DE102010005070A1

DE102010005070A1 - Method for removal of liquid sample i.e. water, from natural compartments of natural aquatic system, involves inserting groundwater monitoring unit in two inches in liquid sample, where insertion of unit is limited in terms of water depth

Info

Publication number: DE102010005070A1
Application number: DE201010005070
Authority: DE
Inventors: Norbert 71296 Klaas; Bojan 72631 Skodic; Tobias 76227 Heitmann; Claus 01219 Nitsche
Original assignee: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT fur WASSERBAU; STUTTGART INST fur WASSERBAU, University of; Universitat Stuttgart Institut fur Wasserbau 70174
Current assignee: UNIVERSITAET STUTTGART INSTITUT fur WASSERBAU; STUTTGART INST fur WASSERBAU, University of; Universitat Stuttgart Institut fur Wasserbau 70174
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-21

Abstract

The method involves inserting groundwater monitoring unit in 2 inches in liquid sample i.e. water, where insertion of the unit is limited in terms of water depth. Sample volumes are freely selectable by choice of a sample reservoir and a control module. Change in sample constituents or concentration is avoided by using a closed sample containers filled with inert gas. An intake valve (2) and a sample reservoir (4) are provided in an extraction module, and the reservoir is filled and emptied by the punches, which are electrically controlled. An independent claim is also included for a device for removal of liquid samples from natural compartments of natural aquatic system.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, das es ermöglicht, Flüssigproben z. B. aus natürlichen Kompartimenten unter Beibehaltung des Drucks am Probennahmeort zu entnehmen und damit Verluste – insbesondere bei leichtflüchtigen oder redoxsensitiven Parametern – zu vermeiden.The invention describes a method that allows liquid samples z. B. from natural compartments while retaining the pressure at the sampling point and thus losses - especially in volatile or redoxsensitiven parameters - to avoid.

Stand der TechnikState of the art

Die Beurteilung und Überwachung der Qualität von natürlichen aquatischen Systemen beruht nach wie vor im Wesentlichen auf der Entnahme von Proben und deren Analyse in Laboratorien. Bei diesem Vorgang, dem anschließenden Transport der Proben und der erforderlichen Manipulation der Probe im Zuge der Probenvorbereitung besteht die Gefahr, dass leichtflüchtige Wasserinhaltsstoffe freigesetzt oder redoxsensitive Parameter in ihrer Erscheinungsform verändert werden und damit bei der Untersuchung nicht oder unvollständig erfasst werden. Die dadurch hervorgerufenen Minderbefunde und Verschiebungen im Substanzmuster können zu gravierenden Fehlinterpretationen bei der Beurteilung der Messergebnisse führen.The assessment and monitoring of the quality of natural aquatic systems continues to be based essentially on sampling and analysis in laboratories. During this process, the subsequent transport of the samples and the necessary manipulation of the sample in the course of sample preparation, there is a risk that volatile constituents of water may be released or redox-sensitive parameters changed in their appearance and thus not or incompletely detected during the examination. The resulting lower findings and shifts in the substance pattern can lead to serious misinterpretations in the assessment of the measurement results.

Zum Zweck der Verhinderung von Veränderungen von Wasserproben bei oder nach der Probennahme wurde im Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart ein pneumatisches Probennahmesystem entwickelt [ Reitmann, T. (2008): ”Besondere Probleme der Grundwasserprobennahme bei Altlasten”, Lehrgang für Probennehmer III, VEGAS Universität Stuttgart, 6.3.2008 ], das aber gravierende Nachteile aufweist. Mit dem beschriebenen Probennahmesystem werden die Proben am Ort der Probennahme in mitgeführte Headspace-Gläschen gefüllt. Dies limitiert den Anwendungsbereich auf Wassertiefen bis ca. 30 m, da bei höheren Drücken die Verschlussmembran eingedrückt wird. Des Weiteren bedingen unvermeidliche Undichtigkeiten der Pneumatik das Freisetzen von Gas in den Entnahmeraum, was zu unkontrollierten Veränderungen des Messobjekts führen kann. Außerdem ist das Systems fehleranfällig, da die Ventile, die das System steuern, manuell bedient werden müssen, wobei Fehlbedienungen nicht auszuschließen sind und die Reproduzierbarkeit eingeschränkt ist. Schließlich macht es die pneumatische Steuerung des Systems erforderlich, dass eine Druckgasflasche mit an den Probennahmeort transportiert werden muss, was die Handhabung stark erschwert und die Betriebsdauer einschränkt; darüber hinaus werden dadurch Probleme im Bereich der Arbeitssicherheit erzeugt.For the purpose of preventing changes in water samples during or after sampling, a pneumatic sampling system was developed at the Institute of Hydraulic Engineering of the University of Stuttgart [ Reitmann, T. (2008): "Particular problems of groundwater sampling in case of contaminated sites", course for sampler III, VEGAS University Stuttgart, 6.3.2008 ], which has serious disadvantages. With the described sampling system, the samples are filled at the place of sampling in entrained headspace vials. This limits the range of application to water depths of up to approx. 30 m, as the sealing membrane is pressed in at higher pressures. Furthermore, unavoidable pneumatic leaks cause the release of gas into the sampling chamber, which can lead to uncontrolled changes in the measurement object. In addition, the system is susceptible to errors, since the valves that control the system must be operated manually, with incorrect operation can not be excluded and the reproducibility is limited. Finally, the pneumatic control of the system requires that a compressed gas cylinder be transported to the sampling site, which makes handling much more difficult and limits the operating time; In addition, this creates problems in the area of occupational safety.

Aufgabenstellungtask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entnahme von Flüssig proben zu finden, das Verluste an flüchtigen Stoffen oder Veränderungen von redoxsensitiven Parametern im Hinblick auf eine spätere Untersuchung dieser Parameter vermindert.The invention has for its object to provide a method for taking samples of liquid to reduce the loss of volatile substances or changes of redoxsensitiven parameters with a view to a later investigation of these parameters.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise erfüllt, dass mittels eines speziellen, automatisierten Probennahmesystems Proben in beliebigen (nur durch die Kabellänge limitierten) Tiefen druckhaltend entnommen werden, die, nachdem das Probennahmesystem zum Probennehmer zurückgeholt wurde, in verschlossene Headspace-Gefäße abgefüllt werden. Diese Gefäße können direkt – ohne weitere Probenmanipulation – zur Analyse verwendet werden.This object is achieved according to the invention in such a way that by means of a special, automated sampling system samples in any (limited only by the cable length) depths pressure-retaining removed, which, after the sampling system was retrieved to the sampler, are filled into sealed headspace containers , These vessels can be used directly for analysis without further sample manipulation.

Vorteilhaft ist, dass das Probennahmesystem batteriebetrieben ist und der Entnahmevorgang automatisiert abläuft. Handhabungsfehler sind damit weitgehend ausgeschlossen und die Probenentnahme ist reproduzierbar.It is advantageous that the sampling system is battery-powered and the removal process is automated. Handling errors are thus largely excluded and the sampling is reproducible.

Vorteilhaft ist weiter, dass durch das Befüllen des Probengefäßes am Standort eine Tiefenunabhängigkeit erreicht wird.A further advantage is that depth filling is achieved by filling the sample vessel at the site.

Vorteilhaft ist schließlich, dass durch die Auslegung als elektronisches System die Nachteile des pneumatischen Betriebs umgangen werden. Das System ist nur durch ein Kabel mit der Steuerung verbunden, statt mit drei Druckluftleitungen. Dadurch wird auch an schlecht zugänglichen Probennahmeorten wie Grundwassermessstellen der parallele Betrieb von Unterwasserpumpen zur Erzeugung eines Strömungsfeldes möglich, wodurch eine tiefenorientierte Entnahme erreicht werden kann. Weiter wird der Eintrag von Gasen in das zu beprobende Medium ausgeschlossen und damit verbundene Veränderungen ausgeschlossen sowie sicherheitstechnische Probleme unterbunden.Finally, it is advantageous that the design of the electronic system avoids the disadvantages of pneumatic operation. The system is connected to the controller by only one cable instead of three compressed air lines. As a result, the parallel operation of underwater pumps for generating a flow field is possible even at poorly accessible sampling sites such as groundwater measuring points, whereby a depth-oriented extraction can be achieved. Furthermore, the entry of gases into the medium to be sampled is excluded and the associated changes excluded and safety-related problems prevented.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel und den nachstehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail by an embodiment and the following drawings. It shows

das Gesamtsystem mit Steuermodul, Verbindungskabel und Entnahmemodul. the complete system with control module, connection cable and removal module.

das Entnahmemodul mit Aufnahme des Probengefäßes (1), Einlassventil (2), Probenreservoir mit Stempel (3), Klappmechanismus zur Erneuerung des Probenreservoirs (4) und Gehäuse des Schrittmotors zur Bewegung des Stempels (5) sowie das Anschlusskabel. the removal module with receptacle of the sample vessel ( 1 ), Inlet valve ( 2 ), Sample reservoir with stamp ( 3 ), Folding mechanism for renewing the sample reservoir ( 4 ) and housing of the stepping motor for moving the punch ( 5 ) as well as the connection cable.

eine Detailansicht des Klappmechanismus und der Aufnahme für das Probenreservoir. a detailed view of the folding mechanism and the receptacle for the sample reservoir.

die Aufnahme für das Probengefäß beim Befüllvorgang mit Probengefäß und Deckel, Halterung für Probengefäß (geöffnet) und Probenauslass mit Kanüle. the receptacle for the sample vessel during the filling process with sample container and lid, holder for sample container (opened) and sample outlet with cannula.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Reitmann, T. (2008): ”Besondere Probleme der Grundwasserprobennahme bei Altlasten”, Lehrgang für Probennehmer III, VEGAS Universität Stuttgart, 6.3.2008 [0003] Reitmann, T. (2008): "Special problems of groundwater sampling in case of contaminated sites", course for sampler III, VEGAS University Stuttgart, 6.3.2008 [0003]

Claims

Verfahren zur Entnahme von Flüssigproben unter Beibehaltung des Drucks am Probennahmeort.Method for taking liquid samples while maintaining the pressure at the sampling site.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe tragbar und autark (ohne zusätzliche Versorgung durch Energie oder sonstige Medien) ausgelegt ist.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that it is portable and self-sufficient (without additional supply by energy or other media) is designed.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe in 2 Zoll Grundwassermessstellen einsetzbar ist.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that it can be used in 2 inch groundwater measuring points.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz derselben im Hinblick auf die Wassertiefe nur durch die Kabellänge limitiert ist.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the use of the same in terms of water depth is limited only by the cable length.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenvolumina durch Wahl des Probenreservoirs sowie per Steuermodul über den Stempelhub frei wählbar sind.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the sample volumes are freely selectable by selecting the sample reservoir and by control module on the Stempelhub.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung von verschlossenen (ggf. mit Inertgas befüllten) Probengefäßen eine Veränderung der Probeninhaltsstoffe oder deren Konzentration vermieden wird.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the use of sealed (possibly filled with inert gas) sample vessels, a change in the sample ingredients or their concentration is avoided.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl von laborkompatiblen Probengefäßen (z. B. für die Dampfraumanalyse) auf eine Probenvorbereitung im Labor verzichtet werden kann.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that it is possible to dispense with sample preparation in the laboratory by choosing laboratory-compatible sample vessels (eg for the vapor space analysis).

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entnahmemodul (siehe ) – bestehend aus einem Einlassventil, einem Probenreservoir, dessen Befüllung und Entleerung mittels eines Stempels, welcher elektrisch bewegt wird, gesteuert werden kann sowie einer Aufnahme für ein Probengefäß (siehe Detailzeichnungen) zum Entnahmeort gebracht wird und das Probenreservoir nach mehrmaligem Spülen mit der zu beprobenden Flüssigkeit druckhaltend befüllt wird.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that a removal module (see ) - consisting of an inlet valve, a sample reservoir, the filling and emptying by means of a punch, which is moved electrically, can be controlled and a receptacle for a sample vessel (see detailed drawings) is brought to the sampling and the sample reservoir after repeated rinsing with the to be sampled Liquid is filled pressure-retaining.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Anspruch 2 genommene Flüssigprobe druckhaltend zum Standort des Probennehmers geholt wird und dort in ein verschlossenes Probengefäß nach Einsetzen desselben in die vorgesehene Aufnahme – ohne Außenkontakt – überführt wird.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the liquid sample taken according to claim 2 is pressure-retaining fetched to the location of the sampler and there in a sealed sample vessel after insertion of the same in the intended recording - without external contact - is transferred.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System elektrisch betrieben ist und die Befüllung des Reservoirs mittels eines Steuermoduls automatisiert wird.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the system is electrically operated and the filling of the reservoir is automated by means of a control module.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllvorgang in das Probengefäß nach Einsetzen des Probengefäßes in die vorgesehene Aufnahme, wobei eine Kanüle die Membran des Probengefäßes durchsticht, am Standort des Probennehmers über das Steuermodul automatisiert vorgenommen wird.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that the filling process in the sample vessel after insertion of the sample vessel in the provided receptacle, wherein a cannula pierces the membrane of the sample vessel is made automated at the location of the sampler via the control module.

Vorrichtung zum Durchführen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kanüle als auch das Probenvorratsgefäß im Feld problemlos ausgetauscht werden können.Device for carrying out according to claim 1, characterized in that both the cannula and the sample storage vessel in the field can be easily replaced.