Bijlage 3 Overzicht meetmethoden voor omgevingsmetingen bij bodemsaneringen

Transcriptie

1 Bijlage 3 Overzicht meetmethoden voor omgevingsmetingen bij bodemsaneringen In deze bijlage wordt een overzicht gegeven van de meest gangbare meetmethoden die worden gebruikt voor luchtconcentratiemetingen van vluchtige stoffen. Het overzicht is gericht op die vluchtige stoffen die bij de meest voorkomende bodemsaneringen kunnen vrijkomen (zie hoofdstuk 2.2.1). In een meetprogramma bij een bodemsanering is het van belang onderscheid te maken in tijdsgemiddelde metingen en momentane metingen. Bij tijdsgemiddelde metingen wordt de te meten stof gedurende een bepaalde tijd bemonsterd op een geschikt medium, waarna het medium wordt geanalyseerd. Dit levert een gemiddelde concentratie over de bemonsteringstijd op. Bij momentane metingen wordt de concentratie van de stof direct in de lucht bepaald. Methoden waarmee momentane metingen kunnen worden verricht zijn daarom bij uitstek geschikt om concentraties op de meest risicovolle plek te bepalen en in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden, zoals omschreven bij het uitgebreide meetprogramma. Tijdsgemiddelde metingen zijn eerder geschikt voor het beperkte meetprogramma, omdat de analyses pas na de bemonstering worden gedaan. Eerst wordt in onderstaande tabel een schematisch overzicht gegeven van de meest gangbare meetmethoden. Daarbij wordt vermeld: de mogelijke tijdsduur van de meting en of het een tijdgemiddelde of momentane meting betreft, welke stoffen er mee bepaald kunnen worden, de voor- en nadelen van de methode. Vervolgens zullen de methoden stuk voor stuk kort worden beschreven (werkwijze, toepassing, geschiktheid, voor- en nadelen). De te gebruiken meetmethoden dienen voor elke sanering weer opnieuw te worden vastgesteld. De keuze van de meetmethoden is namelijk afhankelijk van het type meting (momentaan of tijdsgemiddeld), de te meten stoffen, het aantal locaties (kosten en beschikbaarheid instrumenten) en de duur van de sanering. Doorslaggevend bij de keuze van de meetmethode is de mogelijkheid om te kunnen toetsen aan relevante grenswaarden. Dit betekent voor de meetmethode dat: de detectielimiet niet te hoog mag zijn; de meting een minimale duur moet hebben. Voor kortdurende blootstelling zijn immers geen adequate toetsingscriteria beschikbaar (voor toetsingscriteria zie hoofdstuk 4 van de richtlijn). De acute MRL heeft betrekking op een blootstellingsduur van minimaal 8 uur en de hiervan afgeleide signaalwaarde minimaal één uur. Extrapolatie naar een kortere blootstellingsduur is niet wenselijk. De National Advisory Committee on Acute Exposure Guideline Levels for Hazardous Substanses (NAC/AEGL) stelt 30 minuten als grens voor extrapolatie vanwege de grote mate van onbetrouwbaarheid (zie website NAC). Voor meetmethoden met een kortere duur dient de afgeleide toetsingswaarde voor 30 minuten te worden gebruikt. Meetmethoden die niet aan deze voorwaarden voldoen, kunnen alleen als extra ondersteuning dienen bij de beoordeling van het gezondheidsrisico. Andere meetmethoden dienen te worden toegepast om te beoordelen of maatregelen nodig zijn. Als leidraad bij de keuze van de meetmethode geldt tevens de mogelijkheid om in te kunnen grijpen als toetsingswaarden worden overschreden. GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober

2 Schematisch overzicht methoden Methode T of Meetduur Te meten stoffen Voordelen Nadelen M 1) Passieve sampler T 5 tot 30 dagen 2) VOC s 4) Actieve bemonstering op een medium Electrochemische cel Mobiele GC of GC-MS T (aldehyden) 5) 15 minuten tot VOC s 4,6) 24 uur 2) Aldehyden 7) Fenol en cresolen 8) M Continu Blauwzuur Zwavelwaterstof M Discontinu Iedere 10 à 20 minuten monster van ca 10 sec 3) Bedieningsgemak Goedkoop Stof- specifiek Breed scala aan stoffen Stof- specifiek Bedieningsgemak VOC s 4,9) Lage DL 12) Aldehyden 9) Stof- specifiek PID monitor M Continu Totaal VOC s 10) Bedieningsgemak Goedkoop FTIR analyser M Continu Sommige VOC s 11) Sommige aldehyden 11) HCN 11) Meetbuisjes M Enkele sec Totaal VOC s 10) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) Totaal aldehyden 10) Vinylchloride Zwavelwaterstof Zwavelkoolstof Acrylonitril Stof-specifiek Bedieningsgemak Goedkoop Alleen geschikt voor langdurige metingen Kruisgevoelig voor andere stoffen Specialistische expertise nodig Duur Hoge DL Niet stofspecifiek Hoge DL Specialistische expertise nodig Hoge DL en onnauwkeurig Vaak niet stofspecifiek Eenmalige meting Tijdsgemiddelde of momentane meting. De meetduur en, in het geval van actieve bemonstering op een medium, de aanzuigsnelheid van de pomp moeten worden bepaald op grond van een inschatting van de verwachte concentraties en uiteraard ook de duur van de sanering. Bij hoge concentraties is een korte meetduur gewenst, omdat het medium anders verzadigd raakt (doorslag) en de meting dan niet meer betrouwbaar is. Dit kan enigszins ondervangen worden door een tweede medium in serie achter het eerste te plaatsen. De monsternametijd voor de GC of GC-MS is 10 sec. Vervolgens wordt het monster direct geanalyseerd, hetgeen in de regel 10 tot 20 minuten kost. De monsternametijd kan worden verlengd waardoor een veel representatiever beeld van de concentratie wordt verkregen door met een pomp gedurende enkele minuten een monster te verzamelen in een zogenaamde Tedlar bag (gaszak), waarna uit de Tedlar bag een deelmonster wordt aangeboden aan de GC of GC-MS. VOC s = vluchtige organische componenten, waaronder benzeen, tolueen, ethylbenzeen, xylenen, styreen, cis-1,2- dichlooretheen (cis), trans-1,2-dichlooretheen, trichlooretheen (tri), tetrachlooretheen (per), naftaleen en vele minerale olie componenten. Met deze methode kan een groot aantal VOC s tegelijk gemeten worden, waarbij de concentraties afzonderlijke VOC s worden bepaald. Sommige VOC s, waaronder bijvoorbeeld lichte alkanen, kunnen niet met deze methoden worden bepaald. Voor andere zeer vluchtige verbindingen zoals vinylchloride moeten speciale passieve samplers of actief koolbuizen worden gebruikt. De bemonsteringstijd is dan beperkt tot maximaal enkele uren. Er zijn passieve samplers voor aldehyden, maar deze zijn nog niet uitvoerig getest op hun geschiktheid voor buitenluchtmetingen (wel voor metingen in de binnenlucht en op de werkplek). VOC s worden bemonsterd op actief koolbuizen. Aldehyden (onder meer formaldehyde, acetaldehyde en acroleïne) worden bemonsterd op DNPH cartridges. Fenolen en cresolen worden bemonsterd in impingers met een natriumhydroxide-oplossing. Zeer vluchtige stoffen, zoals lichte alkanen kunnen niet met een GC of GC-MS worden bepaald. De meeste aldehyden kunnen wel worden bepaald, maar omdat ze nogal reactief zijn en gemakkelijk adsorberen aan bijvoorbeeld materialen waarvan aanzuigslangen zijn gemaakt moeten de met een GC of GC-MS gemeten concentraties aldehyden vaak als indicatief worden beschouwd. Met deze methode worden de totale concentraties VOC s of aldehyden bepaald. De methode is met name geschikt als bekend is dat één stof uitsluitend of in overheersende mate aanwezig is of als de samenstelling van het mengsel stoffen in de lucht (enigszins) bekend is, zodat uit het meetsignaal een schatting kan worden gemaakt van de concentraties van afzonderlijke componenten. Met de FTIR analyser kan een beperkt aantal componenten specifiek gemeten worden (zie de beschrijving hierna). Detectielimiet. GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober

3 Beschrijving methoden voor tijdsgemiddelde metingen Passieve samplers Passieve samplers of badges bestaan uit een houder, een membraan en een geschikt adsorptiemedium. De badges worden gedurende enige tijd in de lucht opgehangen, waarbij de te meten componenten door het membraan diffunderen en op het adsorptiemedium worden afgevangen (passieve monstername). Na enige tijd worden de badges afgesloten, verwijderd en naar het lab vervoerd waar ze worden geëxtraheerd, gevolgd door analyse met een geschikte methode. De gemiddelde concentraties van de gemeten componenten worden berekend uit de analyseresultaten (gehalten op de sampler), de monsternameduur en een opnamesnelheid, die afhankelijk is van de component en het adsorbens. Bij commerciële samplers is de opnamesnelheid meestal door de fabrikant bepaald. Bij metingen in buitenlucht bedraagt de monsternametijd typisch één tot enkele weken. Passieve samplers worden met name gebruikt om concentraties vluchtige organische componenten te bepalen. Er zijn ook passieve samplers voor aldehyden, maar deze zijn nog niet uitvoerig getest op hun geschiktheid voor buitenluchtmetingen (zie voetnoot 5 bij het overzicht) 6. Actieve bemonstering op een medium Bij deze methode wordt met behulp van een pomp een luchtmonster genomen op een geschikt adsorptiemedium, bijvoorbeeld een actief-koolbuis, een Tenaxbuis, een (geïmpregneerd) filter of een impinger 7 gevuld met een absorptievloeistof. De lucht wordt direct of via een aanzuigslang over of door het medium gezogen. De te meten componenten worden op of in het adsorptiemedium afgevangen. Na monstername wordt het adsorptiemedium naar het lab vervoerd waar het wordt geanalyseerd. De monsternameduur varieert van circa 15 minuten tot maximaal 24 uur, afhankelijk van de te verwachten concentraties, technische faciliteiten en doel van de metingen (op welke grenswaarde wordt getoetst?). De gemiddelde concentraties van de gemeten componenten worden berekend uit de analyseresultaten, de monsternameduur en de monsternameflow. Vaak wordt een set van twee of meer aaneengeschakelde adsorptiebuizen, wasflessen of impingers gebruikt, waarbij de eerste dient als monsternamemedium en de tweede en volgende om eventuele doorslag te bepalen. Met deze methode kan, mits het juiste adsorptiemedium wordt gebruikt, een breed scala aan componenten worden bepaald, onder meer vluchtige organische componenten (adsorptiemedium: actief koolbuizen 8 ), aldehyden (adsorptiemedium: DNPH cartridges 9 ), fenolen en cresolen (adsorptiemedium: impingers gevuld met natriumhydroxide-oplossing) en H 2 S (adsorptiemedium: impingers gevuld met natriumhydroxide-oplossing). 6 Ook bestaan er passieve samplers om anorganische componenten als NO 2, NH 3 en SO 2 te meten, maar deze stoffen komen niet voor bij bodemsaneringen. 7 Een soort wasfles gevuld met een vloeistof. Hier wordt lucht doorheen geleid. De te meten stoffen worden in de vloeistof afgevangen. Na monstername wordt de vloeistof geanalyseerd. 8 Er zijn verschillende typen actief koolbuizen beschikbaar, waaronder ook speciale buizen voor zeer vluchtige stoffen zoals vinylchloride. 9 Een buisje gevuld met een drager dat is geïmpregneerd met DHPH (dinitrophenylhydrazine). De aldehyden uit de lucht reageren met DNPH tot zogenaamde derivaten, die na de monstername en extractie van de cartridge worden geanalyseerd. Hieruit worden de aldehydeconcentraties berekend. GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober

4 Beschrijving methoden voor momentane metingen Electrochemische cel Electrochemische cellen zijn eenvoudige sensoren om de concentratie van één specifieke gasvormige component in de lucht te meten. De te analyseren lucht diffundeert naar de cel in de sensor, waar een electrochemische reactie plaatsvindt waarna het ontstane spanningsverschil wordt omgerekend in de concentratie van de te bepalen component. De concentratie wordt afgelezen op een display. Met deze sensoren kan continu worden gemeten, waardoor ze met name geschikt zijn om momentane metingen te verrichten op de meest risicovolle plek en in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden. Op elke sensor kunnen alarmniveaus worden ingesteld, zodat de sensor een waarschuwingssignaal (continue fluittoon en knipperende lamp) geeft bij overschrijding van het alarmniveau. Als alarmniveau kan bijvoorbeeld de signaalwaarde worden gekozen. De meeste typen sensoren zijn uitgerust met een logger, waarmee de gemeten concentraties worden vastgelegd. Er zijn electrochemische cellen beschikbaar voor diverse, met name anorganische, gassen zoals voor H 2 S, HCN, NH 3, Cl 2, HCl, NO, NO 2 en SO 2. Slechts enkele van deze gassen zijn te verwachten bij bodemsaneringen. Een nadeel van de methode is de hoge detectielimiet, vaak in de orde van 1 ppm. Ook hebben de meeste sensoren last van kruisgevoeligheid van andere componenten dan de te meten verbinding. Deze kruisgevoeligheden zijn echter redelijk goed bekend en er kan bij de interpretatie van de metingen dus rekening mee worden gehouden. Een belangrijk voordeel is het grote gebruiksgemak. PID monitor De PID 10 monitor is qua werkwijze enigszins vergelijkbaar met de electrochemische cellen. Het meetprincipe verschilt echter. De lucht wordt met een interne pomp aangezogen en bestraald met UV-licht met een bepaalde energie. Verbindingen in de lucht met een ionisatiepotentiaal lager dan deze energiewaarde worden door dit licht geïoniseerd. Het spanningsverschil dat hierdoor ontstaat is een maat voor de concentratie aan ioniseerbare verbindingen in de aangezogen lucht. In het algemeen zijn dit de meeste vluchtige organische verbindingen. Met de PID monitor wordt dus meestal de totale concentratie vluchtige organische componenten gemeten. De concentratie wordt afgelezen op een display. Net als met de electrochemische cellen kan met de PID monitor continu worden gemeten, waardoor ze met name geschikt is om momentane metingen te verrichten op de meest risicovolle plek en in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden. Nadelen van de methode zijn de hoge detectielimiet in de orde van 1 ppm en het feit dat er geen specificieke stoffen mee gemeten kunnen worden. De methode is met name geschikt bij saneringen, waarbij uitsluitend of in overheersende mate één stof (een vluchtige organische component) vrijkomt of in situaties waarbij de samenstelling van het mengsel vluchtige organische componenten in de lucht redelijk bekend is. In het laatste geval zou uit het meetsignaal een schatting kunnen worden gemaakt van de concentraties van afzonderlijke componenten. Een praktischer benadering is om een signaalwaarde vast te stellen voor de totale hoeveelheid vluchtige organische componenten die bij de betreffende sanering 10 Photo Ionisation Detector GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober

5 vrijkomt, waarbij rekening wordt gehouden met de samenstelling van het mengsel (voor zover bekend) en de grenswaarden voor de meest risicovolle stof(fen) in het mengsel 11. Een belangrijk voordeel van de PID monitor is het grote gebruiksgemak. Meetbuisjes Meetbuisjes worden vaak gebruikt om een indicatie te krijgen van de concentratie van één stof of een groep stoffen. Met behulp van een handpomp wordt enkele malen lucht door het meetbuisje heen gezogen, waarna als de concentratie voldoende hoog is een verkleuring optreedt door reactie van de te meten stof met het reagens in het buisje. De concentratie is afhankelijk van de mate van verkleuring. Met de meetbuisjes kan uitsluitend een momentane meting worden verricht (geen monitoring). Deze meting moet dus regelmatig herhaald worden, als men tot doel heeft in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden. Het ligt voor de hand deze metingen te doen op momenten dat hoge concentraties worden verwacht, bijvoorbeeld als er net een hoeveelheid vervuilde grond uit de bodem wordt gehaald. Er zijn meetbuisjes beschikbaar voor diverse verbindingen zoals voor H 2 S, HCN, acrylonitril, vinylchloride, NH 3, Cl 2, HCl, formaldehyde en diverse vluchtige organische componenten. Belangrijke nadelen van de methode zijn de hoge detectielimiet vaak in de orde van 5 ppm en de geringe betrouwbaarheid, d.w.z. er kan alleen indicatief mee worden gemeten. Ook storing door andere componenten (kruisgevoeligheid) kan een rol spelen. Een belangrijk voordeel is het grote gebruiksgemak. FTIR spectrometer Met een FTIR 12 spectrometer kunnen concentraties van een breed scala aan gasvormige (organische, maar ook een aantal anorganische) componenten in lucht worden gemeten. De lucht wordt met een interne pomp aangezogen in een meetcel, waar ze met infrarood licht wordt bestraald. Een deel van het licht wordt door de te meten stof geabsorbeerd. Omdat de absorptie golflengte-specifiek is, kunnen met deze methode afzonderlijke componenten tegelijk worden gemeten, zij het dat slechts van enkele stoffen tegelijk een betrouwbare concentratie kan worden bepaald. De concentraties kunnen worden afgelezen en de meetwaarden worden ook vastgelegd met behulp van een logger. Met de FTIR spectrometer kan continu worden gemeten, waardoor ze met name geschikt is om momentane metingen te verrichten op de meest risicovolle plek en in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden. Met het instrument kunnen diverse gassen worden gemeten waaronder een aantal componenten die veel bij saneringen voorkomen (benzeen, tolueen, xylenen, styreen,1,2- dichlooretheen, trichlooretheen, fenol, cresolen, formaldehyde en HCN). Het instrument moet wel van tevoren worden gekalibreerd met ijkgassen van de te meten componenten. Sommige veelvuldig voorkomende componenten kunnen niet of onvoldoende nauwkeurig worden gemeten (onder andere vinylchloride en naftaleen). 11 Voorbeeld: Als bij een sanering diverse VOC s vrijkomen en bekend is, op basis van informatie over de gehalten in de te saneren grond en berekeningen met DIVOCOS, dat het percentage benzeen in het mengsel niet meer dan 10% bedraagt, kan een signaalwaarde worden gedefinieerd gelijk aan 10 maal de signaalwaarde voor benzeen. Een voorwaarde hierbij is uiteraard dat de andere stoffen in het mengsel een veel hogere grenswaarde hebben dan benzeen. 12 Fourier Transform InfraRed GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober

6 Een nadeel van de methode is de hoge detectielimiet die, afhankelijk van de stof, 0,1 tot 5 ppm kan bedragen. Ook verblinding door vocht en CO 2 kunnen soms een probleem vormen. Een ander nadeel is dat de bediening van het instrument een behoorlijke mate van deskundigheid vereist, zeker vergeleken met bijvoorbeeld de electrochemische cellen en de PID monitor. Mobiele GC of GC/MS (in combinatie met Tedlar bag) Met een mobiele GC of een GC/MS kunnen direct metingen van concentraties vluchtige componenten worden uitgevoerd. Met behulp van de interne pomp van het instrument wordt gedurende korte tijd (meestal enkele seconden) een luchtmonster genomen. De in dit monster aanwezige vluchtige componenten worden in een kolom gescheiden, gevolgd door bepaling van de concentratie met behulp van een PID, een FID 13, een ECD 14 of, bij een mobiele GC/MS, een ingebouwde massaspectrometer 15. Van belang is dat voorafgaand aan de metingen een geschikte kolom in het instrument wordt geïnstalleerd en dat het instrument wordt gekalibreerd met ijkgassen met bekende concentraties van de te verwachten componenten. Met de GC en GC/MS kan continu worden gemeten, waardoor ze geschikt is om momentane metingen te verrichten en in de gaten te houden of de signaalwaarde al dan niet wordt overschreden. Een nadeel van de methode is dat de monstername kort duurt, waarna gewacht moet worden tot de analyse is afgerond dit duurt meestal 15 tot 30 minuten voor een volgend monster kan worden genomen. Dit probleem kan worden ondervangen door met een pomp over langere tijd een luchtmonster te nemen in een Tedlar bag, waaruit door het instrument vervolgens een deelmonster wordt genomen. Op die manier kunnen gemiddelde concentraties over bijvoorbeeld 10 minuten worden gemeten. Met het instrument kunnen vele vluchtige organische componenten specifiek en op laag niveau in de orde van ppbs worden gemeten. Alleen zeer vluchtige stoffen zoals lichte alkanen kunnen niet worden bepaald. Een nadeel van de methode is dat de bediening van het instrument een grote mate van deskundigheid vereist. 13 Flame Ionisation Detector 14 Electron Capture Detector 15 Met de massaspectrometer kunnen ook eventuele onbekende (d.w.z. niet-verwachte) stoffen in de aangezogen lucht worden geïdentificeerd. GGD-richtlijn bodemsanering definitieve versie, oktober