97-1-12 rap1 - Soilpedia

2.1 Probleemdefinitie
HOOFDSTUK 2
ACHTERGROND EN ONDERZOEKSKADER
Meten van zuurstof in de bodem
Voor het meten van zuurstof in de verzadigde bodem bestaan vooralsnog geen eenduidige
methodieken. Voor zuurstofmetingen wordt vaak gebruik gemaakt van apparatuur gebaseerd op
de Clarck-cel. Deze techniek heeft als nadeel dat er 'grote' hoeveelheden zuurstof worden verbruikt,
waardoor er stroming moet zijn om tot een betrouwbare meting te komen. In de praktijk
betekent dit dat grondwater uit een peilbuis on-site door een flowcel wordt geleid, waarbij het
zuurstofgehalte wordt gemeten. Deze methodiek kent vele nadelen. Allereerst heeft het
grondwater in de peilbuis een gemiddelde samenstelling, afhankelijk van de plaatsing en lengte
van het filter. De peilbuis staat in contact met de atmosfeer, waardoor zuurstofdiffusie een onbetrouwbare
meting tot gevolg kan hebben. Tijdens het pompen kan zuurstof in het grondwater
intreden en een fout in de meting veroorzaken. Een extra probleem bij het meten van zuurstof in
grondwater is dat de metingen alleen daar kunnen worden uitgevoerd waar een peilbuis is geplaatst.
Het plaatsen van een diepe peilbuis alleen om het zuurstofgehalte te bepalen, met de
kennis dat alleen op die ene plek het gehalte bekend zal zijn, tezamen met bovenstaande problematiek
maakt een dergelijke meting niet aantrekkelijk. Het zou gewenst zijn om een veelheid aan
meetpunten in de bodem te hebben. Aan de hand daarvan kan worden besloten waar tijdens een
sanering het zuurstofgehalte kritiek is en/of maatgevend is voor de voortgang van de sanering en
dus gemonitoord moet worden. Vanzelfsprekend is ook voor monitoring van het zuurstofgehalte
een betrouwbare methodiek nodig. Op dit moment is monitoring niet meer dan zo nu en dan
handmatig meten van het zuurstofgehalte.
Het meten van zuurstof in de onverzadigde zone is op dit moment alleen mogelijk door meting
van het percentage zuurstof in de bodemlucht. Naast dezelfde problemen die zich voordoen bij
een zuurstofmeting in de verzadigde zone, is hierbij tevens sprake van meting in een verkeerd
medium. De afbraak van verontreinigingen speelt zich af in het bodemvocht. Een eenvoudige
verrekening van zuurstof in de dampfase naar zuurstof in de waterfase is hierbij niet afdoende.
Het is mogelijk dat de zuurstofoverdracht wordt belemmerd door de aanwezigheid van apolaire
verontreiniging die zich als een film tussen de bodemlucht en het bodemvocht bevindt en
daarmee de diffusieweg frustreert.
Knelpunt
Het in situ meten en monitoren van het zuurstofgehalte op een eenvoudige, betrouwbare en
meervoudig toepasbare economische wijze is een probleem en frustreert de uitvoering van
diverse in situ saneringen.
Basisprototype
Bij de ontwikkeling van het basisprototype zuurstofsonde in het project I&D zijn een aantal specifieke
problemen aan het licht gekomen. De zuurstofsensor is voorzien van een geëtste platinapunt.
Aan de platina-elektrode vindt reductie van zuurstof plaats. De platinapunt is verwerkt in
een roestvrijstalen omhulsel en voorzien van een zuurstofpermeabel membraan. Bij het meten
van de stroomsterkte in de grond, zoals die optreedt door de heersende zuurstofconcentratie, is
de diffusiesnelheid van zuurstof de snelheidsbepalende stap. Door het extreem kleine oppervlak
van het sensordeel van de sonde is de consumptie zeer gering. Als gevolg van het kleine meetpunt
vinden de zuurstofmetingen op 'moleculaire schaal' plaats. Of deze diffusielimitatie van
belang is bij bodemonderzoek, dat vele malen robuuster is dan het wetenschappelijk onderzoek
in slib, wordt onderzocht.
3