MIP sonde

 “Membrane Interface Probe”

• Detecteert VOC (Vluchtige Organische Stoffen) en meet de elektrische geleidbaarheid (EC) op basis van de diepte.
• Toont de verspreiding en de relatieve amplitude van de VOS.
• De pluimen van koolwaterstofhoudende en chloorhoudende VOS worden in real-time gedetecteerd.
• Wordt over de hele wereld gebruikt om VOS-contaminanten in de ondergrond te karakteriseren.
• De enige tool waarmee VOS in situ in real-time kunnen worden gemeten.

De MIP-sonde is een Direct Push tool die wordt gebruikt om de relatieve VOS-concentraties in de ondergrond te meten op basis van de diepte.

Fig. 1 : Een MIP-profiel waarop links de elektrische geleidbaarheid (EC) van de ondergrond en de signalen van een MIP-XSD sonde (rechts) te zien zijn.

De MIP werd ontwikkeld door Geoprobe Systems^® in de USA (US octrooi nr. 5.539.956) en wordt vervaardigd en exclusief verkocht door Geoprobe Systems^® en zijn verdelers. De MIP werd intensief gebruikt in zowel de USA als Europa om de verspreiding van verontreiniging door VOS in de ondergrond in kaart te brengen.

Als profileringstool biedt de MIP tal van voordelen voor consultants:

• Zij is nuttig om chloorhoudende en niet chloorhoudende VOS te detecteren en te profileren (d.w.z. de aanwezigheid ervan en relatieve hoeveelheid op basis van de diepte te registreren).
• Zij kan de aanwezigheid van contaminanten detecteren in bodems met zowel een grote als kleine korrelgrootte.
• Zij werkt zowel in verzadigde als niet verzadigde zones.
• Zij kan zowel statisch (zuiver door het gewicht van het toestel) als dynamisch (kloppen) worden ingebracht.
• Kan worden gecombineerd met andere types van metingen om een beter inzicht te krijgen in de geologie (CPT) of de hydraulische doorlatendheid (HPT).
• De gegevens worden in real-time uitgelezen waardoor er ter plaatse snel beslissingen kunnen worden genomen.

Werkingsprincipe:

De MIP-sonde is een snelle diagnostische tool waarmee de aanwezigheid van VOS-contaminanten in de ondergrond semikwantitatief kan worden geraamd en die dienst kan doen als interface voor gasdetectoren aan de oppervlakte (Fig. 2). Het MIP-membraan is semidoorlatend en bestaat uit een dunne laag waterafstotend polymeer op een poreuze metalen drager. Het membraan heeft een diameter van ongeveer 6,35 mm en kan makkelijk worden vervangen. Het zit op een verwarmde drager die op het lichaam van de sonde geschroefd zit. Deze drager wordt verwarmd tot 100-120°C wanneer de sonde in de ondergrond wordt ingebracht. Het feit dat het membraan wordt verwarmd, zorgt ervoor dat de verspreiding sneller gaat, terwijl de absorptie tot een minimum beperkt blijft.

Fig. 2: Het semidoorlatende membraan doet dienst als interface voor een hele reeks van detectoren aan de oppervlakte. De vluchtige stoffen in de ondergrond dringen door het membraan en worden door een dragergas meegevoerd naar de detectoren. Het membraan wordt verwarmd, zodat de VOS vrijwel onmiddellijk door het membraan gaan. De MIP data-acquisitiesoftware koppelt de signalen van de detectoren dan aan de overeenkomstige diepte.

De verspreiding door het membraan wordt gestimuleerd door de gradiënt van de concentratie tussen de verontreinigde ondergrond en het “eigen” afvoergas achter het membraan. Achter het membraan is er een constant debiet van 35-45 ml/min en dit voert de contaminanten naar de detectoren aan de oppervlakte. De tijd voor het traject van het membraan naar de detectoren bedraagt ongeveer 30 tot 45 seconden en hangt af van de lengte van de datakabel (trunkline) en het debiet.

Fig. 3 : Klassiek MIP detectiesysteem met FID-PID-XSD detectoren

Het gas dat langs het membraan stroomt, gaat naar de detectoren die deel uitmaken van de MIP-instrumentatie aan de oppervlakte (Fig. 3). De klassieke detectoren die door Geoprobe^® worden geïnstalleerd, omvat een PID (Photo Ionization Detector of een Foto ionisatie detector), een FID (Flame Ionization Detector  of vlamionisatiedetector) en een XSD (Halogen Specific Detector of halogenenspecifieke detector). Deze detectoren worden in serie gebruikt en zijn ieder afzonderlijk gevoelig voor bepaalde groepen van contaminanten. De XSD is erg specifiek voor halogeenverbindingen en het is ook de beste detector wanneer de MIP wordt gebruikt voor het afbakenen van pluimen of zones die een bron zijn van chloorhoudende solventen (TCE, PCE, tetrachloormethaan, …). De PID is dan weer gevoeliger voor aromatische stoffen (BEX), maar ook voor chloorhoudende alkenen die door de XSD worden gedetecteerd. De FID is een algemene detector die nuttig is om koolwaterstoffen op te sporen en om de hogere concentraties van de stoffen die door de andere detectoren werden gevonden te bevestigen.

Het MIP-profiel:

In de praktijk worden voor een site meerdere MIP-profielen gegenereerd om de bron(nen) te vinden, om de beweging van een pluim te volgen, om de hoeveelheid contaminanten te definiëren met het oog op een sanering of om de efficiëntie van een sanering te kunnen beoordelen. Waar ook de MIP voor wordt gebruikt, er worden voor iedere onderzochte site steeds meerdere profielen gegenereerd. De MIP-profielen geven de respons van de detectoren op basis van de diepte. Het dat-acquisitiesysteem voor de gegevens afkomstig van de MIP koppelt de tijd die het dragergas nodig heeft om van het membraan naar de detectoren aan de oppervlakte te stromen en deze gemeten waarden worden dan op basis van de diepte gevisualiseerd. Een voorbeeld van de MIP-profielen voor een site vindt u in Fig. 4. Deze profielen, die transversaal worden gevisualiseerd, tonen de respons van de XSD detector op basis van de diepte. De op deze site aanwezige verontreiniging is een mengsel van PCE (perchloorethyleen) en TCE (trichloorethyleen). Het belangrijkste voordeel van MIP-profilering dat uit deze figuur blijkt, is dat hier de positie van de verontreiniging wordt getoond; deze verontreiniging beweegt van de ene plaats naar de andere. De concentratie van de contaminanten verschilt eveneens op de site, zoals ook blijkt uit de relatieve intensiteit van de respons die door de profielen wordt weergegeven.

Fig. 4 : Drie MIP-profielen van een met TCE en PCE verontreinigde site naast elkaar geplaatst. De profielen zijn de signalen van de XSD-detector (specifiek voor halogeenverbindingen). Deze profielen bewijzen het nut van de MIP door de diepte te vermelden waarop de contaminanten worden aangetroffen. De vermoedelijke concentratie die uit ieder van deze profielen blijkt, is eveneens erg variabel. De maximumschaal van het eerste profiel is 10⁵ microvolt (μV), deze van het 2^e profiel 10⁶ μV en die van het 3^e profiel 10⁷ μV. Deze drie profielen die afkomstig zijn van dezelfde site liggen relatief dicht tegen elkaar.

In de praktijk wordt een profiel van (een) MIP-detector(en) zelden geïllustreerd zonder tegelijkertijd een profiel van de geologie te tonen. Dit bijkomende profiel kan een profiel van de elektrische geleidbaarheid (EC), een profiel van de hydraulische doorlatendheid (HPT) of een CPT-profiel zijn.

Fig. 5 toont een MIP-FID profiel naast een EC-profiel voor dezelfde locatie. Dit voorbeeld illustreert het echte potentieel van deze combinatie van metingen; hier is de verontreinigde zone (zoals blijkt uit het MIP-FID profiel) gelegen in een zone met een kleine korrelgrootte (zoals blijkt uit het EC-profiel).

Fig. 5 : Een typische illustratie van een reeks MIP-profielen met een EC-profiel (links) en een MIP-FID-profiel (rechts). Dit profiel is afkomstig van een site verontreinigd met koolwaterstoffen. Het MIP-FID-profiel laat zien dat het merendeel van de contaminanten zich op een diepte tussen 6 en 8 meter bevindt. Het EC-profiel laat op deze diepte een zone zien met een kleinere korrelgrootte.

Op de pagina MIP: Literature/Presentatie van de website www.geoprobe.com vindt u meer voorbeelden van MIP-profielen met contaminanten en een geologie.

http://geoprobe.com/geoprobe-systems-direct-image-products

MIP-uitrusting: Geoprobe Systems^® vervaardigt alle uitrusting die nodig is voor MIP-metingen. Deze uitrusting kan worden onderverdeeld in 2 categorieën: bovengrondse instrumentatie (besturing MP6507, data-acquisitiesysteem FI6003, detectiesysteem) en de onderdelen voor de sondes die moeten worden ingebracht (sondes, kabels, connectors…).

Fig. 6 : LIP-uitrusting

Een basis MIP-set ziet u in Fig. 6. Deze set bestaat uit de volgende elementen:

1. FI6003 : instrument voor data acquisitie. Registreert de gegevens van de detectoren en sensoren en stuurt deze via een USB-aansluiting door naar een computer. De FI6003 speelt voor alle Direct Image toepassingen van Geoprobe® (EX en HPT) een centrale rol in de data acquisitie. Hij zorgt eveneens voor de EC-metingen die samenhangen met de MIP-metingen.
2. Besturing MP6507 : dit instrument regelt en meet de druk en het debiet van het dragergas naar de sonde en regelt de verwarming van de sonde. De gegevens van dit instrumenten worden via een parallelle kabel naar de FI6003 gestuurd.
3. Detectiesysteem: dit platform ondersteunt de klassieke FID-PID-XSD detectoren. De analoge signalen van dit instrument worden naar de FI6003 gestuurd.

Fig 7 : Volledig MIP-sonde: MIP-sonde (PN MP6520), verbindingsbuis (PN 31641), proefkop MIP 1,5’’ (PN 20712) en verbindingskabel in PEEK van 46m (150 voet/PN 14929).

De basis MIP-uitrusting die bedoeld is om in de ondergrond te worden ingebracht ziet u in Fig. 7. Er zijn meerdere MIP-configuraties naargelang van de omvang van de gebruikte boorstangen en de eventuele combinatie met andere sensoren zoals voor het meten van de hydraulische doorlatendheid (HPT). Fig. 7 toont de componenten van de meest klassieke samenstelling:

1. De MIP-sonde MP6520: verwarmde sonde op 120VAV, met verwijderbaar membraan en dipool voor de elektrische geleidbaarheid (EC).
2. MIP-verbindingskabel (trunkline) (PN 14929) van 150 voet (46m) met retourleiding in PEEK.
3. Section de connexion et tête de frappe : les lignes de gaz et les connexions électriques se font dans cette section. Doorsnede van de kop: de gasleidingen en de elektrische aansluitingen bevinden zich hier.
4. Tiges de sondage : les tiges de 1,5 pouce (38mm) DE sont les plus couramment utilisées pour du profilage MIP. Ces tiges sont ajoutées une à une et enfoncées dans le sol par poussée et/ou par percussion. Sondeerpijpen: de boorpijpen van 1,5 duim (38mm) DE zijn de meest gebruikte voor MIP-profilering. Deze pijpen worden een na een toegevoegd en vervolgens in de ondergrond geperst en/of geslagen.

MIP-configuratie :

Er zijn meerdere MIP-configuraties. De verschillende toolingschema’s(Tool String Diagrams of TSD) vindt u op de pagina MIP-Tools String Diagrams http://geoprobe.com/mip-tool-string-diagrams

Les configurations classiques sont les suivantes :

Fig. 8 : MIP-sonde (MP6520). Deze sonde is de meest voorkomende configuratie. Zij beschikt over een EC-dipool aan de tip. Deze sonde kan worden ingeklopt en kan na een eerste levenscyclus in de ondergrond eventueel worden gereviseerd. Het membraan en het thermokoppel kunnen op de bouwplaats makkelijk worden vervangen.

Fig. 9: MiHpt- sonde MH6530. Met deze gecombineerde sonde kan de consultant vluchtige stoffen detecteren met de MIP en tegelijkertijd met behulp van de HPT-poort ook de doorlatendheid van de ondergrond beoordelen. Deze sonde is eveneens standaard uitgerust met een EC-dipool.

Fig. 10: MIP-CPT: de MIP-CPT (PN 20131) support in combinatie met een NOVA-CPT kop van Geotech AB. Deze configuratie (kan niet worden ingeklopt) combineert EC- en CPT-metingen met de MIP. Deze combinatie van tools maakt dat de CPT-tip makkelijk kan worden aangesloten. Door de CPT samen met de MIP te gebruiken, neemt de levensduur van de MIP-sonde in vergelijking met inklopbare modellen aanzienlijk toe.

Een MIP-systeem kopen

Het MIP-systeem is uitsluitend verkrijgbaar bij Geoprobe Systems^® en zijn erkende verdelers. Gelieve contact op te nemen met Geoprobe^® Environmental Technologies voor een offerte. Ondernemingen die al EC- of HPT-uitrusting gebruiken, beschikken mogelijkerwijze al over de uitrusting die is vereist om MIP-metingen te doen (zoals de FI6003 en de klopbooraccessoires). Een opleiding (van doorgaans 3 dagen) voor operatoren van de MIP is onontbeerlijk. De opleiding gaat in op de samenstelling en het gebruik van het MIP-systeem; de procedures voor kwaliteitsborging (QA) en kwaliteitscontrole (QC) worden geoefend: er wordt ingegaan op het diagnosticeren en oplossen van defecten en op de interpretatie van de gegevens. De opleiding omvat verder praktijkoefeningen met de tool in reële gebruiksomstandigheden.