DE69837485T2

DE69837485T2 - Verfahren und mittel zum nachweis von chemikalien auf dem boden

Info

Publication number: DE69837485T2
Application number: DE69837485T
Authority: DE
Inventors: Tage Berglund; Sune Nyholm; Göran Olofsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2018-02-21
Also published as: NZ337419A; WO1998037398A1; NO994018D0; AU724411B2; EP1012559B1; AU6128298A; CA2280188A1; TR199902038T2; JP2001513195A; ATE358815T1; SE9700621L; DE69837485D1; NO994018L; EP1012559A1; CA2280188C; US6116097A; NO313898B1; SE511793C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Mittel zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahrung und Mittel zur Durchführung des Nachweises von einem sich bewegenden Fahrzeug aus.
Bei Chemie- und Kernenergie-Unfällen, z.B. bei der Freisetzung von toxischen und gefährlichen Verbindungen und beim radioaktiven Fallout sowie bei chemischen Angriffen im Krieg ist ein sicherer und schneller Nachweis sowie eine Kartierung für die Fortsetzung der Arbeit erforderlich. Fahrzeuge, die mit Personenschutz für die Besatzung ausgerüstet sind, so dass sie in Gebieten, die mit chemischen Kampfstoffen oder radioaktivem Fallout kontaminiert sind, verwendet werden können, sind bekannt. Vorrichtungen zur Kartierung von radioaktivem Fallout sind verhältnismäßig gut ausgerüstet, doch kann die Anwesenheit von Chemikalien mit geringer Flüchtigkeit auf dem Boden schwer nachzuweisen sein. Chemische Kampfstoffe sind als Tröpfchen verteilt und können bei niedrigen Temperaturen als Bodenverunreinigungen über einen beträchtlichen Zeitraum zurückbleiben und bringen eine unmittelbare Gefahr (Kontaktrisiko) mit sich, auch wenn die Verdampfung und somit auch die Konzentration in der umgebenden Luft gering ist. Die heute verwendeten Vorrichtungen zum mobilen Nachweis von chemischen Kampfstoffen, die als Bodenverunreinigungen vorliegen, mit Hilfe von Fahrzeugen, beruht auf dem Prinzip, dass zuerst eine Probe von der Bodenoberfläche entnommen wird, d.h. mit einem speziellen Silikonrad, das nach der Probenahme angehoben und analysiert wird (Fuchs-Panzer) oder durch Messung von Verbindungen in Form von Dampf in der umgebenden Luft bei verschiedenen Höhen über der Bodenoberfläche. Die britische Patentschrift 2 259 572 betrifft eine Vorrichtung des zuletzt genannten Typs.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines vereinfachten Verfahrens und vereinfachter Mittel zum mobilen Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden mit Hilfe von Fahrzeugen, wodurch auch kleine Mengen an Verbindungen mit extrem niedriger Flüchtigkeit und unter schwierigen Bedingungen, z.B. bei niedrigen Temperaturen, nachgewiesen werden können.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass, wenn ein Fahrzeug über eine chemisch kontaminierte Fläche, z.B. auf einer Straße oder im Gelände bewegt wird, das Fahrzeug durch Bespritzen mit der fraglichen Chemikalie mehr oder weniger verunreinigt wird. Die Übertragung von dem kontaminierten Boden auf das Fahrzeug erfolgt durch Räder oder Ketten, die den Boden berühren. Das Verspritzen erfolgt hauptsächlich nach hinten in den Bereich, in dem die Wagen gewöhnlich Schmutzfänger haben. Erfindungsgemäß wurde diese Tatsache ausgenützt, um ein Verfahren und Mittel zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden zur Verfügung zu haben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rad- oder Raupenbandfahrzeug mit einem Probensieb als Schmutzfänger in Verbindung mit mindestens einem Rad oder Raupenband des Fahrzeugs, das ein normales Raupenband oder Rad des Fahrzeugs sein oder eine getrennte Einheit darstellen kann, auf dem zu untersuchenden Boden angetrieben wird, wodurch das Probensieb mit vom Boden aufgewirbelten Teilchen verunreinigt wird, und dass ein Luftstrom, der aus den Teilchen verdampfte Substanz trägt, von dem Probensieb durch eine Leitung über eine Detektoreinheit geleitet wird.
Um die Verdampfung von Substanzen aus den Teilchen zu erhöhen, enthält das Probensieb vorzugsweise eine Heizvorrichtung.
Der Luftstrom, der die verdampften Substanzen zur Detektoreinheit trägt, kann durch die Bewegung des Fahrzeugs verursacht oder durch ein Gebläse oder eine Luftpumpe in der Leitung erzielt werden.
Bei trockenen Bedingungen kann eine Sprinklervorrich- tung zur Befeuchtung des Rades mit einer Flüssigkeit verwendet werden, um das Verspritzen der Teilchen und somit die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen.
Das Fahrzeug kann ein Kraftwagen, ein geländegängiges Transportfahrzeug, ein gepanzertes Personenfahrzeug usw. sein, kann aber auch ein entsprechend angepasster Anhänger sein. Das Raupenband oder Rad des Fahrzeugs, das zum Verspritzen der Teilchen auf das Probesieb verwendet wird, braucht kein normales Raupenband oder Rad des Fahrzeugs zu sein, sondern kann auch eine getrennte Einheit darstellen. Zum Nachweis von chemischen Kampfstoffen oder ähnlichen toxischen Verbindungen kann das Fahrzeug mit einem sogenannten kollektiven Schutz für die Mannschaft ausgerüstet sein. Das bedeutet, dass das Fahrzeug dicht schließt, im Personenabteil ein Überdruck aufrecht erhalten wird und die einströmende Frischluft durch ein chemische Substanzen adsorbierendes Filter filtriert wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können sehr kleine Mengen den Boden kontaminierende Chemikalien schnell nachgewiesen werden, wenn das Fahrzeug über das Gelände fährt. Aufgrund der Erhitzung des Probensiebs können auch äußerst gering-flüchtige Verbindungen nachgewiesen werden, und der Nachweis kann auch im Winter bei niedrigen Temperaturen erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Radfahrzeuges gemäß der Erfindung. Ein Schnitt zeigt die verborgenen Einzelheiten zum Leiten eines Luftstromes zu einer Detektoreinheit.
2 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Probensiebs.
Die einander entsprechenden Einzelteile in den beiden Figuren sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Radfahrzeuges 1, das zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden ausgerüstet ist. Ein Probensieb 2 ist als Schmutzfänger an einem der Vorderräder des Fahrzeugs angebracht. Das Sieb wird durch die vom Boden aufgewirbelten Teilchen verunreinigt, wenn das Fahrzeug über die zu untersuchende Fläche fährt. Es sind Mittel zum Leiten eines Luftstroms vom Probensieb 2 über eine Detektoreinheit 4 im Fahrzeug vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen diese Mittel aus einer Luftzuleitung 5, einer Leitung 6 und einem Gebläse oder einer Luftpumpe 7. Die Leitung 6 leitet den Luftstrom von der Luftzuleitung 5 über die Detektoreinheit 4 in das Fahrzeug und endet in einem Luftaus tritt 9 an der Außenseite des Fahrzeugs. Das Gebläse oder die Luftpumpe 7 ist in der Leitung angeordnet, um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Der Luftstrom kann auch durch den Druck der gegen das Probensieb drückenden Luft erzeugt werden, wobei aber eine Strömungsgeschwindigkeit, die von der Bewegung des Fahrzeugs unabhängig ist, bevorzugt wird. Das Gebläse oder die Luftpumpe ist in geeigneter Weise hinter der Detektoreinheit in der Leitung angebracht, so dass die Luft von der Zuleitung zur Detektoreinheit gesaugt wird. Weiterhin ist in der Leitung 6 ein Drosselventil 8 angeordnet, das in Kombination mit dem Gebläse oder der Luftpumpe zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit verwendet wird. Bei kleinen Mengen an verdampften Substanzen kann eine geringere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich sein, um nachweisbare Konzentrationen zu erhalten.
Bei trockenen Bedingungen kann eine Sprinklervorrichtung 10 verwendet werden, um das Rad mit einer Flüssigkeit zu befeuchten, um das Verspritzen und somit auch die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Die Flüssigkeit kann Wasser, Ethanol oder Gemische davon, oder Wasser und ein geeignetes Gefrierschutzmittel sein.
2 zeigt eine Detailansicht des Probensiebes mit zusätzlichen Bauteilen.
Eine Heizvorrichtung 11 erhitzt das Probensieb und die auf dem Sieb abgeschiedenen Teilchen 3, um die Verdampfung der Substanzen zu beschleunigen. Das Erhitzen kann elektrisch oder, wie in der Figur dargestellt, mit einem umlaufenden Heizmedium erfolgen, z.B. mit der Kühlflüssigkeit von dem Motor des Fahrzeugs. Die dargestellte Heizvorrichtung besteht aus einem Kasten, der mit der Rückseite des Probensiebs verbunden ist. Das Kühlmittel wird durch die Verbindungsstücke 12 zu- und abgeleitet und durch ein Kanalsystem im Kasten umgewälzt. Das gesamte Probensieb 2 und die Luftzuleitung 5 werden durch die Heizvor richtung erhitzt, so dass die verdampften Substanzen nicht auf kalten Oberflächen kondensieren.
Die Luftzuleitung ist so konstruiert, dass sie den Luftstrom in die Leitung 6 leitet, so dass der Luftstrom die von den Teilchen 3 auf dem verunreinigtem Sieb verdampften Substanzen transportiert. Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Luftzuleitung die Form einer Haube auf dem oberen Teil des Probensiebs und erstreckt sich über die gesamte Breite des Siebs.
Die Leitung 6 kann mit einer Heizvorrichtung 13, d.h. elektrischen Heizdrähten, versehen sein, die die Leitung zumindest zwischen der Luftzuleitung und der Detektoreinheit erhitzen, so dass die erneute Abscheidung von verdampften Substanzen und Störeffekte vermieden werden.
Eine Reinigungsvorrichtung 14, z.B. in Form von Waschdüsen, kann an dem Probesieb 2 angeordnet sein, um das Sieb nach Bedarf von abgeschiedenen Teilchen zu reinigen. Als Waschflüssigkeit können Wasser, Ethanol oder Gemische davon oder Wasser und ein geeignetes Gefrierschutzmittel verwendet werden.
Es können viele Instrumente zum Messen und in einigen Fällen auch zum Nachweis verschiedener Arten von chemischen Verbindungen verwendet werden, wenn diese als Dampf in der Luft vorhanden sind, und sie können erfindungsgemäß als Detektoreinheit 4 verwendet werden. Beispiele für brauchbare Instrumente sind AP2C(GIAT) auf der Grundlage der Flammenphotometrie, M90 (Environics OY) auf der Grundlage der Ionenmobilität, CAM oder GID-3 (Graseby Dynamics) auf der Grundlage der Ionenmobilität.
Die Anwendung der Erfindung ist durch das nachstehende Beispiel erläutert:
Eine Strecke von 25 Meter Kiesstrasse wurde mit Tributylphosphat in einer Menge von 5 bis 10 g/m² verunreinigt. Tributylphosphat ist eine Verbindung mit einer Flüchtigkeit, die mit der des Nervengases VX vergleichbar ist. Es wurde eine Vorrichtung nach 1 mit einem erhitztem Probensieb und einer APC2 als Detektoreinheit verwendet. Unmittelbar nach der Dispersion wurde das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h auf der Straße gefahren, wobei sofort eine Anzeige erfolgte. Nach mehreren Durchgängen nach einigen Stunden wurde der Nachweis unsicher. Es herrschten trockene Bedingungen. Nach dem Einschalten der Sprinklervorrichtung des Fahrzeugs war der Nachweis während einiger Tage nach der Verteilung positiv.

Claims

Verfahren zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ketten-, Raupenband- oder Radfahrzeug (1), bei dem ein Probensieb (2) als Schmutzfänger in Verbindung mit mindestens einer Kette, einem Raupenband oder einem Rad des Fahrzeugs, das eine normale Kette, ein normales Raupenband oder ein normale's Rad des Fahrzeugs oder eine getrennte Einheit sein kann, angeordnet ist, auf dem zu untersuchenden Boden gefahren wird, wobei das Probensieb mit vom Boden aufgewirbelten Teilchen (3) verunreinigt wird, und dass ein Luftstrom, der aus den Teilchen verdampfte Substanzen trägt, von dem Probensieb durch eine Leitung (6) über eine Detektoreinheit (4) im Fahrzeug geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Probensieb (2) mit einer Heizvorrichtung (11) beheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette, das Raupenband oder das Rad des Fahrzeugs mit einer Sprinklervorrichtung (10) befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Probensieb (2) bei Bedarf mit einer Reinigungsvorrichtung (14) gereinigt wird.
Vorrichtung zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen auf dem Boden, umfassend ein Ketten-, Raupenband- oder Radfahrzeug, welches zum Befahren des zu untersuchenden Bodens geeignet ist, und eine Detektoreinheit in dem Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Probensieb (2), das als Schmutzfänger zusammen mit mindestens einer Kette, einem Raupenband oder einem Rad des Fahrzeugs, das eine normale Kette, ein normales Raupenband oder ein normales Rad des Fahrzeugs oder eine getrennte Einheit sein kann, angeordnet ist, wobei das Probensieb mit vom Boden aufgewirbelten Teilchen (3) verunreinigt wird, und Einrichtungen (5, 6, 7) zum Leiten eines Luftstroms, der aus den Teilchen verdampfte Substanzen trägt, von dem Probensieb (2) über die Detektoreinheit (4) im Fahrzeug.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (11) zum Heizen des Probensiebs (2).
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Sprinklervorrichtung (10) zum Befeuchten der Kette, des Raupenbands oder des Rads des Fahrzeugs.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Reinigungsvorrichtung (14) zum Reinigen des Probensiebs.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Leiten eines Luftstroms von dem Probensieb einen Lufteinlass (5) umfassen, der so angeordnet ist, dass der Luftstrom von der verunreinigten Oberfläche des Probensiebs gesammelt wird, und dass eine Leitung (6) vorgesehen ist, die von dem Lufteinlass über die Detektoreinheit (4) in das Fahrzeug führt und außerhalb des Fahrzeugs endet.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung weiterhin einen in der Leitung (16) angeordneten Ventilator oder eine Luftpumpe (7) enthält.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (6) eine Drosselklappe (8) angeordnet ist.
Nachweisvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (6) mit einer Heizvorrichtung (13) zum Beheizen der Leitung (6) zwischen dem Lufteinlass-(5) und der Detektorvorrichtung (4) versehen ist.