NO319502B1 - Fremgangsmate og apparat for a evaluere en forurensningskarakteristikk for en prove av jordsmonn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for å bestemme minst én forurensningskarakteristikk for naturlig jordsmonn potensielt eller virkelig forurenset av forurensningsstoffer, spesielt hydrokarboner og/eller derivater.

Med tanke på en bedre forståelse bør det bemerkes at:

under tilfeldig eller kontinuerlig utslipp (for eksempel ved rørlednings- brudd eller lekkasje i en oppbevaringsanordning, for eksempel en kjele eller en tank) eller etter avstengning av gamle industriområder, kan en mengde hydrokarbonforbindelser infiltreres i jordsmonnet, hvilket fører til

forurensning av hele, eller deler av, nevnte jordsmonn,

kjennskap til typen forurensning (bensin, kerosin, gassolje, smøremiddel,

klorderivater, osv.) så vel som kjennskap til forurensningens utstrekning i tid og rom er av stor betydning for mennesker som leder diagnosestu-dier, studier om miljømessig påvirkning og rehabilitering av forurenset jordsmonn. Det er velkjent at rehabiliteringsteknikkene som anvendes avhenger av typen forurensningsstoffer.

Det er derfor veldig viktig raskt å kunne bestemme forurensningsstof-fenes egenskaper og mengden av jordsmonn som må behandles, hvilket avhenger direkte av forurensningens utstrekning i dypet så vel som på overflaten. Bestemmelse av forurensningsgraden for et jordsmonn gjør at en kan beregne volumet av jord som må behandles, bestemme de beste behandlingsmetodene, og således kostnadene forbundet med gjennomføringen derav.

Det viser seg således at systematisk analyse av prøver av potensielt eller faktisk forurenset jordsmonn gjør det mulig raskt å kunne gi en diagnose angående forurensningens natur og utstrekning, så vel som de tilhørende hovedrisikoene (foreksempel forurensning av grunnvann).

Kjennskap til slik informasjon gjør det mulig å optimere rehabiliterings-operasjonene for forurensede områder fra diagnosetrinnet av. Tidkrevende og kostbare laboratorieanalyser, uten å være fullstendig overflødige, er begrenset til det minimale som er nødvendig for å komplettere informasjonen som systematisk samles inn ved hjelp av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

ROCK-EVAL metoden, som er utviklet av søkeren av foreliggende oppfinnelse, er spesielt beskrevet i dokumentene US-A-4,153,415; 4,229,181;

4,352,673; og 4,519,983, så vel som i den franske patentsøknad FR-94/08,383. Denne fremgangsmåten, som er rask og praktisk talt automatisk, er utviklet for å karakterisere moderbergarter (= mother rocks) eller reservoarbergarter (=reservoir rocks) og hydrokarbonene de inneholder.

Denne fremgangsmåten og apparatet er imidlertid ikke egnet til på en nøyaktig måte å karakterisere de forskjellige hydrokarbonfraksjonene som kan være inneholdt i jordsmonn forurenset av slike produkter.

Foreliggende oppfinnelse er således en forbedring av ROCK-EVAL tek-nikken som gjør det mulig å karakterisere forurensningsstoffene nøyaktig, spesielt de av hydrokarbontypen og/eller derivater (klor, svovelforbindelser, ...,), som er inneholdt i forurenset jordsmonn.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte som gjør det mulig hurtig å evaluere minst én forurensningskarakteristikk for naturlig jordsmonn fra en prøve av nevnte jordsmonn, som først varmes opp i en ikke-oksiderende atmosfære og deretter i en oksiderende atmosfære i flere temperatur© kningstrinn. Fremgangsmåten omfatter minst følgende trinn: a) prøvens temperatur økes raskt til en første temperatur T1 på mellom 80 og 120°C i en forutbestemt periode (trto). b) fra den første temperaturen, økes prøvens temperatur til en andre temperatur T2 som er lavere enn 200°C med en temperaturgradient på

mellom 2 og 30°C/min, og denne temperaturen T2 opprettholdes i en

forutbestemt periode (t3 -12),

c) temperaturen økes fra den andre verdien til en tredje temperatur T3 som er lavere enn 500°C, med en temperaturgradient på mellom 10 og

40°C/min,

d) prøvens temperatur økes fra den tredje verdien til en fjerde verdi T4 som maksimalt er 850°C, e) minst fire størrelser Q0l Qi, Q2, Q3 som representerer naturen til og mengden av hydrogenforbindelse inneholdt i nevnte prøve bestemmes

fra de fire tidligere trinnene,

f) etter at temperaturen er øket til den fjerde verdien T4, brennes restene av nevnte prøve i en oksiderende atmosfære fra en temperatur over

350°C og til en temperatur som maksimalt er 850°C, med en temperaturgradient på mellom 20 og 50°C/min, g) en størrelse CU som representerer mengden av rester av organisk karbon etter pyrolyse bestemmes, h) minst én forurensningskarakteristikk for nevnte prøve bestemmes fra de fem størrelsene Q0, Qi, Q2, Q3 og Q4.

Mengden av forurensningsstoff Q kan beregnes etter følgende formel: Q= Qo + Q1 + Q2 + Q3 + kQ4 med k mellom 10 og 11,5

Minst én funksjon som relaterer minst én størrelse kan bestemmes fra gruppen som består av Q0, Qi, Q2, Qs og Q4, og det kan skilles mellom typen "a", "b", "c" eller "d" av forurensningsstoff ut fra minst én spesifikk verdi på funksjonen for en gitt prøve.

Det kan skilles mellom typen "a", "b", "c" eller "d" av forurensningsstoff ut fra minst ett av de spesifikke forholdene som følger: for et forurensningsstoff av typen "a", ligger forholdet Q0 / (Qo + Qi + Q2)

mellom 0,5 og 1, og forholdet (Q3 + Q4 ) / (Q0 + Qi + Q2) er tilnærmet

null,

for et forurensningsstoff av typen "b", ligger forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2)

mellom 0,05 og 0,5, og forholdet (Q3 + Q4 ) / (Qo + Qi + Q2) er tilnærmet

null,

for et forurensningsstoff av typen "c", er forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null, og forholdet (Q3 + Q4 ) / (Qo + Qi + Q2) ligger mellom 0

og 5,

for et forurensningsstoff av typen "d", er forholdet Qo / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null, og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) ©r større enn 10.

Foreliggende oppfinnelse angår også et apparat for å evaluere minst én forurensningskarakteristikk for naturlige jordsmonn forurenset av hydrokarbonforbindelser, på grunnlag av en prøve av dette som er plassert i en båt, idet nevnte apparat omfatter en første anordning for å varme opp nevnte prøve i en ikke-oksiderende atmosfære, anordning for å måle mengden av hydrokarbon-forbindelse som avgis etter å ha matet prøven inn i nevnte første oppvarmingsanordning, anordning for å overføre prøven til en andre oppvarmingsanordning i en oksiderende atmosfære, anordning for å måle mengden av C02 som er inneholdt i avløpet fra de to oppvarmingsanordningene, idet nevnte måleanordning for C02 omfatter en målecelle for å måle C02-innholdet kontinuerlig under oppvarmingssyklusen for den første og den andre oppvarmingsanordningen, og inkluderer anordninger for å måle mengden av C02 som er inneholdt i avløpet fra de to oppvarmingsanordningene. Apparatet inkluderer anordninger for å bestemme typen av forurensning, for eksempel anordninger for å beregne en spesifikk funksjon som relaterer minst én av størrelsene Qo, Qi, Q2, Q3 og Q4.

Apparatet kan inkludere anordninger for å regulere temperaturen til båtene som venter på å bli matet inn i nevnte oppvarmingsanordninger.

Temperaturreguleringsanordningene kan omfatte minst ett av følgende elementer: ventilasjon, sirkulasjon av et kjølefluid eller isolasjon.

Båtene kan inkludere lukkingsanordninger.

Apparatet kan omfatte anordninger for å åpne båtene før de føres inn i oppvarmingsanordningene, for eksempel på innmatings- og overføringsarmen eller på stempelet som fører båten inn i ovnen.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå ved å lese den føl-gende beskrivelse, som er gitt som ikke begrensende eksempler med henvis-ning til de vedføyde figurene idet: Figur 1 skjematisk viser sammensetningen av et jordsmonn som er for urenset av forskjellige hydrokarbonfraksjoner. Figur 2 beskriver anordningene for å gjennomføre fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen,

Figur 3 viser de forskjellige oppvarmingstrinnene for prøven som funksjon av tiden,

Figur 4 formen på et eksempel på en måling av størrelsen Q,

Figurene 5A, 5B, 5C og 5D illustrerer et eksempel på karakterisering av forurensningsstoffene. Figur 1 illustrerer skjematisk et eksempel på sammensetning av en prøve av et naturlig jordsmonn som er forurenset av forskjellige typer forurensningsstoffer.

Det kan i hvert fall skilles mellom følgende fire hovedsoner:

sone "a" representerer hovedsaklig mengden av lette hydrokarbonfor bindelser med et kokepunkt som er lavere enn 230°C, så som fraksjoner av bensintype, kerosintype og/eller lette halogenene forbindelser. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak færre enn 12.1 denne beskrivelsen vil forbindelsene i denne sonen angis som forbindelser av type "a";

sone "b" representerer hovedsaklig mengden av hydrokarbonforbindelser hvor kokepunktet i hovedsak ligger mellom 230°C og 400°C, så som fraksjoner av "gass-olje"-type, og/eller halogenerte forbindelser av poly-klorobifenyl-type etc. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak mellom 13 og 25. I denne beskrivelsen vil forbindelsene i denne sonen

angis som forbindelser av type "b";

sone "cu representerer hovedsaklig mengden av hydrokarbonforbindelser hvor kokepunktet ligger mellom 400 og 550°C, så som tunge petroleums-fraksjoner, smøreoljer, etc. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak mellom 25 og 40. I denne beskrivelsen vil forbindelsene i denne

sonen henvises til som forbindelser av type "c";

sone "d" representerer hovedsaklig mengden av hydrokarbonforbindelser med et kokepunkt som i hovedsak er over 550°C, så som destilla-sjonsrester, hvor antallet karbonatomer i hovedsak er større enn 40. I denne beskrivelsen vil forbindelsene i denne sonen angis som forbindelser av type "d".

Hver av sonene a, b, c og d er således karakterisert ved hovedforbindel-ser med hovedmengdene i henhold til definisjonen ovenfor. Forurensningsstoffer som også inneholder andre forbindelser med signifikant forskjellig kokepunkt eller med et antall karbonatomer som er forskjellig fra det som er definert for en gitt sone kan imidlertid klassifiseres under nevnte sone ettersom de ikke endrer karakteristikkene ifølge oppfinnelsen.

Målet med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er å gjøre det mulig å skille mellom og samtidig kvantifisere de forskjellige typene av forurensningsstoffer som er inneholdt i en prøve av et jordsmonn med tanke på tilhørighet til sonene definert ovenfor. Under en diagnoseundersøkelse av et forurenset område, tas det prøver av jordsmonnet fra forskjellige steder og på forskjellige dyp for å karakterisere dem ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med det tilhørende apparatet. Resultatene av karakteriseringen gjør det mulig å tegne forurensnings-"profiler" for således å skille den forurensede jorden fra den bevarte jorden, så vel som å finne forurensningens natur og tyngdepunkt.

Figur 2 beskriver apparatet som gjør det mulig å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Den omfatter en automat som utfører målin-gene og en PC (personlig datamaskin) som kontrollerer automaten, tjener som et grensesnitt mot andre datamaskiner, styrer analysen, gjør at resultatene vises i tide og anvender programvare for kontroll og testing.

Målingsanordningen omfatter to mikroovner, en prøve-skifter som tilfører dem båter og et analysesystem som består av én eller flere spesifikke detektorer, for eksempel en flammeioniseringsdetektor (FID = f lame ionization detector) eller en elektronoppfangingsdetektor (ECD = electron capture detector), og av infrarøde celler (IR). Disse elementene er koplet til elektronikk og til en fluid-krets som styres av PC-en og av programvaren i automaten.

I figur 2 viser referanse nummer 1 oppvarmingsanordningen som er tilpasset pyrolysen av prøve 2 som er plassert i en båt 3 båret av et stempel 4. Flyttingsanordning 5 for å bevege båten fører prøven inn i det indre rommet 6 i ovnen. Flyttingsanordningene kan være pneumatiske, hydrauliske eller elektrisk styrte jekker. Referanse nummer 7 skjematiserer røret som tilfører bærerfluidet for å feie over produktene som er pyrolysert i ovnen. Dette fluidet (nitrogen eller helium) feier over prøven ved å strømme gjennom stempelet. Fordelingsanordninger (ikke vist) fører bærerfluidet til den øvre delen av ovnen for å utføre en tilbakefeiings-uttømming av ovnens innside når stempelet beveges tilbake, for eksempel på slutten av pyrolyseprosessen for å overføre prøven og/eller for å laste inn en ny prøve. Påvirkningen fra oksygen på de organiske avsetningene på veggene i pyrolyseovnen kan generere oksygenforbindelsene C02 og CO som kan være til hinder for analysen.

En temperaturføler 8 måler temperaturen i høyde med bunnen av båten, og således veldig nær prøven. Målestedet for en annen temperaturføler 9 er i veggen på brønnen, ved samme nivå som båtens øvre posisjon, en posisjon som svarer til det optimale oppvarmingspunktet. Temperaturprogrammeringen for ovnen utføres fortrinnsvis ved hjelp av føler 8, hvilket gjør det mulig å oppnå god kontroll på og kjennskap til prøvens pyrolysetemperatur. Temperaturføleren 9 anvendes for å kontrollere temperaturen i ovn 1 når den er åpen og stempel 4 er nede for å ta ut båt 3 og erstatte den med en annen. Temperaturen i ovn 1 kan således holdes ved en verdi som er tilnærmet lik den verdien som er bestemt for den neste pyrolysen, hvilket forhindrer et stort varmetap.

Oppvarmingsanordningen 1a ligner oppvarmingsanordningen 1 i alle henseender. Denne anordningen 1 a er ment for oksidering av en prøve, vanligvis etter pyrolyse. De identiske elementene har indeks "a". Det skal bemerkes at fluidet som tilføres via rør 7a i dette tilfellet er luft.

Oppvarmingsanordningene 1 og 1a har begge temperaturreguleringsanordninger som kan programmeres til temperaturgradienter som kan nå, eller til og med overstige, 850°C.

Referanse nummer 10 viser flammeioniseirngsdetektoren FID som sen-der ut et signal S som angir mengdene av hydrokarbonprodukter som avgis fra prøven under oppvarming. Pil 11 viser overføringen av signalet S til digitalise-ringsanordningen. Flammeioniseringsdetektoren FID må stå imot høye tempe-raturer, og den krever derfor sammenføyninger som står imot slike forhold uten kryping eller utskilling av produkter som kan forårsake at basislinjen viser avvik.

Dens linearitet og følsomhet, kombinert med en svært liten drift av basislinjen, garanterer høy presisjon under analysen av hydrokarboner.

Det analoge signalet vil digitaliseres og glattes med det maksimale antall punkter avhengig av programmeringsraten.

En elektronoppfangingsdetektor ECD kan anvendes i stedet for Fl D-en eller koples parallelt med en annen FID-type detektor, hvilket i så fall krever en fordelingsanordning for strømmene som kommer fra ovnen, for eksempel en styreventil som er tilpasset for å motstå den høye temperaturen i strømningene.

Rør 12 fører deler av strømmen til anordning 13 for kontinuerlig analyse av mengdene av C02 og CO som produseres ved pyrolyse av prøven. Ved ut-gangen fra pyrolyseovnen varmes den delte strømmen opp til minst 360°C for å forhindre tunge produktkondenseringer.

Rør 12a fører minst en del av oksideringsstrømmen til anordningen 13A for kontinuerlig analyse av mengdene av C02 og CO som produseres.

Fordelingsanordningene 14 og 14a gjør det mulig å kun anvende én av CO2- eller CO-analyseanordningene for pyrolyse eller oksideringsstrøm. For å senke driftstiden, plasseres fortrinnsvis anordningene 13 og 13a ved kun én oppvarmingsanordning. Anordningene for kontinuerlig analyse er for eksempel infrarøde detektorer.

De infrarøde cellene IR, som er spesifikke for en gass, kan måle konsentrasjonen av CO2 og CO kontinuerlig i avløpene under pyrolyse og oksidering. De gir tilgang til ny informasjon så som nærværet og mengden av forskjellige karbonater, de maksimale frigjøringstemperaturene, formen på toppene, overgangen mellom uorganisk og organisk karbon og fordelingen av hver oksygenforbindeise i de forskjellige krakkingsreaksjonene i den organiske materien.

Detektorcellenes lengde avhenger av den nødvendige maksimale sen-sitiviteten, og derfor av den minste konsentrasjonen som skal måles. Den avhenger av mengden av C02 eller CO som produseres av prøven (og derfor av dens masse), av analysetiden (og derfor av oppvarmingsforholdene) og av strømningshastigheten til bærergassen som er en fortynnende faktor.

<*> Cellen som analyserer C02-innholdet måler maksimale konsentrasjoner på 2% ved en strømningsgrad som ligger i intervallet fra 50 til 200 ml. Denne gruppen er linearisert på fire automatiske skift-intervaller: ;intervall 1 : 0 til 2 % C02;intervall 2 :0 til 1 % C02;intervall 3 : 0 til 0,5 % C02;intervall 4 : 0 til 0,25 % C02;<*> Cellen som analyserer CO-innholdet måler maksimale konsentrasjoner på 1% under de samme forholdene som C02 cellen. De fire intervallene er:

intervall 1 : 0 til 1 % CO

intervall 2 : 0 til 0,5 % CO

intervall 3 : 0 til 0,25 % CO

intervall 4 : 0 til 0,125% CO.

Signalene fra IR-cellene omformes for å oppnå kurver med den samme dempningen, digitalisert på samme måte som FID-signalet.

Apparatet omfatter også strømrensingsanordningene 15 og 15a.

Pilene 16 og 16a refererer til overføringen av målinger til de elektroniske digitaliseringsanordningene.

Apparatet inkluderer videre en prøveskifter 17 hvis arm 18 er tilpasset for å skifte båten som inneholder en prøve mellom tre mulige posisjoner: pyrolyseovnen, oksideringsovnen og opplagerstøtten 19.

Prøveskifteren har en enkel mekanikk slik at bevegelser kan utføres ved hjelp av elektriske trinnmotorer. Alle styringsmuligheter er således tilgjengelige og de avhenger kun av programvaren som styrer. Det vil for eksempel være mulig å kun føre inn båtene i oksideringsovnen for enkelte studier. En annen mulig anvendelse vil bestå i å gi prøver en varmebehandling i en ovn og resti-tuere dem etterpå i båten eller på opplagerstøtten 19 for å analysere dem etter den ønskede syklusen.

Båtstøtten er ikke rettlinjet, men sirkulær: den har form som en karusell, hvilket sparer plass og gir hurtigere tilgang til den ønskede båten ved forover eller bakover bevegelse av skifteren. Et siffer som er tilordnet hver plass gjør det mulig at gjennomløp av prøvene kan programmeres i den kronologiske posisjonsrekkefølgen til båtene på skifteren så vel som etter enten de forskjellige syklusene eller analysetypene eller etter analyseprioriteter.

Miljøet rundt båtopplagerstøtten 19 reguleres termisk med termisk regu-leringsanordning 20 slik at båtene som venter på å lastes inn holdes ved en temperatur som forhindrer at det startes en fordampningssyklus mens båtene ligger på opplagerstøtten. Anordning 20 kan inkludere anordninger for termisk isolasjon fra varmen som avgis av ovnen og/eller lokale avkjølingsanordninger, for eksempel sirkulasjon av en kjølevæske, eller et hvilket som helst annet system.

Båtene kan omfatte lokk 21 for å forhindre fordampning av en mengde lett forurensningsstoff, hvilket kan endre evalueringsmålingene. I så fall bear-beides båtene på stedet. Lokket må perforeres før båten føres inn i ovnen. Figur 2 viser skjematisk anordning 22 som er forbundet med matingsarmen som for eksempel kan rive av lokket idet matingsarmen griper en båt. En annen løsning, blant andre som er forståelige for teknikere, kan bestå i å perforere lokket mens båten beveges mot eller inn i ovnen. Figur 3 viser de spesifikke temperatursekvensene som fører til pyrolyse-operasjonen for prøven av forurenset jordsmonn. Det er minst fire slike tem-peratursekvenser. Ved tiden to føres prøven inn i ovnen som allerede er opp-varmet til den initielle temperaturen Ti. Denne temperaturen er lavere enn 120°C, fortrinnsvis nær 80°C. Prøvens temperaturstigning i ovnen er relativt rask, slik at prøven veldig hurtig kan bringes til ovnens indre temperatur. Dette første oppvarmingstrinnet (som konvensjonelt kalles isotermt) varer for eksempel i en periode trt0 på ca. 10 minutter. Etter tiden ti økes ovnens temperatur til en verdi T2 som er lavere enn 200°C, og fortrinnsvis ca. 180°C. Tiden t2-ti for temperaturøkningen er for eksempel av størrelsesorden 5 minutter for å oppnå en temperaturgradient på mellom 2 og 30°C/min, men fortrinnsvis på ca. 20°C/min. Det andre oppvarmingstrinnet varer i periode t3-t2 som for eksempel er 15 minutter. I et programmert pyrolysetrinn som starter ved tiden t3) er temperaturstigningen fortrinnsvis tilnærmet 20°C/min opp til temperaturen T3, hvilket svarer til tiden t4. Verdien på T3 er ca. 400°C, fortrinnsvis nær 370°C. Pyrolyse utføres inntil temperaturen T4, som maksimalt er 850°C, nås. Den programmerte temperaturstigningen mellom t4 og ts er ikke satt, idet den eneste viktige faktoren er tiden som anvendes for målinger og ovnens temperaturøk-ningskapasitet. Temperaturen T4 kan således oppnås med den samme tem-peraturgradienten som tidligere mellom t3 og U, eller med en annen temperaturgradient.

Pyrolyserestene brennes deretter i oksideringsovnen mellom 350°C og 850°C, med en gradient som ligger mellom 25 og 50°C/min, fortrinnsvis mellom 35 og 40°C.

Figur 4 viser størrelser som representerer alle de forurensende hydrokarbonene som kan være inneholdt i forurenset jordsmonn med sammensetningen som er vist i figur 1.

Det kan ses, under de samme forhold som beskrevet i figur 3, at prøven av det forurensede jordsmonn kan gi, under et oppvarmingsprogram, en første topp Qo, en topp Qi, en topp Q2 og en topp Q3 som hhv. har referansetallene 30, 31, 32 og 33. Topp Q4, som har referansenummeret 34, svarer til okside-ringstrinnet for pyrolyserestene.

Toppene Qo, Qi, Q2 og Q3 svarer til frigjøringen av hydrokarbonforbindelser inneholdt i prøven av jordsmonnet med hensyn til nærvær av forurensningsstoffer etter klassifikasjonene a, b, c og d. Det minnes om at: type "a" hovedsakelig svarer til lette hydrokarbonforbindelser hvor koke punktet er lavere enn 230°C, så som bensin, fraksjoner av kerosintype og/eller lette halogenerte forbindelser. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak færre enn 12;

type "b" hovedsakelig svarer til hydrokarbonforbindelser med et kokepunkt i hovedsak ligger mellom 230°C og 400°C, så som fraksjoner av "gass-olje"-type, og/eller halogenerte forbindelser av polyklorobifenyl-type, etc. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak mellom 13

og 25;

type "c" hovedsakelig svarer til hydrokarbonforbindelser med et kokepunkt som ligger mellom 400 og 550°C, så som tunge petroleumsfrak-

sjoner, smøreoljer, etc. I denne sonen er antallet karbonatomer i hovedsak mellom 25 og 40;

type "d" hovedsakelig svarer til hydrokarbonforbindelsene som har et kokepunkt som er høyere enn 550°C og hvor antallet karbonatomer i hovedsak er større enn 40.

Avhengig av naturen til forurensningsstoffet eller -stoffene til stede i jordsmonnet kan selvfølgelig karakteriseringen omfatte kun tre, to eller én av disse fire toppene.

Spesifikt kalibrerte beregningsanordninger bestemmer de respektive mengdene av de forskjellige forurensningsstoffene på grunnlag av formen på og amplituden til nevnte topper og av det organiske karbonet som er igjen etter pyrolyse.

Pyrolyse av tunge produkter involverer vanligvis dannelse av koks. Koksen brennes deretter i apparatets andre oksideringsovn, og det produserte C02 og CO måles og summeres, hvilket gir en topp som representerer en karak-teristisk størrelse Q4 (34). Prosenten av rester fra organisk karbon i prøven, betegnet rester av organisk karbon Rc som er igjen etter pyrolyse, i motsetning til det pyrolyserte organiske karbonet Pc, er således bestemt.

Elementæranalyser av koksen viser at dens innhold av organisk karbon gjennomsnittlig er 90%.

De forskjellige størrelsene Q0, Qi, Q2. Q3 og Q4 uttrykkes i milligram pr. gram.

Det er fra disse størrelsene og fra spesifikke forhold mellom disse verdiene at utstrekningen av og naturen til forurensningen som er funnet i jordsmonnet kan bedømmes.

Det er funnet at visse spesifikke funksjoner av de fem størrelsene Qo, Qi, Q2, Q3 og Q4 gjør det mulig å bestemme mengden og typen av forurensningsstoffer. Det er spesielt funnet at mesteparten av forurensningsstoffene kan karakteriseres ved hjelp av to funksjoner av type f(Q0, Qi, Q2) og g(Q0, Qi, Q2, Qs og Q4).

Mer presist: funksjonen f kan fortrinnsvis ha formen : Q0/ (Qo + Qi + Q2) og g fortrinnsvis formen : (Q3 + Q4 ) / (Q0 + Qi + Q2)

For et forurensningsstoff av type "a", ligger forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) mellom 0,5 og 1, og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) er tilnærmet null,

For et forurensningsstoff av type "b", ligger forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) mellom 0,05 og 0,5, og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) er tilnærmet null,

For et forurensningsstoff av type "c", er forholdet Q0 / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null, og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) ligger mellom 0 og 5,

For et forurensningsstoff av type "d", er forholdet Q0 / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null, og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) er større enn 10.

Figurene 5A, 5B, 5C og 5D viser fire eksempler på anvendelse av fremgangsmåten på prøver av jordsmonn som er forurenset av forskjellige typer hydrokarbontyper. De grafiske fremstillingene 35, 36, 37 og 38 representerer størrelsene som assosieres med forskjellige forurensende hydrokarboner. Pyrolyseprogrammet ifølge figur 3 er som følger:

-T1 = 100°C i 10 minutter; - T2 = 180°C (20°C/min gradient); - 2-minutts isoterm ved 180°C; - T3 = 370°C (20°C/min gradient); - T4 = 850°C (20°C/min gradient);

- oksidering mellom 350 og 800°C (35°C/min gradient).

Figur 5A illustrerer forurensning på grunn av jet-drivstoff, dvs. flybensin som tilhører type a. I dette eksempelet er forholdet Qo / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet 0,86 og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) er tilnærmet lik null. Figur 5B illustrerer forurensning på grunn av dieselolje som tilhører type b. I dette eksempelet er forholdet Qo / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet 0,17 og forholdet (Q3 + Q4) / (Qo + Qi + Q2) er tilnærmet lik null. Figur 5C illustrerer forurensning på grunn av en smøreolje som tilhører type c. I dette eksempelet er forholdet Q0 / (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null og forholdet (Q3 + Q4) / (Q0 + Qi + Q2) er tilnærmet lik 0,4. Figur 5D illustrerer forurensning på grunn av kulldestilliseringsrester som tilhører type d. I dette eksempelet er forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) tilnærmet lik null og forholdet (Q3 + Q4) / (Q0 + Qi + Q2) er tilnærmet lik 13.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å evaluere minst én forurensningskarakteristikk for naturlig jordsmonn forurenset av hydrokarbonforbindelser, på grunnlag av en prøve av jordsmonnet, karakterisert ved at prøven først varmes opp i en ikke-oksiderende atmosfære, og deretter i en oksiderende atmosfære, idet nevnte fremgangsmåte omfatter trinnene a) prøvens temperatur økes raskt til en første temperatur mellom 80 og 120°C i en forutbestemt periode, b) fra den første temperaturen økes prøvens temperatur til en andre temperatur som er lavere enn 200°C i henhold til en temperaturgradient på mellom 2 og 30°C/min, og denne temperaturen opprettholdes i en forutbestemt periode, c) temperaturen økes fra den andre verdien til en tredje temperaturverdi som er lavere enn 500°C, med en temperaturgradient på mellom 10 og 40°C/min, d) prøvens temperatur økes fra den tredje verdien til eh fjerde verdi som maksimalt er 850°C, e) fire størrelser, Q0, Qi, Cfe og Q3 som er representerer naturen til og mengden av hydrogenforbindelser inneholdt i nevnte prøve, bestemmes fra de fire tidligere trinnene, f) etter at temperaturen er økt til den fjerde verdien, brennes restene av nevnte prøve i en oksiderende atmosfære fra en temperatur som er høyere enn 350°C til en temperatur som maksimalt er 850°C, med en temperaturgradient på mellom 20 og 50°C/min, g) en størrelse CU som representerer mengden av rester av organisk karbon etter pyrolyse bestemmes, h) minst én forurensningskarakteristikk for nevnte prøve bestemmes fra de fem størrelsene Q0, Qi, Cfe, Q3 og Q4 .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter å evaluere mengden Q av forurensningsstoff i jordsmonnet slik at Q = Qo + Qi + Cfe + Q3 + kQ4 med k mellom 10 og 11,5

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst én funksjon som relaterer minst én størrelse fra gruppen som består av Qo, Qi, Q2, Q3 og Q4, bestemmes, og at det kan skilles mellom typen "a", "b", "c" eller "d" av forurensningsstoff på grunnlag av en spesifikk verdi på nevnte funksjon for en gitt prøve.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det skilles mellom typene "a<1>, "b", "c" eller "d" av forurensningsstoff ved hjelp av minst ett av de spesifikke forholdene som følger for et forurensningsstoff av typen "a", ligger forholdet Q0 / (Qo + Qi + Q2) mellom 0,5 og 1 og forholdet (Q3 + Q4 ) / (Q0 + Qi + Q2) er tilnærmet null, for et forurensningsstoff av typen "b", ligger forholdet Q0/ (Q0 + Qi + Q2) mellom 0,05 og 0,5 og forholdet (Q3 + Q4) / (Q0 + Qi + Q2) er tilnærmet null, for et forurensningsstoff av typen "c", er forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) til nærmet lik null og forholdet (Q3 + Q4 ) / (Qo + Qi + Q2) ligger mellom 0 og 5, for et forurensningsstoff av typen "d", er forholdet Q0/ (Qo + Qi + Q2) til nærmet lik null og forholdet (Q3 + Q4) / (Q0 + Qi + Q2) er større enn 10.

5. Apparat for å evaluere minst én forurensningskarakteristikk for naturlige jordsmonn som er forurenset av hydrokarbonforbindelser, på grunnlag av en prøve av nevnte jordsmonn plassert i en båt (3), idet nevnte apparat omfatter en første anordning (1), for å varme opp nevnte prøve i en ikke-oksiderende atmosfære, anordning (10) for å måle mengden av hydrokarbonforbindelser som frigjøres etter at prøven er ført inn i nevnte første oppvarmingsanordning anordning (5) for å overføre prøven til en andre oppvarmingsanordning (1a) i en oksiderende atmosfære, anordning (13) for å måle mengden av CO2 som er inneholdt i avløpet fra de to oppvarmingsanordningene, idet nevnte måleanordning for C02 omfatter en celle for å måle C02-innholdet kontinuerlig gjennom oppvarmingssyklusen for den første og den andre oppvarmingsanordningen og inkluderer anordninger for å måle mengden av C02 som er inneholdt i avløpet fra de to oppvarmingsanordningene, karakterisert ved at det omfatter anordninger for å bestemme typen av forurensning ifølge metoden i krav 1.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at det omfatter anordninger (20) for å regulere temperaturen til båtene som venter på å føres inn i nevnte oppvarmingsanordninger.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte temperaturreguleringsanordninger omfatter minst ett av elementene ventilasjon, sirkulasjon av et kjølefluid, eller isolasjon.

8. Apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at båtene omfatter lukkingsanordninger (21).

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at det omfatter anordninger (22) for å åpne båtene før de føres inn i oppvarmingsanordningene.