TECHNIEKSHEET

Onderzoekstechniek: Membrane Interface Probe (MIP)

Versie: November 2016

[Naar zoekapplicatie]

Samenvattende omschrijving techniek (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Het MIP-systeem bestaat uit een sonde die met een sondeersysteem in de bodem wordt gedrukt tot een bepaalde diepte. Daar wordt de bodem verwarmd. Vluchtige organische componenten (VOC's) worden daarmee gemobiliseerd en diffunderen door een semi-permeabel membraan naar een ontrekkingssysteem met een draaggas. Vervolgens wordt het draaggas met daarin aanwezige verontreinigingen bovengronds on-site geanalyseerd.

Algemene informatie (gebaseerd op informatie van techniekaanbieder)

Naam

Membrane Interfase Probe (MIP)

Meeteenheid en parameter

p.p.m.

EnISSA MIP: μg/l

Bodemfase

Aard techniek

Plaats van toepassing

Detectiewijze

Toepasbaar in afzonderlijke lagen

Minimale dikte laag:

10 cm

Bodemtypen waarvoor techniek geschikt is

Landbodem/waterbodem

Stap in keten van dataverzamelen

Moment van beschikbaarheid resultaten

Ontwikkelingsfase techniek

Wijze van inkopen

Algemene omschrijving uitvoeringswijze

Middels verdringing (sondering) wordt de sonde in de bodem gedrukt, in de bodem worden mobiele verontreinigingen ingevangen en naar een bovengronds meetsysteem gevoerd. De meetresultaten zijn na on-site meting direct digitaal beschikbaar.

Werkingsprincipe

De MIP-probe bestaat uit een hydrofoob, semi-permeabel membraan direct boven de standaard sondeerconus. Het membraan is ingebouwd in een verwarmingsblok dat tijdens het sonderen de omgeving van het membraan verhit tot circa 80 à 130º Celsius (afhankelijk van het MIP-systeem). Deze hitte verhoogt de diffusiesnelheid van de vluchtige organische componenten nabij het membraan en de concentratieverschillen creëren een drukgradiënt die er voor zorgt dat deze oplosmiddelen door het membraan in de gasstroom diffunderen. Eenmaal door het membraan worden de VOCl’s getransporteerd door een interne gasstroom naar de bovengrondse detectoren. De gevoeligheid en de detectielimiet van de traditionele MIP-methode voor een component verschilt naar gelang welke detector wordt gebruikt. De meest gebruikte detectoren zijn:

• "Dry Electrolytic Conductivity Detector" (DELCD): het principe van de DELCD berust op oxidatie van gechloreerde koolwaterstoffen waarbij ClO2 gevormd wordt. Bij hoge temperaturen wordt ClO2 elektrisch geleidend zodat meting van de geleidbaarheid informatie geeft over het aandeel gechloreerde koolwaterstoffen in de gasstroom. Bij recentere systemen werd de DELCD detector vervangen door een XSD detector welke een stabielere basislijn geeft;
• "Photo Ionisation Detector" (PID): het meetprincipe van de PID-detector is gebaseerd op ionisatie van de moleculen door middel van UV-licht. De ionen welke tijdens de ionisatie van de koolwaterstoffen gevormd worden veroorzaken een elektrische stroom welke opgemeten kan worden met elektroden;
• "Flame Ionisation Detector" (FID): ook het principe van de FID berust op ionisatie van de koolwaterstoffen. In tegenstelling tot de PID gebeurt de ionisatie niet door middel van UV-licht maar wel door een vlam. Door opmeten van de elektrische stroom tussen twee elektroden kan een relatieve concentratie bepaald worden.

Voor de detectie van VOCl wordt doorgaans een combinatie van deze drie detectoren gebruikt. Zo zal de FID de aanwezigheid van gechloreerde koolwaterstoffen en aromatische koolwaterstoffen opsporen. Componenten, zoals BTEX en sommige gechloreerde koolwaterstoffen (onverzadigde), zoals chloorethenen, met een ionisatie potentiaal kleiner dan 10,2 eV worden gedetecteerd door PID. De DELCD is gevoelig voor de aanwezigheid van gechloreerde en gebromeerde verbindingen (e.g. VOCL: PER, TRI, cis-1,2-dichlooretheen, vinyl chloride,…).

Het EnISSA-MIP systeem verschilt van het klassieke MIP-systeem in de gebruikte detector. Naast een PID-detector wordt hier tevens gebruik van een online GCMS met snelle analyse methode (ca. 1 min). Dit laat toe per 30 cm diepte een GCMS-analyse uit te voeren zonder daarbij in te boeten in sondeersnelheid. Met de GCMS meting kunnen de componenten worden geïdentificeerd en mits een kalibratie van gekende oplossingen kan een semi kwantitatief resultaat (µg/L) over de gehele diepte voor elke component worden bekomen.

Punt / lijnmeting / volumemeting

Technische specificaties

(w.o. nauwkeurigheid)

- Klassieke MIP-systeem: gechloreerde verbindingen in de concentratie range 1.000 – 5.000 μg/l). Mits modificaties aan de detector en een discontinue sondering (30 sec wachttijd per meting) zijn concentraties tot 100 a 250 μg/l meetbaar. Merk op dat de gebruikte detectoren som-detectoren zijn en de gevoeligheid van het klassiek MIP-systeem sterk afhankelijk is van de te meten component.

- Detectiegrens EnISSA MIP 10-20 µg/l.

Typisch dieptebereik

Afhankelijk van

dieptebereik sondering

Tijdeigenschappen

Kortdurende meting (enige minuten)) die op meerdere diepten kan worden herhaald.

Meetsnelheid

60 tot 150 meter bodemprofiel per dag.

Presentatie resultaten

Gemeten gegevens als functie van de diepte: bodemopbouw, respons detectoren, temperatuur membraan.

EnISSA MIP: profiel per geanalyseerde component.

Kosten

Enkele duizenden euro’s per meetdag.

Trends en ontwikkelingen

Door de sonde te drukken in plaats van te hameren wordt het basissignalen van de sonde stabieler en de detectiegrens verlaagd.

Verwarmde “trunkline” waardoor het risico van een “cold-trap” in de leiding reduceert.

De EnISSA-MIP-methode maakt het mogelijk het bodemprofiel en de verontreiniging zowel kwantitatief als kwalitatief in kaart brengt tot op 1/3 van het niveau van de bodemsaneringsnormen. Met deze methode worden de twee grote tekortkomingen van de traditionele MIP-probe met FID, DELCD en PID detector opgelost:

• FID, DELCD en PID zijn somdetectoren en leveren daarom geen informatie op over individuele componenten.
  Met de EnISSA methode kan dit wel;
• De detectielimieten van FID, DELCD en PID detectoren liggen tot 10x hoger dan de bodemsaneringsnormen zodat deze detectoren enkel geschikt zijn voor brononderzoek en niet voor pluimafperking.
  Dee EnISSA MIP kan de individuele componenten tot op ppb niveau kwantificeren. Met de EnISSA MIP kan daarom zowel de bron als pluim kwalitatief en kwantitatief worden afgeperkt tot onder de bodemsaneringsnormen.

Illustratie

[Figuur]

Gebruikersinformatie (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Beschikbaarheid

Wordt techniek vaak toegepast?

Onderzoeksfase waarin techniek toepasbaar is

Verificatiemetingen / ijkmetingen

Veel gebruikte toepassing in praktijk

Screening tool bij nadere onderzoeken om de bron en de pluim (EnISSA-MIP) in kaart te brengen.

Gezien het dieptebereik wordt MIP nog wel eens toegepast voor het in kaart brengen van verontreinigingen die zaklagen (DNAPL) vormen (maar geeft geen directe indicatie van de aanwezigheid van zaklagen).

Geschiktheid

Geschikt voor elke grondsoort, zonder harde obstakels. Zowel verzadigde als onverzadigde bodems.

De locatie moet bereikbaar zijn voor het voertuig waarmee de sonde wordt gedrukt.

Alleen geschikt voor het detecteren van vluchtige verbindingen en zaklagen.

De methode levert een betrouwbaar beeld, maar controlemonsters zijn vereist.

Praktijkervaringen in Nederland

De methode wordt regelmatig in Nederland toegepast.

De verwarmingscapaciteit van de sonde speelt een rol in het bereiken van een zo constant mogelijke temperatuur. Deze temperatuur heeft invloed op de waargenomen concentratie. Er zijn oude systemen in omloop die een kleinere capaciteit hebben en in bepaalde situaties (sterk doorlatende afzettingen) niet voldoende verwarmen. Dit heeft grote gevolgen voor de detectiegrens. Daarnaast slijt het diffusiemembraan en is vervanging een deels subjectieve keuze. Langere tijd stilzetten van de sonde kan leiden tot een concentratie-daling als gevolg van uitputting van de directe omgeving (langere diffusie-afstanden).

“Do's“

- Tijdens het sonderen zijn de resultaten beschikbaar. Dit maakt bijsturen van het onderzoek tijdens uitvoering mogelijk. Ook kan de einddiepte tijdens de uitvoering worden bijgestuurd op basis van de resultaten van de verontreinigingsparamters of bodemopbouw.

- Voor dit laatste is de MIP-sensor is te combineren is met andere metingen waarbij de bodemopbouw in beeld wordt gebracht; bijv. de elektrische bodemweerstand, conusweerstand of de hydraulische bodemdoorlaatbaarheid (zie HPT meting).

- Gezien de complexiteit van vele verontreinigingen met gechloreerde solventen is een High Resolution Site Characterisation (HRSC) aanpak aangewezen. Een screeningsmethode zoals MIP is geschikt om dergelijke hoge resolutie data te verzamelen.

“Don'ts “

Hoge concentraties kunnen de detectiegrens verhogen voor onderliggende lagen.

Ook geschikt voor

-

Achtergrondinformatie / Links

Bodemstandaard

-

Literatuur

‘Tien jaar toepassing van de Membrane Interphase Probe (MIP): een evaluatie’ door Ilse van Keer, Kaat Touchant en Danny Wilczek, Bodem nummer 1 februari 2008.

Reactie op ‘Tien jaar toepassing van de Membrane Interphase Probe (MIP): een evaluatie’ door R. Stuut, Bodem nummer 3 juli 2008.

SKB-project: SV-405, DC-project: 05.02.05, “Demonstratie en Kennisoverdracht Innovatieve meettechnieken’ oktober 2003.

Application of the membrane interphase probe (MIP): an evaluation, R. Bronders, I. van Keer, K. Touchant, G. Vanermen, D. Wilczek, Soil Sediments (2009).

Rijkswaterstaat environment : CityChlor Pilootonderzoek EnISSA MIP

Hyperlinks (internet)

Environmental Protection Agency: Site Characterization Technologies for DNAPL Investigations

Environmental Protection Agency: High Resolution Site Characterization for Groundwater Short Course

Milieusondering (1)

Milieusondering(2)

TU Delft

www.EnISSA.com