Geophysik & Monitoring

Shuttle-Guard-System: GW-Shuttle & GWMon-Station

Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

Vermarktung durch die Umwelt- und Ingenieurtechnik GmbH Dresden

Grundwassermessstellen schaffen eine Wegsamkeit im Untergrund und ermöglichen verfälschende Wärme- und Stoffströme. Um vorhandene, regelgerecht ausgebaute Grundwassermessstellen nicht aufwendig erneuern zu müssen, wurde mit dem Grundwasser-Proben-Shuttle ein Probenahmesystem entwickelt, das vertikale Konvektion im Filterbereich verhindert. Ziel des darauf aufbauenden Projektes „Kombiniertes Grundwasser-Shuttle-Guard-System“ war die innovative Weiterentwicklung des Grundwasser-Proben-Shuttle zu einem kombinierten Probenahme- und Monitoringsystem.

Das Shuttle-Guard-System besteht aus zwei Teilgeräten:

Die Grundwasser-Monitoring-Station (GWMon-Station) wird permanent im Filterbereich der Grundwassermessstelle eingebaut, kann zur Wartung aber auch problemlos ausbaugebaut werden. Sie ist mit einem Datenlogger und Sensorik zum Überwachen von Wasserspiegel, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert und Redoxpotenzial ausgestattet.
Das mobile Grundwasser-Shuttle (GW-Shuttle) vermag an der GWMon-Station anzudocken, entnimmt eine Grundwasserprobe unter in-situ Druck (isobare Probenahme) und transportiert diese nach Übertage.

Das Shuttle-Guard-System bestehend aus GWMon-Station und GW-Shuttle und zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:

stationäres Monitoring und Probenahme mit einem System

deutlich verbesserte Qualität der Messergebnisse gegenüber konventionellen Grundwasserprobenahme- und –monitoringsystemen durch:
- Verhinderung probenverfälschender Vertikalströmungen, d.h. Probenahme aus einem unverfälschten Grundwasserraum und
- sanfte, d.h. druckgradientminimierte Probenahme unter in-situ-Druck
- in jeder regelgerecht hergestellten Grundwassermessstelle nachrüstbar, aber auch zur Wartung wieder entfernbar
- unabhängiger Einsatz der autonom agierenden GWMon-Station als stationäres Messsystem in Messstellen möglich
- kompatibel zum Basissystem (GW-Station ohne Sensorik), so dass Messnetze je nach Anforderung mit beiden Systemen (mit und ohne Sensorik) ausgestattet, oder schrittweise ergänzt werden können
- Messstelle wird nachhaltig vor Verockerungen geschützt, die eine vorzeitige Alterung der Messstelle bewirken und deren aufwändige und kostenintensive Reinigung und Regenerierung erforderlich machen würden

Vergleichende Probennahmen zeigten, dass mit dem Shuttle-Guard-System unbeeinflusste Proben gewonnen werden, die gegenüber der konventionellen Pumpprobenahme und auch gegenüber der speziellen druckhaltenden Probenahme mit dem BAT®-System

teufenrichtig zuordenbar
ein breiteres Schadstoffspektrum und
höhere Schadstoffkonzentrationen im Grundwasserleiter ausweisen.

Vorausgesetzt wird eine regelgerecht ausgebaute Grundwassermessstelle.

Dienstleister wie Messnetzbetreiber und Servicefirmen (Ingenieurbüros, Labore) profitieren einerseits durch die Erweiterung des Service-Angebotes mit dem neuen Probenahme- und Monitoringverfahren und andererseits durch die deutliche Qualitätssteigerung des Monitorings und damit erzielbare höhere Erlöse.

Ausblick

Zielgruppen für die wirtschaftliche Verwertung sind zum einen Hersteller von Umweltmesstechnik und zum anderen Anwender (Dienstleister und Forschungseinrichtungen) und Landesbehörden (behördliche Anforderungen, Auflagen (WRRL, BBodSCHG)) im Inland, sowie Ausland.

Das Shuttle-Guard-System bietet gegenüber der konventionellen Pumpprobenahme entscheidende Vorteile, die die Qualität der Messergebnisse deutlich verbessern (s.o.). Damit bietet sich für das Produkt ein breiter Absatz im In- und Ausland im Rahmen von ökologischen Großprojekten und Forschungsprogrammen, insbesondere in den Bereichen Umwelttechnik/Bergbau, Grundwasserversalzung und Klimafolgen (Grundwasserüberwachung).

Die Kompatibilität des GW-Shuttle mit der Basisvariante GW-Station und der erweiterten GWMon-Station bietet die Möglichkeit, Messnetze je nach Anforderung mit beiden Systemen auszustatten oder schrittweise zu ergänzen. Dies steigert die Attraktivität und Absatzmöglichkeiten des Produktes zusätzlich.

Ein Anschlußprojekt beschäftigt sich mit der Bereitstellung einer ganzheitlichen Lösung von der autarken Grundwasserprobenahme mit dem Shuttle-Guard-System bis zum Transfer in die Analysetechnik im Labor. Das zu entwickelnde Shuttle-Lab-Transfer wird es ermöglichen, die Grundwasserproben stoffmengenerhaltend in einen für die analytische Messung im Labor geeigneten Zustand zu transferieren. Es schließt damit die letzte Lücke zu einer zielsicheren Vermarktung.

Dank

Die zugrundeliegenden FuE-Arbeiten wurden gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter den Fkz. IW072066 und MF090094. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Weiterführende Literatur

Berthold, S., Richter, K. (2011): Kombiniertes Probenahme- und Monitoringsystem. wwt 4/2011, S.17-22.

Berthold, S. (2012): Unerwünschte Strömungen in Grundwassermessstellen - Detektion und Vermeidung bei Monitoring und Probenahme. Wasser und Abfall 5/2012, S. 43-48. (Link)

Berthold, S. (2012): Shuttle-Guard-System: Verfälschungsfreie Probenahme & stationäres Monitoring in Grundwassermessstellen. Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften (SDGG), Heft 78 (ISBN 978-3-510-49226-8), Tagungsband zur FH-DGG Tagung 2012, Dresden. S. 93.

Berthold, S. (2012): Verfälschungsfreie Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit mit GW-Shuttle, GW-Station und GWMon-Station. Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften (SDGG), Heft 78 (ISBN 978-3-510-49226-8), Tagungsband zur FH-DGG Tagung 2012, Dresden. S. 188.

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