Den tradisjonelle måten for måling av forurensninger i luft og vann er å trekke en stor prøvemengde gjennom et filter, for deretter å analysere filteret og kartlegge hva slags stoffer som er blitt fanget der.

Men innholdet av forurensninger i luft og til dels vann kan variere mye fra dag til dag, og denne ”støvsugermetoden” gir bare et øyeblikksbilde av forurensningsnivået.

Du må derfor foreta mange slike målinger for å finne det gjennomsnittlige nivået av forurensninger. Måling av forurensninger i jord, sand og sedimenter gjøres tradisjonelt etter det samme prinsippet.

Enkelt og praktisk

En ny type prøvetaker som er blitt utviklet ved NGI (Norges Geotekniske Institutt) fungerer på en helt annen måte.

Prøvetakeren er enklere og mer kostnadseffektiv enn tradisjonelle metoder. I tillegg til at den måler innholdet av forurensende stoffer i miljøet, kan den attpåtil fortelle hvilken del av miljøet forurensningene sannsynligvis kommer fra.

Den nye prøvetakeren består av strimler av en type myk plast (polyoxymetylen, forkortet POM) som absorberer frie organiske molekyler fra omgivelsene. De organiske molekylene omfatter i parentes bemerket mange av de mest utbredte og farligste miljøgiftene våre, som for eksempel PCB, PAH og dioksiner.

– Det er mye lettere å måle forurensninger med POM-prøvetakere enn med ”gammelmåten”. I dag kan vi henge ut 10 gram plast i vannet i for eksempel et havneområde, og det er nok til at vi noen uker senere har fått kunnskap om forurensningsnivået.

– Vi måtte ha pumpet og filtrert ca 10 000 liter vann for å oppnå det samme resultatet. Det er også enklere å analysere POM-strimler enn vann- og sedimentprøver på laboratoriet, forklarer teknisk ekspert Gerard Cornelissen ved NGIs avdeling for miljøteknologi.

Likevektsprinsippet

POM-prøvetakeren fungerer etter et likevektsprinsipp som er helt nytt i denne sammenhengen.

Alle organiske materialer, forutsatt at de er amorfe (strukturløse) og ikke krystallinske, både absorberer og gir fra seg frie organiske molekyler til og fra omgivelsene.

– Hvis plaststrimlene våre henger lenge nok ute i et miljø med forurensninger oppstår det en likevekt, slik at det kommer like mange molekyler inn som det lekker ut, og da er konsentrasjonen inne i plasten stabil.

– Det betyr at vi kan måle konsentrasjonen inne i plasten og regne oss frem til forurensningsnivået i miljøet rundt den med et enkelt forholdstall, forklarer forsker Hans Peter Arp ved NGIs avdeling for miljøteknologi.

De frie molekylene er problemet

De nye prøvetakerne registrerer utelukkende frie organiske molekyler, og det betyr at de fokuserer på nøyaktig den delen av den totale forekomsten som skaper alvorlige miljøproblemer.

– Stadig mer forskning viser at det er de frie molekylene som er hovedproblemet når vi snakker om miljøforurensninger, forklarer Arp.

Det finnes nemlig eksempler på at sedimenter med høyt innhold av PCB, PAH osv. ikke har ført til skadevirkninger i miljøet, mens andre sedimenter med de samme totalkonsentrasjonene har ført til store skadevirkninger.

Forskjellen er at forurensningene i det første tilfellet er sterkt bundet og ikke kan gå inn i levende organismer, mens de i det andre tilfellet er mye mer løst bundet og en større del er fritt oppløst i vann eller luft.

Idé fra Nederland

Forskere ved NGI og NILU (Norsk institutt for luftforskning) har gjort omfattende forsøk med de nye prøvetakerne i luft, vann og jord i den indre delen av Oslofjorden.

– Resultatene viser at prøvetakerne i luft må henge ute i ca en til tre måneder for å oppnå en likevektstilstand. I vann og jord eller sediment tar det fra to til fire uker, avhengig av stoffegenskapene, forteller Gerard Cornelissen.

Han presiserer at likevektstiden varierer med en rekke forhold, som for eksempel temperatur og strømningshastigheter. De norske forskerne har bygd videre på en idé som opprinnelig kom fra dr. Chiel Jonker ved et universitet i Nederland.

Nederlenderne fant ut at det gikk an å analysere forurensningsinnholdet i vann ved å tilsette en tykk plastremse i en liten beholder med vann, som deretter ble ristet frem og tilbake.

Gerard Cornelissen og Gijs Breedveld ved NGI skar isteden plasten i ørtynne flak av bare 0,017 mm tykkelse, og hengte dem ut i vann, grunnvann og i sediment.

Hans Peter Arp tok ideen enda et skritt videre og undersøkte om plaststrimlene kunne henges rett ut i luft og analyseres etter likevektsprinsippet.

Felt-testingen av de nye prøvetakerne ble gjort i samarbeid med seniorforskerne Knut Breivik og Martin Schlabach samt doktorgradsstudenten Kine Halse fra NILU, som har sammenlignet den nye metoden med en alternativ metode for passiv prøvetaking av luft.

Det viste seg at NILUs og NGIs målinger hadde god korrelasjon for flere forbindelser.

Resultatet er at NGI og NILU nå sitter med en enkel teknologi som samtidig og parallelt kan måle frie organiske forurensninger i sediment, jord, vann, grunnvann og luft.

Avslører opprinnelsen
 

Dette betyr at de nye prøvetakerne også kan fortelle om sedimentene inne i et havneområde avgir ”gamle” forurensninger til vannet, eller om det isteden er slik at havneområdet får tilført nye forurensninger via luften eller på grunn av avrenning.

Miljøforskerne snakker om fluks, som er et mål for hvordan noe beveger seg.

– Hvis jeg for eksempel setter ut en POM-prøvetaker i både det indre og det ytre området av en havn, og ser at konsentrasjonene er høyest inne i havna, forteller det meg at forurensningene sprer seg fra indre til ytre havn.

– Men hvis jeg ser at konsentrasjonen av forurensninger er mye høyere i luft-POM enn i en vann-POM fra det samme området, er det sannsynlig at det kommer nye forurensninger luftveien til havneområdet.

– Det er en stor fordel at vi nå kan bruke den samme prøvetakeren i både luft, vann og jord, for da blir det enklere å kartlegge hvor forurensningene kommer fra, understreker Arp.

Kunnskap om tilførselsveier er helt essensielt for å vurdere aktuelle tiltak for å redusere forurensningsbelastningen i et område.

Mens en tradisjonell forurensningsmåling med ”støvsuger” og filtrering gir et øyeblikksbilde, gir POM-prøvetakerne en gjennomsnittsmåling eller det som kalles en tidsintegrert prøve, det vil si at bilde av forurensningene i hele det tidsrommet den har vært utplassert.

POM er en vanlig type plast som produseres i Norge og brukes til mange ulike formål. NGIs egne folk høvler plaststykkene til tynne flak på en dreibenk i instituttets eget laboratorium.

Det har også tidligere blitt utviklet prøvetakere som kan måle frie organiske molekyler, men NGIs teknologi er den første som kan brukes like godt i både sediment, jord, vann og luft.