Kortlægning af diffus jordforurening i byområder. Delrapport 2

2. De udvalgte feltmåleteknikker

2.1 EDXRF
2.2 Immunoassay


Til optimering af analyse- og prøvetagningsstrategier anvendes ofte feltmetoder, idet:
Et langt tættere prøvetagningsnet (gitter) kan opnås inden for et rimeligt budget.
Flere oplysninger, evt. for flere stoffer, kan indsamles, sammenstilles og anvendes til vurdering af den rumlige udbredelse, sammensætning og intensitet af jordforureningen.
Udvælgelse af relevante prøver til akkrediteret analyse kan optimeres.
Prøvetagnings- og analysestrategien kan justeres løbende, mens feltarbejdet pågår, idet analysetiden er kortere end ved akkrediterede analyser.

Hvis undersøgelsens formål er at kortlægge diffust forurenede arealer er feltmetodernes økonomiske og analytiske fordel af større interesse end analysetiden, idet tidsfaktoren er mindre væsentlige.

Da tidsfaktoren er mindre væsentlig kan analysearbejdet optimeres ved at prøver samles og analyseres samtidig.

Følgende ulemper ved anvendelse af feltmetoder skal dog overvejes :
Visse feltmetoder giver mindre præcise oplysninger om stofsammensætning, f.eks. PAH sammensætning.
Analysenøjagtighed (rigtighed) og præcision (standardafvigelse)/ref. 16/ er typisk mindre end for laboratorieanalyser.
Detektionsgrænser kan være højere end for laboratorieanalyse.
Feltmetoder opfylder ikke myndigheders krav vedrørende dokumentation af jordforurening og skal suppleres af akkrediterede laboratorieanalyser.
Laboratorieanalyser skal udføres til kalibrering af feltanalyserne og for at sikre, at koncentrationsniveauet i kritiske prøver er repræsentativ.

I håndbogen om feltmetoder /ref. 5/ er opstillet en oversigt over relevante feltmetoder i forhold til forureningsparametre. Et udsnit af tabellen er gengivet i tabel 2.1 med parametre og metoder som vurderes som relevante for diffuse forurening.

Tabel 2.1
Oversigt over feltmetoder og forureningsparametre. Overview of field screening methods and pollutants

Feltmetode og henvisning til datablade /ref. 5/

Metal-
ler

CN

Benzin
/Olie

PAH

Phtha-
lat

PCB

DDT

Diox-
in

Visuel bedømmelse

DB-1

U-kval

U-
kval

U-kval

U-
kval

 

 

 

 

Color-
imetriske testkits

DB-2

S-Semi

S-
Semi

 

 

 

 

 

 

Immun-
oassay

DB-3

Hg S-Semi

 

F-Semi

F-
Semi

 

F-Semi

F-Semi

F-Semi

EDXRF

DB-4

S-kvant

 

 

 

 

 

 

 

PID (headspace)

DB-5

 

 

U-kval

 

 

 

 

 

FID (headspace)

DB-6

 

 

U-kval

 

 

 

 

 

Felt-GC (headspace)

DB-7

 

 

S-Semi

 

 

 

 

 

Fluorimeter SoilScan

DB-8

 

 

F-kval

F-
kval

 

 

 

 

HNU Hanby

farve-
reaktioner

DB-10

 

 

F-Semi

 

 

F-Semi

 

 

Ekstraktfarve

bedøm-
melse

DB-11

 

 

U-kval

U-
kval

 

 

 

 

Petroflag SDI Test Kits

DB-12

 

 

F-Semi

 

 

 

 

 

Kviksølv-
dampe måler

DB-16

S-Semi

 

 

 

 

 

 

 

Dexsil Testkits

DB-19

 

 

 

 

 

F-Semi

 

 

Envirol Testkit

DB-20

 

 

 

F-
Semi

 

 

 

 

AccuSensor

DB-21

 

 

F-Semi

 

 

 

 

 

   
U: Uspecifik F: Forureningsspecifik S: Stofspecifik
Kval: Kvalitativ Semi: Semi-kvantitative Kvant: Kvantitative


Som det ses af tabel 2.1, er der to teknikker af interesse ved analyse af metaller og organiske forbindelser;
EDXRF (Energidispersiv røntgenfluorescens) for tungmetaller
Rapid Immunoassay for PAH´er og PCB´er

Disse to feltmåleteknikker er derfor udvalgt til afprøvning.

2.1 EDXRF

Der findes forskellige kommercielle EDXRF feltudstyr til målinger af tungmetaller. Måleparametre, måleområder, præcision, nøjagtighed og detektionsgrænser for disse er forskellige, idet der anvendes forskellige røntgenkilder (55Fe, 109 Cd, 241Am, 57Co), software og kalibreringsprocedurer.

Ved EDXRF måles tungmetalindhold på jordprøvens overflade direkte, mens jordprøven ved ICP-AES og AAS opvarmes i salpetersyre og målinger foretages på en vandig opløsning af metallerne.

Prisniveauer for EDXRF-målinger med bærbart feltudstyr er sammenlignelige med EDXRF-målinger på laboratorieudstyr (Teknologisk Institut). Hvis on-site målinger ikke er påkrævet, vil man ofte vælge at analysere prøver på laboratoriet, idet lavere detektionsgrænser kan opnås på laboratorieudstyr. Disse laboratoriemålinger er ikke akkrediterede og bruges ofte til screeningsanalyser som erstatning for eller som supplement til akkrediterede analyser som ICP eller AAS.

Prisen for EDXRF på laboratoriet er baseret på analyser på råjord uden forbehandling. Da EDXRF målingerne foretages direkte på jordens overflade, kan det forventes, at forbehandling som knusning, tørring og homogenisering til mindre end 0,25 mm, vil give et mere repræsentativt resultat (mindre spredning).

Det er dog ikke tidligere undersøgt , om forbehandling af jordprøverne eller blanding af stikprøverne vil give en bedre beskrivelse af jordforureningsforhold (middelværdi) end hvis der analyseres på et større antal stikprøver.

2.2 Immunoassay

Især for organiske parametre, PAH´er og PCB´er, er det økonomisk fordelagtigt at anvende det billigere, men mindre nøjagtige, immunoassay.

Principperne for GS-MS analyser på laboratoriet er baseret på veldefinerede og afprøvede ekstraktionsbetingelser og med tilsætning af hjælpemidler for at forbedre ekstraktionen fra jorden. Herefter analyseres for en række enkelte stoffer og resultatet angives som indhold af de enkelte stoffer samt som summen af de målte PAH´er eller PCB´er.

Immunoassay er baseret på ekstraktion i methanol over 1 minut. Resultatet angiver en værdi, som er baseret på responsen f.eks. "alle" PAH´er ved PAH testkit og "alle" PCB´er ved PCB testkit prøven, d.v.s. det "totale" indhold af PAH´er eller PCB´er.

Det må antages, at ekstraktionen er væsentlig mindre effektiv end ved laboratoriemetoder, ligesom forureningsinhomogeniteten i jord (tjære-/asfaltpartikler) vil medføre en større spredning. Immunoassay metoden for PCB er valideret af US-EPA /ref.. 6/.

Analyserne for PCB er ikke tidligere blevet udført for diffust forurenet byjord, og baggrundsniveauet forventes at være mindre end 0,01 mg/kg /ref. 11/. I Sverige er der dog fundet op til 0,2 – 2 mg/kg i Bergen Kommune i forbindelse med bygningsrenovering /ref. 14/.

En af barriererne ved anvendelse af immunoassay er, at det kræver oplæring og udøvelse af flere komplicerede analysetrin.

Tidligere anvendelse af immunoassay i Danmark har været baseret på EnSys, og Envirogard testkits /ref. 7/. RaPID /ref. 7/ er beregnet til større måleserier, evt. på laboratorier, hvor der kan måles op til 60 prøver samtidig, og hvor der købes testkits til 30 eller 100 analyser. Da der også skal analyseres på kalibringsstandard og kontrolprøver er antallet af jordprøver, der kan analyseres henholdsvis 20 eller 80 prøver pr testkit.

Erfaringer ved tidligere afprøvninger af PAH immunoassay testkits /ref. 8/ har indikeret, at metoden er rimelig god til afgøre, om jorden er forurenet, men mindre god til at afgøre, om jorden er over rådgivningsintervallet (1,5 - 15 mg/kg TS). Problemerne med nøjagtighed er delvis forårsaget af ringe udbytte i ekstraktionstrinnet.

Immunoassayteknikker er følsomme, d.v.s. at der ses store udslag ved relativt små koncentrationsforskelle, men linearitet over store koncentrationsintervaller er lille. Linearitetsproblemet løses ved at foretage fortyndinger, således at prøven svarer til linearitetsområdet (måleområdet). Detektionsgrænserne er derfor afhængige af det valgte fortyndings- og måleområde.

Koncentrationerne uden for måleområder kan kun opgives som henholdsvis mere end eller mindre end den højeste eller mindste værdi.