Stabiele-isotopen analyse
TECHNIEKSHEET Onderzoekstechniek: Stabiele-isotopen analyse |
Versie: November 2016 |
||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
Samenvattende omschrijving techniek (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert) |
|||||||||||||||||||||||
Bepaalde verontreinigingen breken af in de bodem. Bij deze (microbiologische) afbraak worden verbindingen die lichtere isotopen bevatten eerder en sneller afgebroken dan verbindingen met zwaardere isotopen. Iedere specifieke component in de verontreiniging heeft een bepaalde verhouding tussen deze isotopen (isotopenratio). Deze verhouding is te meten. Uit veranderingen in deze verhouding is af te leiden of, en in welke mate, afbraak heeft plaatsgevonden (isotopenfractionering). Als in een verontreiniging relatief veel zware isotopen aanwezig zijn ten opzichte van het uitgangsmateriaal, is dat een indicatie dat veel afbraak is opgetreden. Deze methode is geschikt voor nagenoeg alle componenten in de bodem die met een gaschromatograaf gedetecteerd kunnen worden (bijv. chloorhoudende oplosmiddelen, benzeen en MtBE). |
|||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
Algemene informatie (gebaseerd op informatie van techniekaanbieder) |
|||||||||||||||||||||||
Naam |
Stabiele-isotopen analyse. |
||||||||||||||||||||||
Meeteenheid en parameter |
Verhouding 13C/12C (koolstof) of 1H/2H (waterstof). |
||||||||||||||||||||||
Bodemfase |
Grond |
Grondwater |
Poriënwater |
Puur product |
Bodemlucht |
||||||||||||||||||
Aard techniek |
Fysisch |
Geofysisch |
Chemisch |
Biologisch |
I.c.m. Sondering |
Probe/ Sensor |
Overig |
||||||||||||||||
Plaats van toepassing |
In situ |
On site |
Aan maaiveld |
Boven maaiveld/in de lucht |
Off site |
||||||||||||||||||
Detectiewijze |
Boren / steken |
Verdringing / sonderen |
Tomografie |
Off site meting |
Meting op maaiveld / waterbodem |
Meting aan oppervlakte open water |
|||||||||||||||||
Toepasbaar in afzonderlijke lagen |
nee |
ja |
Minimale dikte laag: n.v.t. |
||||||||||||||||||||
Bodemtypen waarvoor techniek geschikt is |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||||||||||||||||
Landbodem/waterbodem |
Landbodem |
Waterbodem |
|||||||||||||||||||||
Stap in keten van dataverzamelen |
a- Aanloop |
b- Boren / penetreren / instr.plaatsing |
c- Monstername |
d- Meten |
e- Dataverzamelen en evalueren |
f- Bodem informatie |
|||||||||||||||||
Moment van beschikbaarheid resultaten |
In het veld zijn meetresultaten beschikbaar |
Nabewerking / interpretatie off site nodig |
|||||||||||||||||||||
Ontwikkelingsfase techniek |
Demonstratiefase |
Verbredingsfase |
Routinematig toegepast |
||||||||||||||||||||
Wijze van inkopen |
Als dienst |
Als product |
Als apparaat |
||||||||||||||||||||
Algemene omschrijving uitvoeringswijze |
Door de verschuiving in de isotopenratio te registreren valt af te leiden of, en in welke mate, afbraak heeft plaatsgevonden. Bij componenten waar geen isotopenfractionering optreedt kan dit gebruikt worden om de verontreiniging te correleren aan specifieke bronnen (bronherkenning). De werkwijze is in feite een chemische analyse op een water of luchtmonster, uitgevoerd met een gaschromatograaf, met massaspectometrie, aan gekoppeld. |
||||||||||||||||||||||
Werkingsprincipe |
Alle koolstof bestaat van nature uit twee koolstofisotopen. Bij afbraakprocessen van o.a. chloorhoudende oplosmiddelen worden moleculen die een 13C atoom bevatten langzamer omgezet dan die alleen uit 12C bestaan. Dit proces wordt isotopenfractionering genoemd en geldt ook voor andere atomen als waterstof (1H/2H) en chloor (35Cl/37Cl). Ook chemische reductie van chloorhoudende oplosmiddelen en anaërobe oxidatie van Cis en vinylchloride werken fractionerend. Omdat andere, niet destructieve processen, zoals verdunning, verdamping en binding aan de bodem geen fractionerend effect hebben, vormt isotopenfractionering doorslaggevend bewijs voor het optreden van afbraak. |
||||||||||||||||||||||
Punt / lijnmeting / volumemeting |
Puntmeting |
Lijnmeting (verticaal) |
Lijnmeting (horizontaal) |
Oppervlaktemeting |
Volumemeting |
||||||||||||||||||
Technische specificaties (w.o. nauwkeurigheid) |
De stabiele-isotopen analyse is nauwkeurig. De interpretatie van de gegevens bepaalt de mate van nauwkeurigheid en feilbaarheid van deze methode. |
||||||||||||||||||||||
Typisch dieptebereik |
n.v.t. |
Gevoeligheid onafhankelijk van de diepte |
Gevoeligheid verandert met de diepte |
||||||||||||||||||||
Tijdeigenschappen |
De analyse geeft een momentopname van de situatie maar kan keer op keer worden herhaald. Hierbij wordt de verandering van de isotopenverhouding in de tijd aangetoond (monitoring). Dit geeft inzicht in de tijdsontwikkeling in de mate waarop afbraak optreedt. |
||||||||||||||||||||||
Meetsnelheid |
Het uitvoeren van een isotopenanalyse kost enkele dagen tot enkele weken. |
||||||||||||||||||||||
Presentatie resultaten |
Per geanalyseerd monster wordt de concentratie en isotopensamenstelling per stof in de afbraakketen gegeven. |
||||||||||||||||||||||
Kosten |
Afhankelijk van het type verontreiniging en de gevraagde analyse (koolstof en/of waterstof) kan een analyse vanaf ongeveer € 250 worden uitgevoerd. De kosten voor monstername, interpretatie en rapportage zijn hier niet bij inbegrepen. |
||||||||||||||||||||||
Trends en ontwikkelingen |
Afhankelijk van het soort verontreiniging is het reeds een routinematige techniek of is de toepassing van de techniek in ontwikkeling. |
||||||||||||||||||||||
Illustratie |
|||||||||||||||||||||||
Gebruikersinformatie (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert) |
|||||||||||||||||||||||
Beschikbaarheid |
alleen in buitenland beschikbaar |
techniek in ontwikkeling |
één of enkele aanbieders in NL |
groot aantal aanbieders |
|||||||||||||||||||
Wordt techniek vaak toegepast? |
Incidenteel |
Af en toe |
Zeer geregeld |
||||||||||||||||||||
Onderzoeksfase waarin techniek toepasbaar is |
(Verkennen) |
Uitkarteren |
Variantkeuze |
Ontwerp |
(Realisatie) |
Controle |
Monitoring |
Nazorg |
|||||||||||||||
Verificatiemetingen / ijkmetingen |
worden veelal toegepast |
worden veelal niet toegepast |
n.v.t. of afhankelijk van onderzoeksdoel |
||||||||||||||||||||
Veel gebruikte toepassing in praktijk |
Doorslaggevend bewijs leveren of afbraak (en niet alleen niet-destructieve processen als verdunning) de oorzaak is van trends in verontreinigingsconcentraties en redoxcondities. |
||||||||||||||||||||||
Geschiktheid |
Deze methode is in principe geschikt voor vele stoffen, maar wordt met name toegepast bij (semi) vluchtige verontreinigingen zoals chloorhoudende oplosmiddelen, BTEXN en MtBE. |
||||||||||||||||||||||
Praktijkervaringen in Nederland |
Naast koolstofisotopen worden ook waterstof- en chloorisotopen geanalyseerd om aan te tonen welk afbraakproces heeft plaatsgevonden. |
||||||||||||||||||||||
“Do's“ |
Gecombineerde isotopen analyses uitvoeren. |
||||||||||||||||||||||
“Don'ts“ |
- |
||||||||||||||||||||||
Ook geschikt voor |
Forensisch onderzoek. |
||||||||||||||||||||||
Achtergrondinformatie / Links |
|||||||||||||||||||||||
Bodemstandaard |
- |
||||||||||||||||||||||
Literatuur |
SKB Cahier VOCl Vluchtige chloorkoolwaterstoffen (VOCl) in bodem Isotopenanalyse onthult veroorzaker verontreiniging, Land & Water nr 7/8, juli/augusuits 2015. A Guide for Assessing Biodegradation and Source Identification of Organic Ground Water Contaminants using Compound Specific Isotope Analysis (CSIA) US EPA report 600/R-08/148 December 2008. |
||||||||||||||||||||||
Hyperlinks (internet) |