Nedbrytning av

petroleumföreningar

Hinner du äta upp lilla mikrob?

Lotta Hallbeck

Microbial Analytics Sweden AB

Bergrum i bruk – avvecklade bergrum

Kort om geomikrobiologi

Historia 1994 – 2004

De viktigaste resultaten

Nutid 2011 – 2014

Beskrivning av anläggningarna

Otterbäcken, Asphyttan och Skattkärr

Slutsatser

Innehåll

Avsänkningstratt

GroundwaterSprickor

Bergrum i bruk

Petroleum

produkt

Syrefri miljöVattenbädd

Grundvattennivå

Groundwater

Sprickor

Tömd anläggning

Petroleum

produkt

Syrefri miljö

Grundvatten

Fråga 1:

Hur långt från bergrummet har

petroleumprodukten spridits?

Inledande undersökningar hade visat att den

spridit sig 50 m in i bergväggen.

Svar:

Noggrann borrning med triple-tube och analys av

diesel i sprickor och bergmatris visade att så inte

var fallet. Vanlig borrning drar med sig petroleum

in i berget och kontaminerar de kommande

proverna.

Historia

Borrkärna

Spricka

Bergprov

Ytprov

Hal

tm

g/k

g

0

200

400

600

800

1000

1200

C10

C12

C14

C16

C18

C20

C22

C24

Bergprov

Ytprov

Ämne (n-alkan)

Jämförelse mellan fördelningen av alkaner

i yt- och bergprover

Fråga 2:

Pågår det mikrobiell nedbrytning av

petroleumprodukt i sprickor?

Svar:

Ja, det gör det. Det är mikroorganismer som

andas med sulfat och oxiderat järn som kan

bryta ner kolväten – om det finns rätt

förutsättningar.

Historia fortsättning

Monomerer

Hyd

roly

sHydrolys

CO2

CH4

H2 + CO2

Acetat

H2 + CO2

O2 H2O

NO-3 N2

Mn4+

Mn2+

Fe3+ Fe2+

SO42- S2-

S0 S2-

Sulfat-

reducerande

bakterier

Svavel

reducerande

bakterier

Metanogener

Acetogena

bakterier

Mangan

reducerande

bakterier

Denitrifierande

bakterier

Aeroba bakterier

Järnreducerande

bakterier

Organiska

polymerer

Oligo- och

monomerer

Organiska

syror, alkoholer

Syntrofa bakterier

Acetat

Fermenterande

bakterier

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

Nedbrytningplym i poröst medium

Sulfat

I sprickor i granit

Källa

KontaminationAnaeroba

mikroorganismer

O2NO3

−

MetanproduktionFe3+/

Mn4+

Järnrika

mineraler

Flödesriktning

(Lorén et al. ES&T 35:374-378)

SO42−

Indikatorer på nedbrytning av

kolväten i syrefritt grundvatten och

bergsprickor

Många sulfatreducerande bakterier

Högt totalantal av bakterier

Detektion av nedbrytningsprodukter

Signifikanta koncentrationer av Fe2+ och S2-

Mikrob-DNA sekvenser grupperar sig med DNA från andra kolvätekontaminerade områden

Murjek

Ludvika

Sala

Blädinge

Kan man i ett bergrum

bedöma de rådande förutsättningarna för

nedbrytning?

bedöma nedbrytningshastigheten av

petroleum?

accelerera nedbrytningen?

Nutid – 20 år från start

Undersökning av 3 anläggningar

Otterbäcken Asphyttan Skattkärr

Otterbäcken Asphyttan Skattkärr

CHAB (mL-1)

TNC (mL-1)

NRB (mL-1)

IRB (mL-1)

SRB (mL-1)Otterbäcken 2 m Otterbäcken 10 m Otterbäcken 22 m

5E+00

5E+01

5E+02

5E+03

5E+04

5E+05

5E+06

CHAB (mL-1)

TNC (mL-1)

NRB (mL-1)

IRB (mL-1)

SRB (mL-1)Asphyttan 2 m Asphyttan 10 m Asphyttan 22 m

5E+00

5E+01

5E+02

5E+03

5E+04

5E+05

5E+06

CHAB (mL-1)

TNC (mL-1)

NRB (mL-1)

IRB (mL-1)

SRB (mL-1)Skattkärr 2 m Skattkärr 10 m Skattkärr 22 m

5E+00

5E+01

5E+02

5E+03

5E+04

5E+05

5E+06

Otterbäcken Asphyttan Skattkärr

Nära Vänern

Produkt på ytan

Anaeroba mikrober

NRB, IRB, SRB

Högt beläget

Produkt på ytan

Sanerat

Färre anaeroba mikrober

Luftat

Produkt på ytan

Flest nitratandande mikrober

NRB

AnaerobaNRB – nitrate-reducin bacteria

IRB – iron-reducing

SRB – sulphate reducing bacteria

AerobaCHAB - culturable

heterotrophic aerobic

bacteria

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

pH

0

5

10

15

20

25

De

pth

(m

)

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

-200 0 200 400

Eh (mV)

0

5

10

15

20

De

pth

(m

)

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

O2 (mg L-1)

0

5

10

15

20

De

pth

(m

)

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Conductivity (μS cm -1)

0

5

10

15

20D

ep

th (

m)

Otterbäcken Asphyttan Skattkärr

Kemiska och fysikaliska parametrar

Kolväten och nedbrytningsprodukter

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6

Alkaner C9 - C28 (mg/L)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Dju

p, m

Otterbäcken

Asphyttan

Skattkärr

0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10

C fettsyror (mg/L)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Dju

p (

m)

Sammanfattning och slutsatser

• Varje anläggning är unik med avseende på

mikrobiologi och kemi

• Bedömning av nedbrytningspotential och

hastigheter måste därför göras individuellt för

varje anläggning

• Hur provtagning, provhantering, provberedning

och analys görs, avgör hur korrekt svaret

avspeglar verkligheten.

Hinner du äta upp lilla mikrob?

Jaa, om jag får det jag behöver från kostcirkeln.

Otterbäcken (spätt 10x) Asphyttan Skattkärr

Undersökningar och laboratorieförsök är utförda på uppdrag av Statens

Oljelager och SGU.

2011 – 2014 Microbial Analytics Sweden ABLena Eriksson, Anders Blom, Alexandra Chukharkina, Linda Johansson,

Björn Hallbeck, Frida Ekström

1994 – 2006 Göteborgs Universitet och Chalmers Tekniska

HögskolaKatarina Abrahamsson, Tobias Ankner, Anders Lorén, Sara Lydmark,

Charlotte Eliasson, Hallgerd Eydal

Tack för er uppmärksamhet!

Påskyndad nedbrytning - laboratorieförsök

1. Vatten från en anläggning blandas och görs syrefritt

2. Vattnet överförs till syrefria flaskor och olika elektronacceptorer tillsätts

3. Tillväxt, förbrukning av elektronacceptorer och nedbrytning av alkaner mäts

Laboratorieförsök - resultat

Kolväten från

anläggningen

Kolväten

tillsatta

Otterbäcken – snabbast nedbrytning med nitrat + sulfat tillsats

Asphyttan – snabbast nedbrytning med nitrat + fosfat tillsats

Kontroll NO3− + SO4

2−

Kontroll NO3− + PO4

3−