Het gebruik van de handheld XRF bij

bodembeheer:

Meer dan 15 jaar ervaring

Nikolaj Walraven

20 september 2018

Geschiedenis van de inzet van

handheld XRF bij bodembeheer

1. Diverse TNO projecten (‘00-’05)

2. ABdK pilot project XRF zinkassen De Kempen (‘05)

3. Inzet XRF op 9 NO locaties zinkassen De Kempen (‘06-’07)

4. Vergelijkingsonderzoek: 3 geaccrediteerde laboratoria en 3 veld

XRF spectrometers (’07)

5. Opstellen meetprotocollen, uitvoeren audits (‘08-’09)

6. SKB project XRF (landelijke prestatiekenmerken XRF) (‘09)

7. Versnellingsprotocol: spoedlocaties in o.a. provincie Groningen

(‘10)

8. Waterbodemonderzoek- en sanering: o.a. Ketelmeer (‘10)

9. SIKB handreiking 8102; Onderzoeksstrategie diffuus lood (‘18)

10. SIKB handreiking 8103; XRF-metingen diffuus bodemlood (‘18)

In den beginne …

Het grotere werk …

1 2 3 4 5

Monster Zn

(mg/kg)

massa

(g)

1 1200 200

2 50 200

3 200 200

4 150 200

5 250 200

Gem. 370 1000

Het grotere werk …

-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700-150

-100

-50

0

140

430

720

S1

S2

S3 S4S5

S6

S7

S8

S9

S10

S11

S12

S13

S14

S15

S16

S17

S18

-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700

Afstand tot het midden van de zinkassenweg (cm)

-150

-100

-50

Die

pte

(cm

-mv)

BERM WEG BERM SLOOT WEILAND

> I

>S

<S

>T

N 51',21,22E 05',35,84

Voor ¾ van de kosten

in ¾ van de tijd

1½ zoveel

meetgegevens

Professionalisering …

Nieuwe toepassingen …

0 10 20 30 40 50

Diepte (cm)

0

500

1000

1500

2000

Zn (mg/kg)

terugsaneerwaarde

Toepassing in heel Nederland?

Hoe werkt de handheld XRF?

XRF spectrum

Prestatiekenmerken: rapportagegrens

Elem.

(mg/kg)

AW2 % OS

2 % lutum

IW10 % OS

25 % lutum

RG

geslim

matrix afh.

VC

Rw, geslimbodem

monsters

d

Geslim

SRM’s

eis HXRF(60s)

Zn 59 720 20 6

Pb 32 530 10 4

Cu 19,3 190 5 10

Ni 12 100 4 20

Ba - 920 20 20

Hg 0,1 36 0,05 5

Mo 1,5 190 1,5 2

Co 4,3 190 3 > 20

Cd 0,35 13 0,2 4 - 10

Prestatiekenmerken: reproduceerbaarheid

Elem.

(mg/kg)

AW2 % OS

2 % lutum

IW10 % OS

25 % lutum

RG

geslim

matrix afh.

VC

Rw, geslimbodem

monsters

d

Geslim

SRM’s

eis HXRF(60s)

eis HXRF eis HXRF

Zn 59 720 < 10% < 10%

Pb 32 530 < 10% < 10%

Cu 19,3 190 < 10% < 10%

Ni 12 100 < 10% < 15%

Ba - 920 < 10% ?

Hg 0,1 36 < 10% ?

Mo 1,5 190 < 10% ?

Co 4,3 190 < 10% ?

Cd 0,35 13 < 10% < 20%

Prestatiekenmerken: bias

Elem.

(mg/kg)

AW2 % OS

2 % lutum

IW10 % OS

25 % lutum

RG

geslim

matrix afh.

VC

Rw, geslimbodem

monsters

d

Geslim

SRM’s

eis HXRF(60s)

eis HXRF eis HXRF

Zn 59 720 < 15% < 15%

Pb 32 530 < 15% < 15%

Cu 19,3 190 < 15% < 15%

Ni 12 100 < 15% < 20%

Ba - 920 < 15% < 25%

Hg 0,1 36 < 15% ?

Mo 1,5 190 < 15% < 15%

Co 4,3 190 < 15% ?

Cd 0,35 13 < 15% <20%

Prestatiekenmerken

Elem.

(mg/kg)

AW2 % OS

2 % lutum

IW10 % OS

25 % lutum

RG

geslim

matrix afh.

VC

Rw, geslimbodem

monsters

d

Geslim

SRM’s

eis HXRF(60s)

eis HXRF eis HXRF

Zn 59 720 20 6 < 10% < 10% < 15% < 15%

Pb 32 530 10 4 < 10% < 10% < 15% < 15%

Cu 19,3 190 5 10 < 10% < 10% < 15% < 15%

Ni 12 100 4 20 < 10% < 15% < 15% < 20%

Ba - 920 20 20 < 10% ? < 15% < 25%

Hg 0,1 36 0,05 5 < 10% ? < 15% ?

Mo 1,5 190 1,5 2 < 10% ? < 15% < 15%

Co 4,3 190 3 > 20 < 10% ? < 15% ?

Cd 0,35 13 0,2 4 - 10 < 10% < 20% < 15% <20%

Gelijkwaardigheid:

handheld XRF vs. laboratorium

1. Gelijkwaardig: Zn, Cu en Pb

2. Niet gelijkwaardig: Ni en Ba (koningswater lost Ni en Ba slecht op)

3. Niet onderzocht: Hg, Cd, Co en Mo

10 100 1000 10000 100000Zn (mg/kg)

Geaccrediteerd laboratorium

10

100

1000

10000

100000

Zn (mg/kg)XRF

10 100 1000 10000 100000Zn (mg/kg)

Geaccrediteerd laboratorium

0

1

2

3

4

Zn-XRF / Zn-lab

0 10 20 30 40Hg (mg/kg ds)ALwest

0

10

20

30

40

Hg (mg/kg)XRF

10 100 1000Pb (mg/kg ds)ALwest

10

100

1000

Pb (mg/kg)XRF

82

139

10 100 1000 10000 100000Ni (mg/kg ds)ALwest

10

100

1000

10000

100000

Ni (mg/kg)XRF

120

10 100 1000 10000 100000Zn (mg/kg ds)ALwest

10

100

1000

10000

100000

Zn (mg/kg)XRF

120

Kansen

MET DE HANDHELD XRF:

1. Kan bodemonderzoek en bodemsanering goedkoper worden uitgevoerd (financieel).

2. Kunnen voor dezelfde kosten meer analyses worden verricht (inhoudelijk).

3. Kan met minder veldwerkgangen worden volstaan (logistiek). In het veld kan direct worden geanticipeerd op de meetresultaten.

de kosten, in 2/3 van de tijd, 3/2 keer zoveel meetgegevens

Potentiële markt voor de inzet van de handheld XRF. Noord-Brabant en Limburg lopen nog steeds voorop. Wie volgt?

Beperkingen

1. Niet alle elementen kunnen laag genoeg worden gemeten (bijvoorbeeld Cd).

2. XRF kan geen lutum, OS en organische verontreinigingen analyseren (minder geschikt voor oriënterend onderzoek).

3. Aandacht dient besteed te worden aan kwaliteitscontrole en kwaliteitszorg.

4. De regelgeving lijkt (?) soms nog een struikelblok te vormen. Verificatie middels analyses in het lab.

Tevens dient rekening te worden gehouden met monsterheterogeniteit en het vochtgehalte van de bodemmonsters

Storende invloeden: monsterheterogeniteit

• De veld reproduceerbaarheid kan > 20 % (incl. monsterheterogeniteit)

• Dit geldt zowel voor handheld XRF metingen als laboratorium metingen

• Voordeel lab: uitgebreide monstervoorbehandeling

• Handheld XRF: handmatig mengen en meerdere metingen per monster

Storende invloeden: vocht

0 200 400 600Pbdroog XRF

(mg/kg)

0

200

400

600

Pbnat XRF

(mg/kg)

0 200 400 600Pbdroog XRF

(mg/kg)

0

200

400

600

Pbvocht gecorrigeerd XRF

(mg/kg)

• Vochtcorrectie staat beschreven in SIKB handreiking 8103

• Vochtgehalte kan gemeten worden met vochtsensor.

• Let op: dit is het volumetrische vochtgehalte

Besluit basisveiligheidsnormen en

stralingsbescherming

Sinds februari 2018 is het Besluit Stralingsbescherming

vervangen door het Besluit basisveiligheidsnormen en

stralingsbescherming.

Wat staat er (o.a.) in het Besluit:

Registratieplicht als gebruik wordt gemaakt van een

gesloten veiligheidskabinet

Anders vergunningsplicht

Degene die de handeling verricht is registratie of

vergunningsplichtig

RI&E opstellen en elk jaar een radiologisch jaarverslag

Stralingsdeskundige en toezichthouder

stralingsdeskundige

Stralingsveiligheid (1)

Risico’s:

• Bestraling

Tijdens de meting komt straling vrij.

Primaire straling van de buis is relatief

sterk.

Backscatter straling van de buis

(strooistraling) is relatief zwak.

• Besmetting (opname radioactieve deeltjes).

Er is geen kans op besmetting.

Er is geen sprake van radioactiviteit.

Stralingsveiligheid (2)

Stralingsdosis is afhankelijk van:

• Tijdsduur van blootstelling.

Meet daarom niet langer dan

noodzakelijk.

• Afstand tot de bron.

Houdt daarom zoveel mogelijk afstand

(easy trigger is een optie).

• Afscherming

Extra afscherming: gebruik bijvoorbeeld

een statief, extend-a-pole of clip-on

mask.

Stralingsveiligheid (3)

Controle

• Minimaal 1 maal per jaar dient het apparaat gecontroleerd

te worden (bijvoorbeeld door XTAC in Voorschoten).

• Draag een TLD dosismeter (batch) om stralingsdosis te

controleren.

• Gebruik de uitleesbare dosismeter om te controleren of er

veilig gemeten wordt (voorkomen van blootstelling aan

strooistraling).

Bediening

• Aanzetten (3 s indrukken)

• Password

• Detector kalibratie

• Safety settings

• Mode kiezen

• Filter settings instellen (te meten elementen en meettijd)

• Element sorting instellen

• Meeteenheden instellen

• Test (= meten)

• Controle monsters meten

• Monsters meten

• Controle monsters meten

• Uitzetten (10 s indrukken)

• Data downloaden

Kwaliteitscontrole in het veld

• Controlemonsters meten (bijvoorbeeld; ultrapuur SiO2 en ISE 921)

• Monsters in duplo meten (bepaling monsterheterogeniteit / controle

handmatig mengen)

• Controlekaart

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Meting

140

150

160

170

180

Pb (mg/kg)

Gemiddelde

Gem-2s

Gem+2s

ISE 921 Gem+3s

Gem-3s

Gem+1s

Gem-1s

Demonstratie

Onderhoud

• Reinigen met een zachte doek.

• Kapton window vervangen.

• Data wissen.

• Overig onderhoud door leverancier (bijvoorbeeld door

XTAC in Voorschoten).

reparatie, buis vervangen, etc.