Sonden mit geschütztem Filterrohren bestehen typischerweise aus einem kurzen Filterelement, das sich in einem verschlossenen, wasserdich-ten Schutzrohr befindet. Zur Probennahme wird die Sonde in die Zieltiefe getrieben, in der das Schutzrohr zurückgezogen wird, um das Filter-rohr freizulegen. Das Grundwasser tritt durch das Filterrohr in das Sondiergestänge oder spe-zielle Probennahmekammern ein. Alle Über-gänge entlang des Sondierstranges (Gewinde-übergänge an den Gestängen, Verbindungen an der Sonde) werden mit Dichtungsringen ab-gedichtet. Aufgrund des Aufbaus der Sonde kann eine Querkontamination nahezu ausge-schlossen werden, weshalb davon auszugehen ist, dass mit dieser Probennahmetechnik für den jeweiligen Tiefenbereich repräsentative Proben entnommen werden können. Allerdings ist das Probenvolumen durch die geringen Durchmes-ser bzw. durch die Größe der Probennahme-kammer limitiert. Diese Art der Sonden erlauben die Beprobung lediglich eines Tiefenintervalls pro Sondierung. Für die Probennahme selbst ist der Einsatz eines Entnahmegerätes erforderlich (Schöpfer, miniaturisierte Pumpen). Ausnahmen hiervon bilden beispielsweise der Hydropunch und der BAT-Sampler, die mit hydrostatischem Wasserdruck bzw. einem evakuiertem Luftröhr-chen arbeiten.
Anwendungsgebiet
⇒ alle Stufen einer Standortuntersuchung (orientierende, Detail- und Sanierungsuntersuchungen) sowie in begrenztem Maß auch zur Standortüberwachung bzw. zur Planung der Errichtung von Messstellen
Anwendungsgrenzen
⇒ allgemeine Anwendungsgrenzen gemäß Typenblatt "Direct Push-Technologien – allgemein"
⇒ nur geeignet in Kombination mit einem Gerät zur Grundwasserentnahme (Schöpfer, Pumpe), eine Ausnahme ist beispielsweise der BAT-Sampler. Hier wird mittels eines Vakuumröhrchens beprobt; eine weitere Ausnahme ist hier der HydroPunch, oberhalb der Filterstecke befindet sich eine Kammer mit Rückschlagventil, die durch hydrostatischen Wasserdruck gefüllt wird
⇒ aufgrund der kleinen Gestängedurchmesser bzw. der definierten Abmaße der Probennahme-kammern steht nur ein begrenztes Probenvolumen zur Verfügung
⇒ aufgrund einer weniger effektiven Filterung durch das Filterelement beim Einsatz dieser Sonden besteht häufig das Problem, dass sich nur Proben mit einem hohen Trübstoffanteil gewinnen las-sen; der Trübstoffanteil lässt sich reduzieren durch ausreichendes Klarpumpen oder durch den Einsatz von 'low-flow'-Probennahmetechniken, dies ist jedoch bei Verwendung von evakuierten Probennahmeröhrchen nicht möglich
⇒ der Trübstoffanteil wird zusätzlich durch schnell einströmendes Wasser beim Zurückziehen des
Fachinformation des LUGV Brandenburg, Nr. 18 Anhang 4.3.3.1; Blatt 2 - 4 Schutzrohres erhöht
⇒ bei temporärer Installation keine Wiederholungs-/Routinebeprobung möglich
Entwicklungs-/Erfahrungsstand
⇒ zahlreiche Sonden mit geschütztem Filterrohr sind ausgereift und kommen zum routinemäßigen Einsatz; Beispiele hierfür sind Geoprobe® Sampling Point SP15/16, Dual Tube Groundwater Pro-filer, Hydropunch® und BAT-Sampler
⇒ MINES und STAUFFER (1992) untersuchten die Ausgasungseffekte bei VOCs, die sich durch das Anlegen des Vakuums ergeben können. Ausgangspunkt hierzu war ein mit Mineralöl konta-miniertes Gelände. Bei Vergleichsmessungen rund um eine bestehende Grundwassermeßstelle herum und auch in der Messstelle mit der MK 2-Sonde und einem Teflonschöpfgerät, lieferte das BAT®-System durchgehend höhere Konzentrationen als der Schöpfer. In Florida wurden Ver-gleichsmessungen zwischen dem BAT®-System direkt im Boden und einer benachbarten, voll-verfilterten Grundwassermessstelle durchgeführt. Dabei wurde das System auf seine Eignung zur Erkundung von BTEX getestet. Mit dem BAT®-System wurden durchgehend höhere Kon-zentrationen als in der Messstelle erzielt, die nach dem Abpumpen des Standwassers mit einem Schöpfgerät beprobt wurde (MINES et al., 1993). ZEMO et al. (1994) berichteten, dass es durch die Verwendung dieser Technologie auf einem mit VOCs kontaminierten Gelände möglich war, bis zu 60 % der Untersuchungskosten einzusparen, da das zu entwickelnde Messstellennetz ef-fektiver geplant werden konnte. (STRUTYNSKY & SAINEY, 1990,1992; KUHLMEIER & STUR-DIVANT, 1992)
⇒ ASTM D 6724 Guide for the Installation of Direct-Push Ground-Water Monitoring Wells
⇒ ASTM D 6001 Guide for Direct Push Water Sampling for Geoenvironmental Investigations
⇒ Eine Aufstellung der einschlägigen Normen für die Grundwasserprobennahme befindet sich in LfU Bayern Merkblatt 3.8/6 Anlage 2: Normenverzeichnis
Tagesleistung
⇒ Die Abschätzung der Tagesleistung kann gemäß nachfolgender Gleichung erfolgen:
t
PN= t
EA+ t
U+ t
AP+ t
VAtPN - Gesamtzeit für die Entnahme einer Grundwasserprobe in min
tEA - Zeitaufwand für den Ein- und Ausbau der Probennahme- und Messtechnik in min tU - Zeitaufwand für das Umsetzen der Probennahme- und Messtechnik in min tAP - Zeitaufwand für das Abfüllen und Präparieren der Grundwasserprobe in min tVA - Zeitaufwand für die Vor-Ort-Analytik (falls vorgesehen) in min
Erforderliche bzw. zweckmäßige Verfahrenskombinationen in Abhängigkeit der Zielstellung
⇒⇒
⇒⇒ Die Anwendung erfordert eine Kombination mit anderen Geräten zur Grundwasserprobennahme (z.B. Schöpfer oder Pumpensysteme). Des Weiteren ist die Kombination mit Sonden zur Ermitt-lung geotechnischer oder geophysikalischer Parameter möglich (z.B. Messung von Profilen der elektrischen Leitfähigkeit anschließender Probennahme oder Cone Penetrometer Testing mit BAT-Probennahme während der Sondierung), bei Verwendung des Dual Tube Samplers ist vor der Grundwasserbeprobung eine Entnahme von Bodenproben möglich und zweckmäßig, da die Grundwasserbeprobung dadurch zielgerichteter erfolgen kann.
Fehlerquellen
(objektiv, subjektiv)⇒⇒
⇒⇒ mangelhafte Formulierung der Zielstellung
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⇒ nicht vorhandene Unterlagen oder Informationen (z.B. aus vorangegangenen DP-Sondierungen) zum lithologischen Aufbau des Untergrundes ("blinde" Probennahme, d.h. Unkenntnis bzgl. der lithologischen Beschaffenheit des Beprobungshorizontes)
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⇒
⇒
⇒ fehlende bzw. mangelhafte Leistungsbeschreibung mit Leistungsverzeichnis, einschließlich der darin zu fixierenden Vorgaben für die Probennahme, Prüfkriterien für die Abnahme der Leistun-gen sowie Angaben, was eintritt, wenn die Prüfkriterien nicht erfüllt werden.
Fachinformation des LUGV Brandenburg, Nr. 18 Anhang 4.3.3.1; Blatt 3 - 4
⇒
⇒
⇒
⇒ keine Vor-Ort-Kontrolle der auszuführenden Leistungen durch den Auftraggeber bzw. eines von ihm beauftragten Dritten
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⇒
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⇒ mangelhafte Dokumentation der Sondierung und Probennahme
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⇒ keine strikte Einhaltung der zu beprobenden Tiefenhorizonte
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⇒⇒ im Sondiergestänge befindliches Standwasser kann signifikanten Einfluss auf die zu untersu-chenden Substanzen haben, wenn diese sensitiv auf Kontakt mit Eisen reagieren (z.B. gelöster Sauerstoff, Redoxpotential, Spurenelemente); die Entnahmegeräte / Pumpen sollten in diesen Fällen direkt im Filterelement positioniert werden und mit nur geringen Entnahmeraten betrieben werden, um eine Absenkung des Standwassers in den Filterbereich zu vermeiden
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⇒ beim Hydropunch ist auf ausreichenden Wasserstand und damit verbunden ausreichenden hyd-rostatischen Wasserdruck über dem Probennahmepunkt zu achten
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⇒ Beeinträchtigung des Rückschlagventils des Hydropunchs durch Störpartikel führt zu Verlust der Probe
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⇒ bei direkter Beprobung durch das Gestänge erhöht ein Zusetzen der Filterstrecke die Wahr-scheinlichkeit, dass durch die Verschraubung des Gestänges Fremdwasser eintritt und die Pro-be somit verfälscht
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⇒⇒ abpumpen von Falschluft durch Undichtigkeiten im Gestänge
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⇒ Eindringen von Grundwasser an den Verschraubungen des Gestänges
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⇒ Wahl der Schläuche zur Probennahme
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⇒ Wechselintervalle der Schläuche bzw. Verwendung verunreinigter Schläuche
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⇒⇒ Durchgängigkeit von Filtermaterial und Schlauch
Qualitätskontrolle
Prüfkriterien
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⇒ Reihenfolge der zu beprobenden Sondierstellen
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⇒⇒ vor Freilegen des Filterelementes ist die Wasserdichtheit des Systems durch Lotung zu überprü-fen
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⇒ Abzupumpendes Wasservolumen
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⇒⇒ Verlauf der Milieukennwerte: Sauerstoffgehalt, Redoxspannung, pH-Wert, Temperatur, elektri-sche Leitfähigkeit, Trübung
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⇒ Dekontamination der Geräte (Weiterführende Hinweise zu Dekontamination in ASTM D 5088, D 5608, Parker und Ranney (2000)
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⇒⇒ Weiterführende Hinweise zu Qualitätssicherung in ASTM D 6001 – 05: Standard Guide for Direct Push Ground Water Sampling for Environmental Site Characterization
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⇒ Vergleichsproben
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⇒ Probenbehandlung (Kühlung, Transportzeit, Lagerungsdauer, Sonneneinstrahlung)
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⇒⇒ Prozessbezogene Prüfung des Verlaufes der Milieukennwerte
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⇒ Entnahme von Blindproben Dokumentation der Ergebnisse
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⇒ Installations- und Probennahmeprotokoll
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⇒ Dekontaminationsmaßnahmen
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⇒⇒ Auffälligkeiten
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⇒ unerwartete Ergebnisse
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⇒⇒ kein Wechsel des Feldpersonals (Vergleichbarkeit der Probennahme / Interpretationen) Erforderliche Zertifizierung und Qualifikation
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⇒ Akkreditierung nach DIN EN ISO 17025:2005 „Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien“
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⇒⇒ im Bergbaubereich: zusätzlich Teilnahmebestätigung über die erfolgreiche Teilnahme an dem Lehrgang „Montanhydrologisches Monitoring – Grundwasserprobennahme“
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⇒ wünschenswert: Fachkraft für Probenentnahme und Grundwassermessungen nach DIN EN 22475-1 „Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Probennahmeverfahren und Grund-wassermessungen“, Ehemals Bohrgeräteführer nach DIN 4021
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⇒⇒ für Probennahmen ist fundierte Sachkenntnis auf den Bereichen Geotechnik, Geologie, Chemie oder Umweltingenieurwesen, bzw. vergleichbare Qualifikation, und Sachverstand für qualitativ hochwertige Proben unerlässlich
Beispiele für Protokollierung der Ergebnisse
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⇒⇒ Probennahmeprotokoll (s. Anlage zum Anhang 4.3.3.1)
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⇒⇒ LfU Bayern Merkblatt 3.8/6 Anlage 3: Muster-Probenahmeprotokoll
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⇒ ASTM D 6089 Guide for Documenting a Ground Water Sampling Event
Literaturhinweise/Links
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⇒⇒ United States Environmental Protection Agency (2005): Groundwater Sampling and Monitorung with Direct Push Technologies
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⇒⇒ United States Environmental Protection Agency, Technology Innovation Program, Direct Push Technologies: Ground Water Samplers http://clu-in.org/char/technologies/dpgroundwater.cfm (Stand: 26.11.2008)
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⇒ Ohio Environmental Protection Agency (2005): Technical Guidance for Ground Water Investiga-tions, Chapter 15 Use of Direct Push Technologies for Soil and Ground Water Sampling - for Regulators, Chapter 5, Direct Push Technologies
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⇒ Mc Call, Wesley, David M. Nielsen, Stephen P. Rarrington, Thomas M. Christy (2006): Use of Direct Push Technologies in Environmental Site Characterization and Ground Water Monitoring.
In: David M. Nielsen, Practical Handbook of Environmental Site Characterization and Ground Water Monitoring, Ed. CRC Press, Boca Raton, Florida, S 381-392
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⇒ Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO) – Altlastenausschuss (2001): Arbeitshil-fen Qualitätssicherung Teil 2.2, Gewinnung von Boden, Bodenluft und Grundwasserproben
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⇒ Klaus Knödel, Gerhard Lange, Hans-Jürgen Voigt (2007), Environmental Geology: Handbook of Field Methods and Case Studies, Springer, Berlin
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⇒ David M. Nielsen and Gillian L. Nielsen (2007): The Essential Handbook of Ground Water Sam-pling, CRC Press, Boca Raton
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⇒ LfU Bayern Merkblatt 3.8/6: Entnahme und Untersuchung von Wasserproben bei Altlasten, schädlichen Bodenveränderungen und Gewässerverunreinigungen
Fachinformation des LUGV Brandenburg, Nr. 18 Anhang 4.3.3.1, Anlage 1; Blatt 1 - 2
Protokoll
Wasserprobennahme
Standort: Projekt:
Datum: Blatt-Nr.
Sondierstellenbezeichnung:
Sondierteam: 1. (Geräteführer) 2.
Vorhergehend beprobte Sondierstelle:
Witterung / Außentemperatur::
Endteufe: m u.GOK Rechtswert:
Anmerkung: Verlauf der Vorortparameter ist mit Uhrzeit einzutragen, beim Zeitpunkt der Probenahme ist die Probenbezeichnung einzutragen
Vorortparameter
Fortsetzung auf Rückseite Verluste / Bemerkungen:
Fachinformation des LUGV Brandenburg, Nr. 18 Anhang 4.3.3.1, Anlage 1; Blatt 2 - 2
Standort: Projekt:
Sondierstellenbezeichnung:
Datum: Blatt-Nr.
Anmerkung: Verlauf der Vorortparameter ist mit Uhrzeit einzutragen, beim Zeitpunkt der Probenahme ist die Probenbezeichnung einzutragen
Vorortparameter
pH Eh LF O2 T
Färbung, Trübung, Geruch Tiefe
[m u.
GOK]
Uhr-zeit
Vor- pump-menge
[ml] Beprobung
mV µS/cm mg/l °C
Proben- be-zeichnung
Beobach-tungen,
Vor-kommniss
e
Fortsetzung auf Protokoll-Blatt-Nr.
Fachinformation des LUGV Brandenburg, Nr. 18 Anhang 4.3.3.2