Bioaugmentering til oprensning af pesticidpunktkilder

Relaterede dokumenter
Pesticidsager: Undersøgelser- Risikoafklaring- Perspektiver for afværge ved stimuleret biologisk nedbrydning

OPI Projekt: Udvikling af en biologisk reaktor til rensning for pesticider. /Foto: Christian Nyrop Albers, GEUS/

Pesticidforurening ved Skelstoftegaard

ANVENDELSE AF BAKTERIELLE GENTEST I FORBINDELSE MED BIOREMEDIERING AF JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Fjernelse af grundvandsforurening med mikroorganismer fremtidens løsning på fortidens synder?

TOLKNINGSMETODER I FORBINDELSE MED MONITERET NATURLIG NEDBRYDNING (MNA) TIL HÅNDTERING AF EN STOR FORURENINGSFANE

Pesticider i dansk grundvand

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

RISIKOVURDERING AF EN PESTICIDFORURENING VED EN GAMMEL FRUGTPLANTAGE

Opsporing og håndtering af pesticidpunktkilder - Introduktion til metoder til opsporing af pesticidpunktkilder

15 års udvikling af grundvandsforurening med ukrudtsmidler i moræneler

Erfaringer fra et boringstransekt

Teknisk erfaringsopsamling for pesticidpunktkilder

Hvad betyder pesticidpunktkilder for grundvandet

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

Skelnen mellem pesticidkilder

Pesticidkilder- punktkilder og fladekilder. Seniorrådgiver, geokemiker, Lærke Thorling, GEUS Hydrogeolog, Peter Madsen, Esbjerg Forsyning

MIKROBIOLOGI OG GEOLOGI - ET EKSPANDERENDE FORSKNINGSOMRÅDE

Udtagning af Porevandprøver i den Umættede Zone Vurdering af nedsivning til grundvandet

Naturlig nedbrydning som afværgemetode: Hvordan kan avancerede kemiske og mikrobiologiske analyser anvendes til dokumentation?

Randers Kommune. Orientering til ejere af private enkeltboringer og brønde om kommunens tilsyn med drikkevandskvaliteten

TV- Vintermøde, den 11. marts 2014 harlotte Schmidt, TREFOR og Tove Svendsen, Region Syddanmark aterina Tsitonaki, Kresten Andersen, Nina Tuxen,

Er det N eller P, der er problemet i Fjordene? Senior biolog Erik Kock Rasmussen DHI vand miljø sundhed

Næringsstoffer i vandløb

DOKUMENTATION AF NATURLIG NEDBRYDNING AF PESTICIDFORURENEDE LOSSEPLADSER. ATV møde 28. januar 2015

MIKROBIEL NEDBRYDNING AF PESTICIDER I VANDVÆRKER OG PÅ AFVÆRGEANLÆG

Anvendelsen af BAMnedbrydende. til oprensning af BAM/dichlobenilforurenet. Delrapport for fase 1. Miljøprojekt nr. 1424, 2012

Vanddataanalysen i Region Midtjylland

RISIKOVURDERING AF EN PESTICIDFORURENING VED EN GAMMEL FRUGTPLANTAGE

Oprensning af olie- og benzinforurening: Naturlig nedbrydning og biologisk afværge

Pesticider i dansk grundvand -punktkilder kontra fladekilder. Indlæg på ATV møde d. 23. maj 2013, Odense Nina Tuxen

Det ny analyseprogram for pesticider i vandværksboringer BK boringer ude af drift Flade- og punktkilder

MODERNE METAGENOMANALYSER MIKROBIEL NEDBRYDNING AF MILJØFREMMEDE STOFFER I JORD OG GRUNDVAND

Fjordbundens betydning for omsætningen af næringsstoffer

Slutdokumentation og oprensningskriterier på et aktivt system Jernbanegade 29, Ringe

Vurdering af indeklimarisiko ved fremtidig følsom arealanvendelse på baggrund af grundvandskoncentrationer. Overestimerer vi risikoen?

Poul L. Bjerg Gregory Lemaire Ursula McKnight og mange flere. Sandra Roost (Orbicon) Sanne Nielsen (tidl. Orbicon, nu Region Syd)

Erfaringer ved brug af CSIA på forureningssager med chlorerede opløsningsmidler (dual CSIA) og pesticider

CRYOFRAC/CRYOREM. Geo, Orbicon, GEUS, Region Hovedstaden, Frisesdahl, Innovationsfonden, Miljøstyrelsen

Afprøvning af GeoProbe injektionsmetoder i moræneaflejringer

Miljø og Teknik. Orientering til ejere af private brønde og boringer om kommunens tilsyn med drikkevandskvaliteten

ttem - undersøgelse og risikovurdering af pesticidpunktkilder

Kortlægningsområderne Almsgård og Slimminge er beliggende i et landområde uden større byer.

Regionernes indsats overfor punktkilder. Hanne Møller Jensen

Hvorfor er nedbrydning så vigtig

Pilotprojekt - In situ test af stimuleret aerob nedbrydning til oprensning af pesticidpunktkilder

Skelnen mellem pesticidkilder - diskussionsoplæg på workshop på ATV Vintermøde Nina Tuxen

Fjernelse af pesticidet MCPP (mecoprop) ved traditionel vandbehandling

Kvælstofudvaskning og gødningsvirkning af afgasset biomasse

GRØNT TEMA. Fra nedbør til råvand

Lokalisering af hot-spot under bygning på renserigrund

Risikovurdering uden brug af Miljøstyrelsens screeningsværktøj

Biologisk rensning Fjern opløst organisk stof fra vand

Dynamiske undersøgelser

Kortlægningen af grundvandsforholdene på Als

N-reduktion og nitrat i grundvand Hvad viser målinger?

Sammenligning af laboratorieforsøg med kemiske og biologiske metoder til oprensning af residual fri fase under grundvandsspejlet i Kærgård plantage

Vandløb påvirket af jordforurening tidslig variation i opblandet koncentration og vandføringen, TUP-projekt

Livet i jorden skal plejes for at øge frugtbarhed og binding af CO2 samt evnen til at filtrere vand

Viden vækst balance. Rent grundvand med godt landmandskab. Hvornår er der behov for særlige indsatser?

ELEKTROKINETISK STIMULERET BIOLOGISK NEDBRYDNING AF FRI FASE PCE

Carbonatsystemet og geokemi

Sådan er udledningerne omkring år 1900 fastsat En proxy for kvælstofkoncentrationen i vandløb omkring år 1900

Dagsorden Gladsaxe Gentofte Gladsaxe Orbicon Gentofte

Udfordringer med nedbrydningsprodukter ved SRD som afværgeteknik

BIOLOGI HØJT NIVEAU. Mandag den 13. august 2001 kl

14:15 14:30: Målinger i vand og fisk på forskellige danske typer anlæg og lidt om sensorik.

Hadsten Kemi; Kommunemøde 19/3/2010

Geologi. Sammenhæng mellem geologi og beskyttelse i forhold til forskellige forureningstyper GRUNDVANDSSEMINAR, 29. AUGUST 2018

Hvorfor biologisk metode til DNAPL afværge?

Lugt- og. æstetiske gener i. kanaler ved. Sluseholmen. Ideer til afhjælpning. Grundejerforeningen ved Peter Franklen

Figur 1. Kontrolleret dræning. Reguleringsbrønden sikrer hævet vandstand i efterårs- og vintermånederne.

Status: Boringen er uegnet til overvågning af nitratudvaskningen fra landbruget da grundvandet er reduceret.

Erfaringsopsamling på udbredelsen af forureningsfaner i grundvand på villatanksager

MILJØBESKYTTELSE VED HÅNDTERING AF OVERSKUDSJORD RISIKOBEREGNINGER/- VURDERINGER? 25 JANUAR 2018

KOMBINATION AF BIOTISK OG ABIOTISK NEDBRYDNING AF CHLOREREDE ETHENER (PCE) I GRUNDVAND

Der er på figur 6-17 optegnet et profilsnit i indvindingsoplandet til Dejret Vandværk. 76 Redegørelse for indvindingsoplande uden for OSD Syddjurs

Undersøgelse af forskellige probiotiske stammer

Afgravning Høj Lav Høj Tabel 1. Oversigt over de afprøvede afværgeteknologier.

SorbiCell - en passiv vandprøvetager. Henriette Kerrn-Jespersen, Region Hovedstaden

Kvælstofomsætning i mark og markkant

Desphenyl-chloridazon

Cellen og dens funktioner

Kommunen har PLIGT til at meddele påbud til forurener

UNDERSØGELSER AF PFAS I DET DANSKE GRUNDVAND-PERSPEKTIVER FOR REGULERING

INTRODUKTION TIL SOIL MIXING (ISS/ISCO) PÅ SØLLERØD GASVÆRK.

In situ SRD af TCE i moræneler

Biologisk rensning Fjern opløst organisk stof fra vand

Hjerm Vandværk er beliggende Lindevænget 47b, 7560 Hjerm og har en indvindingstilladelse på m³/år gældende til 14. August 2016.

Dokumentationsmetoder

Rensning af byspildevand med alger efterår 2012

METANFJERNELSE I VANDVÆRKER- UNDERSØGELSE AF MIKROBIEL VÆKST

Sag 1 Pesticider i et dansk opland

Ventilation (SVE) på tre lokaliteter observationer og refleksioner

SRD DOKUMENTATION AF AFVÆRGEEFFEKT ERFARINGER OG UDFORDRINGER CHARLOTTE RIIS, NIRAS

Guide til indledende undersøgelse af jordforureninger, der udgør en potentiel risiko for overfladevand. Helle Overgaard, Region Hovedstaden

Screeningsværktøj til vurdering af lossepladsers påvirkning af overfladevand

Hvilke data bør indgå ved revurdering af pump & treat anlæg og hvordan måles effekten af indsatsen

D A N M A R K S O G G R Ø N L A N D S G E O L O G I S K E U N D E R S Ø G E L S E R A P P O R T / 1 0 8

Diffus vs direkte grundvands tilstrømning og nitrat til Holtum å

Transkript:

Bioaugmentering til oprensning af pesticidpunktkilder MCPP Anders Johansen, Aarhus Universitet, Institut for Miljøvidenskab. Miljøingeniør Katrine Smith, Miljøstyrelsen. Hydrogeolog Hasse Milter, Region Sjælland. dichlorprop Senior Scientist Ulrich Bay Gosewinkel og ph.d.-stud. Tue K. Nielsen, Aarhus Universitet. Civilingeniør Katerina Tsitonaki, civilingeniør Sandra Roost, projektleder Kresten Andersen, geolog Lars C. Larsen og civilingeniør Nina Tuxen, Orbicon A/S. Sphingomonas

oversigt Hvorfor anvende mikroorganismer til oprensning af pesticid punktkildeforureninger? Laboratorie-undersøgelse af potentialet for oprensning af MCPP punktkilder i jord. In situ bioaugmentering af dichlorprop i kombination med ilttilførsel. Opsamling.

Ellegaard-Jensen et al., 2014 Hvorfor anvende mikroorganismer til oprensning af pesticid punktkilde-forureninger? Kan være et godt/billigere alternativ til dyre afværge-foranstaltninger. Kan hjælpe med at opfylde betingelserne for, at et givent pesticid bio-nedbrydes i jorden. Mikroorganismer der producerer de enzymer, der er nødvendige for nedbrydning af pesticidet. Elementært ilt tilstede, til at støtte den mikrobielle nedbrydning er nogle gange nødvendig. Næringsstoffer (N, P, Fe, osv.) må ikke være begrænsende for mikroorganismerne. De nødvendige enzymer, der er forudsætningen for en total mineralisering, kan ofte være fordelt i flere forskellige organismer (synergetisk nedbrydning).

Laboratorieundersøgelse af potentialet for biologisk oprensning af MCPP punktkildeforurening Formål: studere MCPP-nedbrydning i jordprøver fra dybereliggende jordlag, på en tidligere industrigrund forurenet med phenoxysyre-herbicider (MCPP, MCPA). Spørgsmål: Kan tilførsel af nitrat fungere som alternativ elektron-acceptor for mikroorganismerne og øge deres nedbrydning af MCPP, når ilt er begrænset? Kan tilførsel af en kulstofkilde booste mikroorganismernes aktivitet og dermed øge nedbrydning af MCPP? Jordkerne blev udtaget i 2-11 m dybde.

Jordprøver blev udtaget ned igennem borekernen og opbevaret lufttæt og på køl indtil forsøg. Jord (opslemninger) fra 3, 4.5 og 6 m dybde blev udsat for følgende behandlinger: kontrol: vand org. kulstof: glukose elektron acc.: nitrat kombination: glukose + nitrat Der blev også tilført nedbryder-bakterier

Målinger: Potentiel MCPP mineralisering i jord, fra de tre dybder, blev målt vha. 14 C-mærket MCPP, hvor udvikling af 14 C-CO 2 indikerer MCPPmineraliseringen. N 2 O som indikation af denitrifikation (nitrat-reduc. betingelser)

Glukose formindskede altid mineraliseringen af MCPP Mineralisering af MCPP i tre subjorde ved nitrat-reducerende betingelser WATER GLUCOSE Nitrat forøgede mikroorganismerne nedbrydning af MCPP i 4,5 m jordprøver ift. kontroller Kombinationen af glukose og nitrat forøgede ikke mineraliseringen af MCPP Mineralization of 14 C-MCPP (%) 40 30 20 10 0 40 30 20 10 3-m 4.5-m 6-m NITRATE 3-m 4.5-m 6-m GLUCOSE+NITRATE Denitrifikation foregik i alle jordlag 0 0 20 40 60 Time (d) 0 20 40 60

Mineralisering af MCPP, efter tilførsel af to nedbryder bakterier (ved reducerende betingelser, nitrat tilført) (tre gentagelser vist) 10 Substantielle denitrifikations-rater Høj variation i kapacitet til at mineralisere MCPP? Måske pga. lave tætheder af bakterier i (<10 4 CFU/g) Dette er et problem, hvis nedbrydningen af pesticidet foretages af flere forskellige arter af bakterier/svampe, der forekommer i lavt antal chancen for at de mødes er for lav! Mineralization of 14 C-MCPP (%) 50 A D 40 30 20 10 0 0 50 100 150 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 50 40 30 20 10 B C?? Control 0 50 100 150 E Pseudomonas Erg2 0 50 100 150 Sphingomonas F MH 8 6 4 2 0 10 8 6 4 2 0 10 8 6 4 2 N 2 O production (ppm) 0 0 50 100 150 Time (d) 0 50 100 150 0

Undersøgelse af potentialet for biologisk oprensning af MCPP punktkildeforurening i laboratorieforsøg Konklusioner Tilførsel af næringsstoffer (fx N) kan i visse tilfælde øge MCCPnedbrydningsraten. Tilførsel af en let-omsættelig organisk kulstofkilde kan formindske nedbrydningsraten drastisk. Tilførsel af en specifik nedbryder-bakterie kan øge nedbrydningsraten betydeligt.

In situ bioaugmentering af dichlorprop punktkildeforurening på Skeltofte på Lolland Potentiale for at øge nedbrydningen af phenoxysyrer i dybereliggende jordlag ved tilførsel af ilt + en specifik nedbryderbakterie (Sphingomonas herbicidovorans MH). Foreløbige resultater AU, ORBICON, Region Sjælland, MST

Region Sjællands aktiviteter Region Sjælland har udført afværgeforanstaltninger i form af afværgepumpning til afskæring af fanen Der er udført flere forureningsundersøgelser ved Skelstofte til kortlægning af forureningen og opsporing af hotspot. Der er fundet indhold af dichlorprop på op til 140 µg/l i det øverste sandlag

Konceptuel model

Iltning Iltning og bioaugmentering (Sphingomonas MH) Målinger: O 2 koncentration i grundvandet, antal dyrkbare bakterier (CFU), bakteriel diversitet (NG 16S DNA sequensing), mineraliserings potentiale, expression af nedbryder gener

Ilt-tilførsel vha. diffuser Diffuseren installeres i bunden af sandlaget i injektionsboringerne uden gruskastning. Diffuseren tillader en langsom og jævn tilførsel af meget små iltbobler. Dermed sikres en høj opløsning i vandet og en mindre fortrægning af porevandet

Udtagning af vandprøver på lokaliteten

Resultater fra Iltmålinger for felt 2 Hurtig iltgennembrud i de øverste filtre Ilt-koncentrationerne er generelt noget lavere (~1/3) i felt 1

Sphingomonas (CFU/ml) Kolonne-eksperiment til estimering af, hvor mange Sphingomonas MH celler der overlever, og bevæger sig i jorden (fra 9 m dybde). Ca. 10 4 Sphingomonas herbicidovorans MH celler blev tilført til toppen af kolonnen til T 0. 700 600 2 cm 4 cm 500 400 Svarer til ~30% af tilførte MH 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 Time (h) Sphingomonas MH overlever i mere end >100 h og transporteres (mindst) over små afstande

Antal dyrkbare bakterier i udvalgte vandprøver udtaget på lokalitet (boring M4 og M5, to dybder). Der er dyrket bakterier på to medier (TSA, R2A). 9.9.2014 15.9.2014 18.12.2014 0,1 TSA R2A 0,1 TSA R2A 0,1 TSA R2A M4-1 5,9E+04 1,0E+05 8,0E+04 2,3E+05 1,1E+04 1,0E+04 M4-2 2,9E+04 6,1E+04 1,5E+04 9,0E+03 2,0E+03 5,0E+03 M5-1 2,1E+04 6,7E+04 2,9E+04 1,0E+04 9,0E+03 6,0E+03 M5-2 3,8E+04 5,4E+04 na na 1,0E+03 na Antal bakterier er altså generelt meget lavt, hvilket kan være et problem mht. forekomst af nedbryder-gener.

Resultater fra 16S sekventering af bakterielle samfund i vandprøver. En god indikation af antal bakteriearter (15-20) i jorden Meget lav diversitet 20 taksonomiske enheder M4-1 11 m dybde, M4-2 9 m dybde 0,5 m fra injektion M5-1 11 m dybde, M5-2 9 m dybde 1.0 m fra injektion

Tilførsel af nedbryderbakterie Sphingomonas MH tilført til 10 8 celler per ml jordvæske (svarende til ca. 300 liter i alt). Kvalitetscheck viser at kulturen mineraliserer 5-10 % af en dichlorprop opløsning (1 mg/l) i løbet af et døgn. MH spundet ned og vasket i PBS buffer (5 C) og tilført samme dag.

Potentiel mineralisering af dichlorprop i vandprøver Ingen mineralisering i prøver fra samtlige moniteringsbrønde i efteråret 2014 før tilførsel af Sphingomonas MH. Mineraliseringen kan dog gå i gang efter mange uger, så prøverne vil blive målt fortløbende. Måling af potentiel mineralisering af dichlorprop i vandprøver fra Skeltofte

Udpladning af bakterier fra vandprøver ca. 3 uger efter tilførsel af Sphingomonas MH. Bemærk de gule kolonier, der sandsynligvis er den tilførte stamme. Kolonier med denne farve vokser ikke frem i Felt-1. Antallet af gule kolonier indikerer, at der var 2 10 4 Sphingomonas MH per ml i den brønd, hvor de blev tilført. I nærmeste brønde måltes 2-5 10 3. Potentiel mineraliserings assay viste tilsvarende at ca. 1% af det tilførte dichlorprop blev mineraliseret på 4 dage (prøver fra tilførsels-brønd).

Konklusioner Når in situ nedbrydnings-kapacitet mangler, er det sandsynligvis nødvendigt, at tilføre den i form af mikroorganismer med de nødvendige gener for at initiere processen. Lav mikrobiel tæthed i subjorde befordrer ikke synergetisk nedbrydning af persistente kontaminanter. Foreløbige resultater (overlevelse, transport, mineralisering) fra Skeltofte feltforsøg indikerer, at bioaugmentering i kombinaion med ilt-tilførsel kan være en mulig oprensningsteknik. Tak!

Tak til Projektledelse forsøgsdesign og feltarbejde Sandra Roost, Katerina Tsitonaki Kresten LB Andersen, Nina Tuxen, Thomas Larsen, Kresten Andersen Bygherre og finansiering Hasse Milter, Roman Koscianscki Finansiering Katrine Smith Analyser og feltarbejde Anders Johansen, Tue K Nielsen, Ulrik Gosewinkel 16. marts 2015 24