Onlineüberwachung von Sickerwasser

Niemand will Benzin im Trinkwasser. Aus diesem Grund überwachen Deponiebetreiber und chemische Betriebe, was unter ihren Anlagen im Boden versickert. Zumeist lassen sie – wie Trinkwasserversorger auch – in gesetzlich festgelegten Zeitintervallen Proben nehmen und im Labor auf Schadstoffe analysieren. Diese Vorgehensweise ist etabliert und kostengünstig, doch hat sie einen entscheidenden Haken: Versickern nach einem Störfall Schadstoffe in größeren Mengen, so kommt die chemische Analyse zu spät. Umso teurer wird dann eine Sanierung des Bodens. Folglich ist es vernünftiger, ständig zu messen – am einfachsten mit einem Infrarotspektrometer. Solche Geräte werden nicht nur in der Umweltanalytik seit langem dazu eingesetzt, Schadstoffe bis in den ppm-Bereich aufzuspüren (Ein part per million entspricht einem Zuckerwürfel, der in einem Tanklastzug gelöst ist). Doch bei Schadstoffen in Wasser tritt ein Problem auf, denn das universelle Nass absorbiert zu viel infrarote Strahlung im messtechnisch interessanten Wellenlängenbereich. Abhilfe schafft ein Prinzip, das auf den zungenbrecherischen Namen Evaneszenzfeldanalyse hört.

»Trotzdem kann ich den Begriff erklären«, behauptet Dr. Annette Braun, die am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM für Marketing und Presse arbeitet. »Das Herzstück unseres neuen Spektrometers ist eine spezielle Faser, durch die der infrarote Messstrahl verläuft. Wie bei Glasfasern auch, wird er an der inneren Oberfläche total reflektiert. Gelangt ein Schadstoff aus dem umgebenden Sickerwasser an die äußere Oberfläche der Faser, ändert er dort das elektrische Feld. Dieses evaneszente Feld wiederum beeinflusst den Infrarotstrahl, dessen Veränderungen der Detektor analysiert.«

Wichtig ist, dass Wasser und Schadstoffe getrennt werden. Auch dies leistet die Faser, die aus infrarottransparentem Silberhalogenid besteht und mit einem speziellen Kunststoff beschichtet ist. Die Schadstoffe – zumeist sind dies aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe – dringen in den Polymermantel ein; Wasser jedoch nicht. Einen Prototypen ihres Spektrometers haben die Wissenschaftler bereits gebaut. An einem Ende des stabförmigen Messgeräts sitzt die wasserdicht verpackte Infrarotquelle. Die Mitte überbrückt die freiliegende, vom Wasser umspülte Faser und am anderen Ende befindet sich der Detektor. Das Ganze wird im Bohrloch versenkt und ein Computer zeichnet die Messdaten aus der Tiefe auf. Inzwischen gingen so viele Anfragen am Institut ein, dass neben der weiteren Miniaturisierung an die Serienfertigung des Spektrometers gedacht wird.

Ansprechpartnerin:
Dr. Annette Braun
Telefon 07 61 / 88 57-1 29
Fax 07 61 / 88 57-2 24