DE4421644C2

DE4421644C2 - Zweiteiliger Meßsystemträger zur kontinuierlichen Bodenuntersuchung vom fahrenden Fahrzeug aus

Info

Publication number: DE4421644C2
Application number: DE19944421644
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Thelen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2014-06-22
Also published as: DE4421644A1

Description

Bei der Bodenschadstoffuntersuchung auf unebenen Geländeflächen vom Fahrzeug aus ergeben sich Schwierigkeiten durch die sich ständig ändernde Lage der Meßplattform, die entsprechend der augenblicklichen Bewegung der Räder schwankt. Dazu kommen bei optischen Untersuchungen das Umgebungslicht sowie bei gasanalytischen Messungen Störungen durch den freien Luftraum an der Probenentnahmestelle. Besonders schwierig ist es, diese Einflüsse beim Messen während der Fahrt zu minimieren.

Aus DE 39 09 337 A1 ist eine luftundurchlässige Matte bekannt, die durch Zusatzkräfte auf den Boden gedrückt wird und in der Mitte eine Kuppel zum störungsverminderten Gasan saugen für eine Gasanalyse trägt. Andere Meßsysteme sind nicht vorgesehen

Die Erfindung schlägt vor, unter der fahrbaren Meßplattform oder hinter ihr eine für Gas und Licht undurchlässige Matte zu befestigen und mitzuschleppen. Die Matte mit einer Dicke von 0,5-2 cm sollte mindestens 1-2 m breit und ebenso lang auf dem Boden aufliegen und nachschleifen.

Meßsysteme, die auf kleinsten Bodenabstand oder auf möglichst geringes Beilicht oder von der Umgebungsluft nicht gestörte Meßbedingungen angewiesen sind, lassen sich auf diese Matte montieren und können durch Öffnungen in der Matte mit ihrem Meßobjekt Boden Kontakt aufnehmen, ohne dass die vorgenannten Störeffekte großen Einfluß haben. Auch jene Meßsysteme, die auf Grund der schwankenden Bewegungen der Meßplattform unzulässigen Schwankungen in ihrer Raumlage und Bodenentfernung ausgesetzt wären, bewegen sich erheblich ruhiger und mit weitaus geringerer Amplitude bei Anbringung auf der vorgenannten Schleppmatte.

Bei Ansaugung von Gas durch eine möglichst weit von den Rändern der Matte befindliche Öffnung ist der Bodengasanteil im angesaugten Gasstrom wegen des Stömungswiderstandes zwischen Matte und Untergrund größer als an anderen Ansaugpunkten. Das ist besonders dann der Fall, wenn ein Reißhaken vor der Matte den Boden mindestens flach aufreißt.

Ein Halogenstrahler, der vor der Ansaugstelle in der Matte den Boden oberflächlich erwärmt, läßt hochsiedende Bodenbestandteile zum Teil in die Gasphase übergehen. Sie können damit angesaugt und gemessen werden.

Soll der Boden über Röntgenfluoreszenz oder irgendeine andere optische Methode z. B. auf metallische Rückstände qualitativ untersucht werden, bietet die Matte die Möglichkeit, dies unabhängig vom Umgebungslicht zu tun.

Ist zudem die Mattenunterseite durch längslaufende Kiele links und rechts an den Kanten und in einigen cm Abstand vom Rand verstärkt, wirken diese ähnlich wie Labyrinthdichtungen, zumindest in Querrichtung, und mindern somit den Zutritt von Licht bzw. Luft von den Seiten her, damit den gewünschten Effekt verstärkend.

Bodenverunreinigungen liegen oberflächlich vor, wenn die Verunreinigung kürzlich erfolgte. Alte Verunreinigungen in tiefer oder flacher Teufe äußern sich durch Einfluß auf die Gaszu sammensetzung in der obersten Bodenschicht. Nahezu jede Änderung der Bodenzusammen setzung ist durch eine Änderung eines oder mehrerer Parameter der Oberfläche detektierbar. Der oder die Parameter sind nicht festgelegt. Als Parameter können z. B. folgende meßbare Größen dienen: Radioaktivität, Infrarotreflexion, Infrarotstrahlung, UV-Reflexion, UV-Fluoreszenz, Leitfähigkeit mit Elektroden oder über Induktion, magnetische Variationen, reduzierende/oxidierende Bodenluftbestandteile, Ausgasungen.

Die Verteilung von Schadstoffen und anderen Bodeninhaltsstoffen ist nicht gleichmäßig. Nur für den Fall eines völlig ungestörten Bodenareals ist auf Grund der langen geologischen Zeiträume eine flächige Gleichverteilung, und auch das nur bei homogenem Gelände, anzunehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Der Instrumententräger besteht aus zwei Teilen:

a) Eine vierrädrige Lafette mit einem Achsenabstand von ca. 1 m und einer Spurweite von ca. 2 m trägt alle signalverarbeitenden Einheiten der Sensoren, soweit nicht am Sensor selbst notwendig (Vorverstärker). Dazu gehören Anpassungsglieder, Verstärker, AD-Wandler und schließlich ein digitaler Speicher mit sehr großem Speichervolumen (ca. 20 MByte). Die Vorderseite trägt noch eine Harkenanordnung zur Bodenauflockerung, damit frische Bodenschichten nach oben gelangen.
Die Spurengassensoren zusammen mit einer Gasansaugvorrichtung, Infrarotsensoren u. a. sind ebenfalls auf der Lafette untergebracht. Seitlich an der Lafette mit freier Sicht auf den Boden arbeiten zwei Wegmeßsysteme, um jederzeit eine Ortsangabe liefern zu können.
Für die Elektronikstromversorgung trägt die Lafette einen 12-Volt-Akkumulator, für die Heizung des Gasmeßsystems einen Generator mit Verbrennungsmotorantrieb, der gegebenenfalls auch anstelle des 12-Volt-Akkus wirken kann.
b) An der Lafette befestigt, wird eine breite Gummiplatte (ca. 1,2 m breit, 2 m lang) auf dem Erdboden nachgeschleppt. Sie trägt in der Mitte einen Trichteraufsatz, durch den hindurch Bodenluft angesaugt wird. Vor dem Trichteraufsatz arbeitet ein elektrischer Heizstrahler, mit dem der Boden um 50 K-100 K erwärmt wird, damit höherflüchtige Verunreinigungen vergasen.
Von der nachschleppenden Matte können weitere Sensoren und Meßsysteme getragen werden, die auf einen licht"dichten" bzw. gas"dichten" Abschluß der Bodenoberfläche zu Umgebung angewiesen sind. UV-Fluoreszenzgeräte gehören z. B. dazu. Auch Magnetsonden, Bodenradar und anderes finden hier Platz, soweit nicht auf der Lafette untergebracht.

Die Lafette mit auf dem Boden aufliegender Schleppmatte wird mittels geeigneten Antriebs (Traktor, selbstfahrender Rasenmäher, von Hand) zeilenweise über das Untersuchungsareal gezogen und nimmt alle halbe Meter alle Meßwerte in den Meßwertspeicher auf. Die Wegwerte und die Zeilennummer geben dabei die Speicheradresse an. Dazu ist bei 10 verschiedenen Meßaufnehmern, einer Auflösung von 8 bit und einem km² Untersuchungsareal ein Speichervolumen von 10 Mbyte notwendig. Ist die gasanalytische Messung von zu geringer Empfindlichkeit, muß die Bodenbeheizung (Heizstrahler vor dem Ansaugtrichter) mit 500, 1000 oder 2000 Watt dazugeschaltet werden.

Die auf diese Weise gewonnene Datenmenge wird nach Abschluß der Fahrphase in einen geeigneten Speicher eines PC übernommen und, nach Sensoren geordnet, als Konzentrationsverteilung der Einzelmeßwerte in Form einer Karte dargestellt. Bedarfsweise sollte ein Mathematikprogramm die Kombination von Meßwerten erlauben. Nach den aus den Meßwerten hervorgehenden Konzentrationsverteilungen werden einzelne Meßpunkte auf übliche Art über Probennahme chemisch analytisch untersucht und die Analysenergebnisse über die Untersuchungsfläche extrapoliert.

Bezugszeichenliste

A Meßsystemplattform
B Plattformräder
C Bewegungsrichtung
D Gummieelastische Matte
E Reißhaken
F Ansaugpumpe und Sensor für die Gasanalyse
G Fluoreszenz/Infrarotsensorik
H Heizstrahler und Ansaugtrichter für die Gasanalyse
I Magnetfeldsensor
K Ultraschallwegmeßsystem
L Stromaggregat
M Akkumulator
N Meßwertspeicher
O, P Weitere Meßsysteme

Claims

1. Zweiteiliger Meßsystemträger zur kontinuierlichen Bodenuntersuchung vom fahrenden Fahrzeug aus, bestehend aus einem mit Rädern versehenen Meßsystemwagen, der ein Gasanalysegerät und signalverarbeitende Einheiten der Sensoren trägt, und einer gummielastischen Matte, die unter oder hinter dem Meßsystemwagen auf dem Boden mitgeschleppt wird, wobei

- Sensoren, die auf lichtdichten Abschluß gegen das Umgebungslicht angewiesen sind, unter lichtdichtem Abschluß auf der Matte angeordnet sind und durch Öffnungen in der Matte ihre Meßwerte aufnehmen,
- mit dem Gasanalysegerät verbundene Ansaugleitungen gasdicht durch die Matte geführt sind, damit die aus größter Bodennähe angesaugte Luft ein Maximum an Bodengasen in Bei mischung mit sich führt,
- vor oder in den Ansaugöffnungen starke Glühstrahler den Boden oberflächlich stark erwärmen und somit den Anteil von Schadgasen im Gasgemisch anheben,
- vor der Matte ein am Meßsystemwagen angeordnetes Reißhakensystem den Boden oberfläch lich aufreißt und damit Gase aus dem Boden freisetzt, die über die Ansaugleitungen dem Gasanalysegerät zugeführt und dort in ihrer Konzentration bestimmt werden,
- Sensoren, die auf größte Bodennähe angewiesen sind, direkt auf der Matte angeordnet sind und
- Sensoren, die besonders empfindlich auf eine Lagen- und Abstandsänderung reagieren, auf der Matte befestigt sind und dort auf Grund der mechanischen Eigenschaften des Matten materials weniger durch Lage- und Ortsschwankungen als auf dem Meßsystemwagen beeinflußbar sind.