung der Radonaktivitätskonzentration sinnvoll sein. Die Filter älterer Grundwasserbeobachtungsrohre verockern, was die hydraulische Funktionstüchtigkeit beeinträchtigt. Die Filter werden nicht mehr oder nur noch wenig vom Grundwasser durchströmt. Zur Bewertung der hydraulischen Funktionstüchtigkeit kann eine Schöpfprobe aus dem Filterbereich entnommen werden. Ist die Radonaktivitätskonzentration dieser Probe Null, wird der Filter nicht mehr vom Grundwasser durchströmt. Wird nach dem Entnehmen der Schöpfprobe ein Abpumpversuch durchgeführt und die Radonaktivitätskonzentration während des Abpumpversuches gemessen, kann aus dem Verhältnis der Radonaktivitätskonzentrationen der Schöpfprobe zum Plateauwert des Versuches auf die Durchströmung des Filters geschlossen werden.In addition, the radon activity concentration can be used to pump out specific objects for To determine groundwater observation pipes. The makes sense for those cases where none There is clarity about the exact pumping time and that Result of a water analysis of particular importance as proof of success a cost-intensive renovation measure. Would be conceivable also the use of the radon activity concentration for Groundwater observation pipes of the national measuring networks, where a high level of representation is required and effort and benefits in an excellent ratio to stand by each other. Even when evaluating the Functionality of Alt-Grund water observation tubes can use the Radon activity concentration may be useful. The filters Older groundwater observation pipes obstruct what the hydraulic functionality impaired. The Filters are no longer or only slightly from Flows through groundwater. To evaluate the hydraulic functionality can be a Scoop sample are taken from the filter area. Is the radon activity concentration of this sample is zero, the filter is no longer flowed through by the groundwater. Will be after taking the sample Pumping test carried out and the Radon activity concentration during the Pumping test measured can from the ratio of Radon activity concentrations of the scoop sample at Plateau value of the experiment on the flow of the Filters are closed.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, daß eine Gesamtaktivitätskonzentration gemessen wird, wobei die Radonaktivitätskonzentration einen großen Beitrag zur Gesamtaktivitätskonzentration liefert und andere Nuklide mit größeren Halbwertszeiten das Verfahren nicht stören.In a development of the invention, it is possible that a Total activity concentration is measured, the Radon activity concentration makes a big contribution to Total activity concentration supplies and others The process uses nuclides with longer half-lives do not bother.
Ebenso ist es möglich, daß die Messung der Radonaktivitätskonzentration online erfolgt.It is also possible that the measurement of the Radon activity concentration is done online.
Claims (8)
- - während des Abpumpvorganges in definierter zeitlicher Aufeinanderfolge Wasserproben entnommen werden,
- - von den entnommenen Proben die Radonaktivitätskonzentration gemessen wird und
- - das Erreichen einer im wesentlichen konstant bleibenden Radonaktivitätskonzentration den optimalen Zeitpunkt für eine repräsentative Probennahme von Grundwasser aus dem Grundwasserbeobachtungsrohr anzeigt.
- - Water samples are taken in a defined chronological sequence during the pumping process,
- - the radon activity concentration is measured from the samples taken, and
- - Reaching an essentially constant radon activity concentration indicates the optimal time for a representative sampling of groundwater from the groundwater observation tube.
- - die Wasserprobe ohne Luftkontakt in ein Probenahmegefäß gefördert wird,
- - in dem Probenahmegefäß ein Toluen-Szintillator angeordnet ist,
- - der Toluen-Szintillator von der Wasserprobe unterschichtet wird,
- - nachfolgend das Radon durch Schütteln des Probenahmegefäßes extrahiert und
- - der Toluen-Szintillator-Cocktail abpipettiert und in ein Meßgefäß eingebracht wird und nachfolgend
- - die Messung der Meßgefäße zur Bestimmung der Radonaktivitätskonzentration mit einem Flüssigszintillationsspektrometer erfolgt.
- - the water sample is conveyed into a sampling vessel without air contact,
- a toluene scintillator is arranged in the sampling vessel,
- - the toluene scintillator is underlayed by the water sample,
- - the radon is subsequently extracted by shaking the sampling vessel and
- - The toluene-scintillator cocktail is pipetted off and introduced into a measuring vessel and subsequently
- - The measuring vessels for determining the radon activity concentration are carried out with a liquid scintillation spectrometer.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |