Kontaminirano zemljište i vitalna uloga prijenosnih PID detektora

Prijenosni fotoionizacijski detektori (PID) postali su važan alat u upravljanju mnogim projektima sanacije zagađenog zemljišta, a sljedeći članak objasnit će razloge njihove popularnosti, unatoč izazovima koje predstavlja rad na terenu. Mjesta za sanaciju često predstavljaju uzorke tla s visokom postotkom vlažnosti, što ometa očitanja mnogih PID-ova, pa će ovaj članak također objasniti kako su instrumenti tvrtke Honeywell u potpunosti eliminirali ovaj problem.

Uvod

Zemljište se definira kontaminiranim kada je onečišćeno tvarima koje uzrokuju ili mogu uzrokovati značajnu štetu ljudima, imovini, zaštićenim vrstama, površinskim ili podzemnim vodama. Većinu onečišćenja uzrokuju postojeće ili prethodne ljudske aktivnosti kao što su industrijski procesi i rudarstvo, loše gospodarenje otpadom, neodržive poljoprivredne prakse, nesreće, izlijevanja, curenja i učinci oružanih sukoba. Zagađenje također ne poznaje granice, sa zagađivačima koji se šire atmosferom te kroz kopnene i vodene ekosustave.

Tipični zagađivači uključuju teške metale, azbest, radioaktivne tvari, ulja, goriva, katran, kemikalije poput otapala i širok raspon plinova. Stoga postoji više tisuća različitih onečišćivača, a sofisticirane laboratorijske analitičke tehnike mogu se koristiti za kvantificiranje koncentracija uzoraka. Međutim, laboratorijsko testiranje je skupo i izaziva značajna odstupanja, pa je uobičajena praksa da se koriste uređaji za monitoring na terenu kako bi se ubrzao proces procjene kontaminacije i smanjio broj i trošak uzoraka koji zahtijevaju laboratorijsku analizu. Obično je potrebno da terensko ispitivanje bude potkrijepljeno potvrdnim uzorkovanjem i laboratorijskom analizom.

Alati za pregled na terenu pomažu u brzom i isplativom identificiranju kontaminiranih područja.

Kontaminacija ugljikovodicima

Kontaminacija ugljikovodicima često se susreće prilikom istraživanja na lokacijama, gdje povišene koncentracije nafte i naftnih ugljikovodika u sustavima tla i podzemnih voda predstavljaju rizik za ljudsko zdravlje i okoliš. Onečišćenje ugljikovodicima stoga je jedan od najčešćih oblika onečišćenja, što objašnjava zašto su prijenosni fotoionizacijski detektori (PID) najčešće korišteni alat u pregledu i karakterizaciji potencijalno kontaminiranih mjesta.

Značajnije skupine ugljikovodika koje ili ukazuju na onečišćenje na bazi nafte ili predstavljaju značajnu opasnost za ljudsko zdravlje ili okoliš su BTEX (benzen, toluen, etilbenzen i ksileni) i PAH (policiklički aromatski ugljikovodici).

Prijenosni PID-ovi mogu se koristiti za ispitivanje zraka koji okružuje potencijalno kontaminirani uzorak ili se uzorak vode ili tla može staviti u epruvetu, staklenku ili vrećicu za uzorke tako da VOC može ispariti i akumulirati. PID se tada može upotrijebiti za ispitivanje prostora iznad spremnika za uzorak. Ovo je koristan test primjerice za uzorke vode koji su možda bili kontaminirani curenjem podzemnih spremnika za skladištenje. VOC kao što je metil terc butil eter (MTBE) visoko su topljivi u vodi i stoga su izuzetno pokretljivi i sposobni zagaditi velike količine vode kao što su vodonosnici. Miris se može otkriti iz vode onečišćene ugljikovodicima, ali subjektivne procjene poput ovih treba potvrditi PID mjerenjima. Stoga je rana identifikacija ključna jer sanacija podzemnih vodnih resursa može biti problematična i skupa.

Zašto koristiti prijenosne PID-ove?

Prijenosni PID-ovi obično se primjenjuju u svakoj fazi projekta sanacije zagađenog zemljišta. To uključuje preliminarne procjene rizika koje uključuju posjete lokaciji radi definiranja ciljeva projekta i utvrđivanja izvora, putova, receptora i povezanosti zagađivača. Prijenosni PID-ovi se također koriste tijekom naknadnih istraživanja lokacije za procjenu rizika korištenjem podataka specifičnih za lokaciju i za usavršavanje konceptualnog modela.

Prilikom rada na terenu, operateri strojeva, poput kopača i opreme za sanaciju, moraju znati je li uzorak kontaminiran ili ne. Precizno analitičko mjerenje često nije potrebno za tekuće operativne svrhe. Sve što je potrebno je brza indikacija jesu li prisutne značajne razine VOC-a, tako da operater može donijeti odluku, primjerice gdje vršiti iskop. Slično tome, potrebna je brza indikacija kontaminacije kada se poduzima sanacija na licu mjesta – za uzorke i prije i nakon postupka.

Važno je naglasiti da prijenosni PID-ovi ne zamjenjuju laboratorijsku analizu; oni nadopunjuju takav rad i pomažu u smanjenju troškova, kašnjenja i rada uključenog u analizu prikupljenih uzoraka. Također je važno napomenuti da prikupljanje i transport uzoraka za analizu VOC u laboratoriju uključuje stroge postupke kako bi se osiguralo da razine VOC ne nestanu prije analize. Unatoč tome, potrebna je analiza u akreditiranom laboratoriju za propisani broj uzoraka kako bi se pokazalo da je lokacija usklađena s pripadajućom dozvolom.

Postoje razne alternativne metode, kompleti za testiranje i instrumenti za mjerenje VOC na licu mjesta, ali većina njih je ili skupa, glomazna, neprenosiva, dugotrajna ili previše specifična za ciljanu vrstu. Plamenoionizacijski detektori (FID) također reagiraju na širok raspon VOC, uključujući alkane, ali to uključuje metan (PID ne reagira na metan) koji je često prisutan u tlu iz razloga koji nisu povezani s onečišćenjem. Također, FID-ovi zahtijevaju izvor paljenja kao što je vodik, što ih čini manje prikladnima za rad na terenu.

Glavne prednosti prijenosnih PID-ova su:

• Brzi odziv
• Osjetljivost na stotine VOC uključujući BTEX i PAH
• Vrlo osjetljiv. Sa širokim rasponom
• Relativno niska cijena
• Jednostavan za korištenje od strane neobučenog osoblja
• Na baterije i prenosiv
• Dostupne su različite lampe za ciljanje specifičnih skupina spojeva

Ističući važnost PID-ova u mjerenju ugljikovodika, CONCAWE, ekološka istraživačka skupina koja se sastoji od mnogih vodećih svjetskih naftnih kompanija, objavila je 2021. izvješće pod naslovom „Pregled terenskih analitičkih tehnika, uređaja i kompleta za određivanje naftnih ugljikovodika u tlu ‘. Izvješće zaključuje: „Važno je priznati da trenutačno ne postoji niti jedna terenska analitička tehnologija koja omogućuje određivanje i kvantificiranje cjelokupnog raspona naftnih ugljikovodika u tlu i stoga kombinacija analitičkih tehnologija (tj. kombiniranje PID-a s vis-NIR ili GC-MS s vis-NIR) ima potencijal ponuditi robusniji pristup u kvantificiranju naftnih ugljikovodika u tlu pružajući veću točnost predviđanja.”

PID-ovi se također koriste tijekom hitnih situacija koje nastaju kada dođe do onečišćenja tla zbog curenja ili izlijevanja ugljikovodika. Na primjer, izbor osobne zaštitne opreme temelji se na identifikaciji opasnosti ili potencijalnih opasnosti, mogućim putovima izlaganja i učinku opreme koja predstavlja prepreku tim opasnostima. Važnost praćenja tijekom inicijalnog ulaska na gradilište je uspostavljanje sigurnosnih zona na gradilištu. Potom se provodi periodično praćenje kako bi se osiguralo da se nove opasnosti odmah prepoznaju i da se provedu odgovarajuće kontrole kako bi se zaštitile osobe i obližnje zajednice.

Uklanjanje smetnji zbog prisutnosti vlage

Desetljećima su korisnici prijenosnih PID instrumenata podnosili nepouzdana mjerenja svojih instrumenata zbog visokih razina vlažnosti koje često postoje na licu mjesta i u prostoru iznad uzorka tla. To je bio izvor goleme frustracije, ali široki raspon odziva i osjetljivost PID-ova učinili su ih važnim alatom u istraživanju lokacije i radu na uzorkovanju.

Razvijena su brojna rješenja koja uključuju suzbijanje ili kompenzaciju vlage, ali sva ona imaju značajna ograničenja:

• Senzor vlažnosti – oni obično imaju sporiji odziv od samog PID senzora što uzrokuje driftanje očitanja
• Desikantna cijev – one usporavaju i smanjuju odziv PID senzora, a osim toga ih treba zamijeniti s vremena na vrijeme što povećava troškove
• Povećanje vlažnosti kalibracijskih plinova – ovo funkcionira samo pri jednoj razini vlažnosti i više nije točno kada se postotak vlažnost promijeni

Važno je da niti jedno od ovih ‘rješenja’ ne rješava lažno pozitivna očitanja pri visokim razinama vlažnosti. Razvijeno je patentom zaštićeno rješenje za visok stupanj vlažnosti, koje uključuje dodavanje treće elektrodne barijere unutar PID senzora. Time se prevladava mogućnost netočnih visokih očitanja djelujući kao vodljiva barijera, čime se sprječava pretjerani protok struje uzrokovan prisutnošću visokih, pa čak i kondenzacijskih, razina vlage.