VOC-yhdisteiden maaperänäytteenoton kenttätyöskentelymenetelmien vaikutukset tutkimustuloksiin

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Vahanen Environment Oy. Työn tarkoitus oli tutkia haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) maaperänäytteenotossa käytettyjen näytteenottovälineiden ja -menetelmien vaikutuksia tutkimustuloksiin. Tarkasteltavina olivat myös erilaisten näytteenottomenetelmien käyttökelpoisuus sekä fotoionisaatiodetektoreiden (PID) toiminta ja luotettavuus maaperänäytteenoton yhteydessä. Kerättyjen tietojen avulla tavoitteena oli selvittää VOC-näytteenoton epävarmuustekijöitä ja laadunvarmistustoimenpiteitä.

Työn keskeisimpänä tutkimusmenetelmänä käytettiin maaperänäytteenottoa polttoaineen jakelun lopettaneella kiinteistöllä. Maaperätutkimukset suoritettiin Suomen ympäristökeskuksen järjestämän haihtuvien yhdisteiden näytteenoton vertailukokeen (SYKE vertailu 14/2012) yhteydessä. Opinnäytetyön tulokset ovat osana vertailukokeen tutkimusaineistoa ja loppuraporttia.

Suoritettujen tutkimusten ja saatujen tulosten perusteella näytteenottovälineen valinnalla ei todeta tutkittujen näytteenottimien osalta olevan vaikutusta maanäytteiden haihtuvien yhdisteiden pitoisuuksiin. Systemaattisia vaikutuksia haitta-ainepitoisuuksiin ei myöskään todeta olevan kokoomanäytteiden ottamisella tai kentällä suoritetulla metanolikestävöinnillä. Tutkimustulosten kannalta suurin epävarmuustekijä on maan heterogeenisyys ja sen aiheuttama pilaantuneisuuden epätasainen leviäminen maaperään.

Ympäristöteknisiä tutkimuksia suoritettaessa PID-kenttälaitteet soveltuvat pääosin hyvin haihtuvien yhdisteiden havaitsemiseen ja alustavien pitoisuustasojen arvioimiseen. Eri laitemallien ominaisuudet kuitenkin poikkeavat huomattavasti toisistaan, sillä kenttälaitteita on suunniteltu erilaisiin käyttötarkoituksiin. Kaasuhälyttimien ja kenttämittareiden välisistä ominaisuuseroista merkittävimmät liittyvät laitteiden VOC-mittausalueisiin ja pumpputehoihin.

Maanäytteiden analyysituloksia tarkasteltaessa on huomioitava maaperän pilaantumisen aiheuttaneen toiminnan ajankohta, sillä polttonesteiden jakelua harjoitettiin tutkimuskohteessa 1950-luvulta vuoteen 1966. Toiminnasta kuluneet vuosikymmenet ovat erilaisin prosessein jo madaltaneet haihtuvien yhdisteiden pitoisuuksia maaperästä ennen tutkimusajankohtaa. Tämä tulee huomioida sovellettaessa tutkimusaineistoa toisenlaisiin tutkimuskohteisiin.

This Bachelor’s Thesis was commissioned by Vahanen Environment Ltd. The purpose was to find out what effects the field-work methods and different sampling devices of volatile organic compounds (VOC) have on the research results. Other objects of research were the practicality of those methods and the differences between various photoionization detector (PID) operations and reliabilities. The objective was to use the gathered information to study the risks involved in VOC soil sampling and to examine quality assurance methods.

The main research method was soil sampling, which took place at a real estate previously used for fuel distribution. The soil sampling was carried out together with Finland’s environmental administration, during their volatile compound sampling comparison test (SYKE vertailu 14/2012). The results of the thesis are a part of the research material and the final report of the comparison tests.

By examining the research results it can be stated that the selection of the sampler does not affect the concentration of volatile organic compounds in the soil sample. Additionally, systematic effects on the contaminant concentration were not found when aggregated samples were taken or when samples were preserved in the field with methanol. The main uncertainty affecting the research results is the heterogeneity of the soil and its effects on the unequal spreading of the contaminants.

Photoionization detectors are well suited for the detection of volatile organic compounds and for the initial assessment of the concentration levels in environmental research. However, the abilities of the different photoionization detector models vary considerably because PID’s are designed for various uses. The major differences between gas detectors and field indicators are related to the VOC measuring ranges of the devices and to the power of the pumps.

When examining the research results, it can be noted that the age of the soil pollution is rather old. Fuel distribution was carried out on the research site from the 1950’s to 1966 and therefore some of the concentrations of contaminants have already decreased in the soil due to different processes before the time of the research. This should be taken into consideration before applying this research material to different kinds of sites.