Open Universiteit

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1820/6091
Title: Passive Sampling of Organic Micro Pollutants in Surface Water.
Other Titles: Passieve bemonstering van organische microverontreinigingen in oppervlaktewater.
Authors: Hellinx, Gerolf
Issue Date: 19-Sep-2012
Publisher: Open Universiteit
Citation: Hellinx, Gerolf. (2012). Passieve bemonstering van organische microverontreinigingen in oppervlaktewater [Passive Sampling of Organic Micro Pollutants in Surface Water]. (Unpublished MSc Master’s Thesis Environmental Sciences), Open Universiteit, Heerlen, NL.
Abstract: ABSTRACT. Title:Passive sampling of organic micro pollutants in surface water Sampling is a crucial step in the analysing of water contamination. It is not enough to measure the concentration at a specific moment, because the concentration mostly fluctuates in a timeframe. That is the reason why it is important to know the time weighted average of the contamination. Passive sampling collects pollutants continuously during the exposure period. It is maybe possible to measure a time weighted concentration of pollutants in surface water with passive sampling. With such sampling one should take into account that the length of the exposure time, flow speed, temperature and biofouling all influence the uptake of chemical compounds by the samplers. This research investigated if passive sampling could be an alternative for conventional sampling systems to determinate quantitatively organic micro pollutants in surface water. The tests were done with three sampling systems: Semi permeable membrane device (SPMD), Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) and Chemcatchers. To calculate a factor that corrects for the influence of the environmental parameters performance reference compounds (PRCs) were added to the samplers before the exposure. The rate of the PRC losses is a measure for the environmental parameters flow rate, temperature and biofouling. Both controlled experiments in the laboratory as well as field tests have been carried out. In the laboratory experiments, the flow rate and the temperature were controlled. No biofouling occurred during these laboratory experiments. In these experiments samplers were exposed 7 and 14 days to PAHs, PCBs and organochloro pesticides. The samplers were exposed to two different flow rates (10 and 20 cm/s) and two different temperatures (10 and 15 °C). The effect of biofouling has been studied by means of field studies: samplers have been placed for several periods in three different rivers. The reliability of the concentration measuring by passive sampling appeared to be not good, because:  the repeatability is bad  the compound uptake by the samplers is to slow  the metal wall in the calibration barrel takes up the compounds and  it is not possible to guaranty constant concentration of the compounds in the calibration barrel because of too low refreshing of the water The detection limit of the target compounds appeared to be lower with passive sampling then with conventional sampling because the samplers accumulate the target compounds. With a longer exposure time, higher flow rate and higher temperature the samplers absorb more compounds. The effect of exposure time and flow rate on the amount of adsorbed pollutants is independent of the physical properties of the pollutants. The influence of the temperature on the amount of adsorbed pollutants by SPMD is quite dependent on the properties of the pollutants. For POCIS no dependency on pollutant properties was found. A concentration measurement with a correction for environmental factors is not possible with only one PRC, because these environmental factor all have different influences on the uptake of the pollutants. The uptake of the pollutants as well as the spiking and measurement of PRC losses are too inaccurate in order to demonstrate that PRCs can be used to calculate the influence of the environmental factors. This means it is necessary do more optimisation research for measuring a time weighted average concentration with passive sampling. In the field some target compounds are measured with passive sampling and not with active sampling and vice versa. This means that passive and active sampling can be used complementary to each other. Passive sampling can be used for polluting compounds that are present continuously in small concentrations. This means that passive sampling only detects temporary pollution when the concentration is high enough. However, temporary pollution only can be detected by active sampling when the sampling frequency is high enough..
Description: SAMENVATTING. Bemonstering is een cruciale stap in de analyse van waterverontreiniging. Het is niet voldoende om de concentratie op een bepaald moment te meten, omdat de concentratie meestal varieert in de loop van de tijd. Daarom is het belangrijk een tijdsgewogen gemiddelde concentratie te bepalen van de verontreiniging. Met passieve bemonstering worden verontreinigingen verzameld in de loop van de tijd. Het is misschien mogelijk om met passieve bemonstering tijdsgemiddelde concentraties in oppervlaktewater kwantitatief te bepalen. Bij een dergelijke bemonstering moet rekening gehouden worden met het feit dat temperatuur, stroomsnelheid en biofouling (begroeiing van het membraan) de opnamesnelheid van de chemische verbindingen beïnvloeden. In dit onderzoek werd bestudeerd of passieve bemonsteringssystemen voor de kwantitatieve bepaling van organische microverontreiniging in oppervlaktewater als waardevol alternatief kunnen dienen voor conventionele monsternamesystemen. De proeven werden uitgevoerd met drie bemonsteringssystemen namelijk: semipermeable membrane device (SPMD), Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) en Chemcatchers. Aan de samplers zijn performance reference compounds (PRC) geaddeerd. De PRC’s zijn verbindingen die het mogelijk moeten maken om een omgevingscorrectiefactor te berekenen. Deze factor wordt berekend vanuit de afgiftesnelheid van de verbinding naar het water. PRC’s worden aan de samplers toegevoegd voor de bemonstering plaats vindt. Tijdens de bemonstering zullen de samplers de PRC’s verliezen. De afgiftesnelheid van de PRC’s is een maat voor de omgevingsfactoren temperatuur, stroomsnelheid en biofouling. Deze studie bestaat uit een experimentele opstelling in het laboratorium en een veldonderzoek. In de experimentele opstelling werden de temperatuur en de stroomsnelheid gecontroleerd. Dit is gebeurd zonder biofouling. In deze opstelling werden de samplers 7 en 14 dagen blootgesteld aan PAK’s, PCB’s en organochloorpesticiden. De samplers werden blootgesteld aan 2 stroomsnelheden (10 en 20 cm/s) en twee temperaturen (10 en 15 °C). Met het veldonderzoek werd de invloed van biofouling bestudeerd. De betrouwbaarheid van de concentratiebepaling door de passieve bemonstering in de experimentele opstelling bleek niet hoog, omdat:  de herhaalbaarheid slecht is,  de verbindingen te traag opgenomen worden door de samplers,  de metalen wand van de opstelling de verbindingen opneemt en  de concentratie van de verbindingen in het kalibratievat niet constant gehouden kon worden door de lage verversingsgraad van het water. De detectielimiet van de targetverbindingen is lager bij passieve bemonstering dan bij de bemonstering met grijpmonsters doordat de samplers de targetverbindingen accumuleren. Bij langere blootstellingsduur, hogere stroomsnelheid en hogere blootstellingstemperatuur worden meer geadsorbeerde polluenten gemeten. Voor de blootstellingsduur en de stroomsnelheid is de hoeveelheid geadsorbeerde polluenten onafhankelijk van de fysische eigenschappen van de polluenten. De invloed van de temperatuur op de hoeveelheid door SPMD geadsorbeerde polluenten is wel afhankelijk van de eigenschappen van de polluenten. Bij POCIS is die afhankelijkheid er niet. Een concentratiebepaling met correctie van de milieufactoren kan niet gebeuren met één enkele PRC doordat de omgevingsfactoren elk een verschillende invloed hebben op de opname. Zowel de opname van de polluenten als de spiking en afgifte van de PRC’s zijn te onnauwkeurig om aan te tonen dat het gebruik van PRC’s mogelijk is voor de invloed van de milieufactoren te compenseren. Dus om met passieve bemonsteringssystemen tijdsgemiddelde concentraties te bepalen zijn er nog optimalisatiestudies noodzakelijk. In het veldonderzoek werden sommige targetverbindingen teruggevonden met passieve bemonstering en niet met actieve bemonstering en vice versa. Dit betekent dat passieve en actieve bemonstering complementair aan elkaar zouden kunnen gebruikt worden. Passieve bemonstering zou kunnen gebruikt worden voor verontreinigingen van een continue aard. Dit betekent dat de bepaling van verontreinigingen van voorbijgaande aard door passieve bemonstering beperkt is. Passieve samplers capteren alleen de opgeloste fractie, actieve bemonstering bepaalt de totale fractie. Passieve bemonstering kan verontreiniging van voorbijgaande aard enkel bepalen als de concentratie hoog genoeg is. Verontreinigingen van voorbijgaande aard kunnen enkel door actieve bemonstering worden bepaald als de frequentie van de bemonstering hoog genoeg is.
URI: http://hdl.handle.net/1820/6091
Appears in Collections:MSc Environmental Sciences

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
MSc Research Thesis HELLINX_Gerolf 20120912.pdf844.81 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.