Kontekst projektu

      Wody europejskie są silnie zanieczyszczone amunicją podwodną (UM). Większość UM pochodzi z działań związanych z zatapianiem w czasie i po I i II wojnie światowej w celu wyeliminowania dużych ilości pozostałości wojennych, w tym broni konwencjonalnej i chemicznej. W skład UM wchodzą setki tysięcy rozbrojonych pocisków, min i bomb lotniczych. Ponadto do problemu przyczyniają się niewybuchy, zatopione podwodne zapory minowe i wraki statków wojskowych przewożących amunicję. Szacuje się, że tylko niemieckie części Morza Północnego i Bałtyckiego zawierają ok. 1,6 mln ton UM, które często można znaleźć na stosunkowo płytkich wodach, w obszarach działalności połowowej lub w pobliżu głównych szlaków żeglugowych (rysunek 3). Miejsce zatopienia Paardenmarkt zawiera 35 000 ton amunicji chemicznej w odległości jednej mili od wybrzeża Belgii i w pobliżu dużego portu. Na Bałtyku około 40 000 ton zatopiono w Głębi Bornholmskiej i Gotlandzkiej, a 35 000 ton amunicji konwencjonalnej w Kolberger Heide. Wiele operacji zatapiania zostało przeprowadzonych potajemnie lub amunicja została wyrzucona za burtę już podczas transportu. W związku z tym brakuje informacji na temat współrzędnych i charakteru UM w naszych morzach.
      UM stanowi poważne zagrożenie dla środowiska morskiego, działalności człowieka i dostarczania owoców morza. Ryzyko eksplozji dotyczy rosnącego ruchu statków i sportów wodnych, ale także prac pogłębiarskich, akwakultury i prac na morzu, np. budowy farm wiatrowych, układania kabli i rurociągów. Europejskie inwestycje w morskie farmy wiatrowe przekroczyły 9 mld euro w 2018 r., a spotkania z UM spowodowały opóźnienia i dodatkowe koszty w projektach rurociągów przekraczające dziesiątki milionów euro. Amunicja koroduje z upływem czasu, umożliwiając uwalnianie pochodnych materiałów wybuchowych (MC). Materiały wybuchowe ulegają powolnym zmianom po wystawieniu na działanie wody morskiej, co czyni je bardziej wrażliwymi na detonację po dziesięcioleciach na dnie morskim. Substancje chemiczne związane z konwencjonalnymi materiałami wybuchowymi i bojowymi środkami trującymi (BST) mają właściwości cytotoksyczne, genotoksyczne i rakotwórcze. Kilka badań wykazało, że UM mogą działać jako siedliska dla organizmów morskich, prowadząc do coraz większego wprowadzania MC i BST do morskiego łańcucha pokarmowego, aż do spożycia przez ludzi. Dlatego bezpieczna, niezawodna i opłacalna lokalizacja i usuwanie UM w wodach przybrzeżnych jest ważna z ekologicznego, ekonomicznego i społeczno-politycznego punktu widzenia.
      Amunicja konwencjonalna stanowi ponad 90% UM i składa się z metalowych pojemników wypełnionych materiałami wybuchowymi, miotającymi i pirotechnicznymi. Najpopularniejsze materiały wybuchowe to trinitrotoluen (TNT) (90%), Royal Demolition Explosive (RDX) (5%) i dinitrobenzen (DNB) (<10%) jako materiał pędny. Bojowe środki trujące w UM obejmują głównie iperyt (80%), środki na bazie arsenu, takie jak Luizyt, Adamsyt i Clark (15%) oraz inne środki, takie jak chloroacteofenon, Tabun i fosgen. W wyniku degradacji MC i CWA występują zarówno jako związki macierzyste, jak i produkty transformacji.
      Metody wyszukiwania obejmują techniki geofizyczne, precyzyjne pobieranie próbek z późniejszą analizą laboratoryjną oraz technologie wykrywania chemicznego. Techniki geofizyczne mogą lokalnie mapować dno morskie i są najczęstszym narzędziem badawczym dla wojska i firm EOD, ale wymagają dalszej identyfikacji ROV. Kontrola optyczna za pomocą ROV może dokładnie zidentyfikować poszczególne obiekty, ale wymaga intensywnych wskazówek ekspertów i jest silnie ograniczona widocznością.
      Wykrywanie chemiczne materiałów wybuchowych i BST jest najbardziej bezpośrednim podejściem do oceny obecności UM, ponieważ korozja i uwalnianie skorup/pojemników jest powszechne po >70 latach na dnie morskim. W przypadku tego zadania metody laboratoryjne oferują doskonałe możliwości wykrywania, ale wymagają precyzyjnego pobierania próbek, a także intensywnego przygotowania i analizy.
      Kolejnym logicznym krokiem w obserwacjach chemicznych MC byłaby analiza w czasie rzeczywistym i in situ (pod wodą). Jest to wymagane przez firmy EOD i znacznie ułatwiłoby operacje EOD poprzez dostarczanie w czasie rzeczywistym danych chemicznych wraz z danymi geofizycznymi i umożliwiłoby ukierunkowane pobieranie próbek z miejsc, w których znajduje się amunicja za pomocą robotów podwodnych.
      Opracujemy metody wykrywania on-line, w czasie rzeczywistym i in situ w oparciu o technologie wykrywania MC i BST w warunkach atmosferycznych, stosowane np. na lotniskach. Wykorzystamy spektrometrię mas z wlotem membranowym (MIMS) w połączeniu z jonizacją wielofotonową wzmocnioną rezonansem (REMPI).
      Nowo opracowane metody detekcji chemicznej zostaną wdrożone na statkach do pomiarów on-line, ale także na robotach podwodnych, z walidacją metod w wodach naddennych i porowych osadów przy użyciu istniejących metod laboratoryjnych. Komponenty podwodne zostaną wyprodukowane do wdrożenia na pojeździe ROV, w tym system pobierania próbek osadów.