förstärkt självrening, helena branzen
TRANSCRIPT
Landstingstvätteriet Alingsås
Förstärkt självrening av grundvatten
förorenat med klorerade etener
På säker grund för hållbar utveckling
Organisation
Projektbeställare
Typ av uppdrag
Pilottest Alingsås
Rådgivning
Tvätteriet Alingsås
SGU
FoU
SGI SGU
Syfte
Rådgivning:
• Utvärdera om förstärkt självrening är en möjlig behandlingsmetod för det
förorenade området i Alingsås
• Generellt stärka acceptansen för förstärkt självrening
FoU
• Dokumentera geokemisk och mikrobiell utveckling
efter biostimulering (tillförsel av kolkälla) och bioaugmentation
(tillförsel av mikroorganismer) i ett område med låg mikrobiell
aktivitet
• Utvärdera mikrobiella provtagningstekniker för att
förbättra förutsättningarna för framgångsrika sanerings-
resultat
Mikrobiell nedbrytning via reduktiv deklorering
Mikroorganismer reducerar eller oxiderar molekyler
för energi och celluppbyggnad
Geokemiska ämnen som syre, nitrat, mangan/järn,
sulfat och koldioxid utnyttjas som
elektronacceptorer
Reduktion av förorening: Föroreningen är
elektronacceptor (kräver lågt redox för låg
konkurrens med övriga geokemiska
elektronacceptorer)
Mikrobiell nedbrytning via reduktiv deklorering
Electron Donor and Chlorinated Ethene Effects on Activity and Community Composition in Anaerobic Reductively Dechlorinating Consortia, Andrew R Sabalowsky, ProQuest, 2009, ISBN 1109042930, 9781109042931,Bidrag från Oregon State University
Klorerade etener reduceras då de elektronacceptorer
som ger mer energi, redan förbrukats.
För att reducera molekylen krävs väte och elektroner
Ex: H2 + C2Cl4 => C2HCl3 + HCL
Väte och elektroner genereras från fermenatation av
tillsatt kolkälla
Kolkällor
Fermentering = ofullständig oxidation av organiska föreningar i frånvaro av syre
(anaerob process)
Melass (socker) – laktat /mjölksyra – propionat – acetat
Sojaböneolja fermenteras till acetat och väte
Vegetabilisk olja har större molekyler som omsätts mer långsamt och ger en jämnare,
men per tidsenhet lägre, produktion av väte och elektroner jfrt med sockret i
melassen
C3H4O(OH)2
Principles and Practices of Enhanced Anaerobic Bioremediation of Chlorinated Solvents Parsons Corporation; Air Force Center for Environmental Excellence Brooks City-Base, Texas, 2004 (mod. Bouwer, 1994)
Vanligen reduktiv
deklorering i källområde
Påverkan på grundvattnet
Här har elektronacceptorerna
förbrukats under längst tid
Föroreningsmönster vid reduktiv deklorering
RTDF, 1997. Natural attenuation of chlorinated solvents in groundwater: Principles and practices. Version 3.0. Prepared by the Industrial Members of the Bioremediation of Chlorinated Solvents Consortium of the Remediation Technologies Development Forum (RTDF).
Geokemiska mönster vid reduktiv deklorering
Wiedemeier et al., 1999, modified from Bouwer and McCarty, 1984 (kopierad från In Situ Remediation of Chlorinated Solvent Plumes, Ed. by H.F Stroo and C. H. Ward, SERDP/ESTCP Remediation Technology Monograph Series, Förlag Springer)
Fe(II)
Påverkan på grundvattnet
√ Syrefri miljö och sänkt redox
√ pH-sänkning (bl.a. p.g.a. fermentation och deklorering)
√ Förändrad hydraulisk konduktivitet (ökad biomassa)
√ Ökad specifik elektrisk konduktivitet (evt tillsatser, syror)
√ Ökad halt DOC
√ Metan, VC, H2S, flyktiga fettsyror
√ Omvandling av As(IV) till As(III) som i mindre utsträckning sorberar till partiklar
√ Upplösning/reduktion av Fe/Mn-oxider till följd av sänkt pH och redox, frigörelse
av sorberad arsenik, utfällning på avstånd
Pilottestet - Förutsättningar
Hydraulisk konduktivitet (m/s)
MW2 2,6×10-5
MW3-I 1,1×10-5
MW4 6,8×10-7
Porvattenshastighet (m/månad)
MW2 2,8 – 5,6
MW3-1 1,1 – 2,2
MW4 0,07 – 0,14
MW5 MW3-I / 3-II MW1 Bio 3 IW 3a IW 3b / 3c
M b.g.l.
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
GW table
Clay / silt
Sand
Bedrock
Upplägg
Kolkälla
Grundvatten
Ögonblicksbild
Analyserar aktiva, inaktiva och döda mikroorganismer
DNA (16 S rDNA delen i kromosomerna)
Konserveras
Lätt att ta prover
BioTraps
Passiva, 30 – 90 dagar ”genomsnittsbild”
Aktiva, kolonniserande mikroorganismer (från början)
2-4 mm kulor bestående av 75% aktivt kol
DNA, PLFA
Konserveras ej
Reserver bör sättas ut
Mesocosmer
Skördas allt eftersom, passiva, ”genomsnitt”
Jord från platsen liknar närmiljön, evt etablerade kulturer. Aktiva,
inaktiva och döda mikroorganismer
DNA
Konserveras
Dyr initial fältinsats, rätt antal mesocosmer måste förberedas
Mikrobiella grupperingar
Vi analyserar i princip de grupper som ansvarar för de olika elektronacceptorernas
omsättning, grovt sett
Geobacter (iron reducing bacteria) Fe(III) -> Fe(II)
Sulphate reduction genes, Desulfuromonas (SO42- -> H2S)
Methyl coenzyme M reductase (CO2 -> CH4)
Dehalobacter (PCE, TCE)
Dehalococcoides (DCE, VC)
Trichloroethene reductive dehalogenase (TCE)
Vinylchloride reductase (VC)
Frank Loeffer ([email protected], Copyright American Society for Microbiology)
Vad har vi sett i halvtid?
√ Vi har hittills inte lyckats ”väcka” Dehalococcoides. Området har förhållandevis låg
mikrobiell aktivitet (vilket givet förutsättningarna var något överraskande)
√ Det mikrobiella innehållet i mesocosmerna är större jämfört med både BioTrap och
grundvattenprov (kan röra sig om en faktor 1 000 – 10 000 i antal mikroorganismer)
√ Ännu ingen grupp av mikroorganismer funnen i jord som inte påträffats i
vatten eller BioTrap men det har kanske med val av analyser att göra ;)*
√ Dekloreringsgraderna har ökat i testområdet, förmodligen beroende på ökad tillväxt
och aktivitet hos Dehalobacter
√ PCE och TCE borta i en av brunnarna, men utan Dehalococcoides betyder det att VC
kommer att ackumuleras i området
√ Transport av mikrobiella prover är dyrt och för BioTraps även besvärande då de är
färskvara
