Indledning og formål

Relaterede dokumenter
VURDERING AF NATURLIG NEDBRYDNING AF PCE I GRUNDVANDSMAGASIN VED ISOTOPFRAKTIONERING

Stofspecifikke stabile C og Cl isotopanalyser (CSIA, dual CSIA for chlorerede ethener)

på 3 danske lokaliteter

Vurdering af naturlig nedbrydning af PCE i grundvandsmagasin ved isotopfraktionering

Baggrund og formål. Formål Bedre procesforståelse Bedre grundlag for risikovurdering og vurdering af afværgetiltag Vurdering af nye metoder

Statusnotat April 2010

Statusnotat April 2010

VÆRKTØJSKASSEN OVERBLIK OG METODEOVERVEJELSER

Julie Chambon, Gitte Lemming, Gabriele Manoli, Mette Broholm Philip J. Binning and Poul L. Bjerg DTU Miljø. Mette Christophersen Region Syddanmark

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

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

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

1. ordens nedbrydningsrater til brug i GrundRisk Risikovurdering

KAN MIP ANVENDES SOM VÆRKTØJ TIL VURDERING AF IN SITU SRD AFVÆRGE I MORÆNELER?

Hvordan dokumenterer vi naturlig anaerob dechlorering i forureningsfaner?

Naturlig nedbrydning af tjærestoffer i grundvandsmagasinet

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

Nedbrydning af 1,1,1-TCA ved stimuleret reduktiv dechlorering

In situ SRD af TCE i moræneler

Samtidig oprensning af moræneler og kalkmagasin ved stimuleret reduktiv dechlorering

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

Oprensning af megasite med PCE-forurening ved brug af reduktiv dechlorering og biocelle

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

Opblanding i vandløb. Angelina Aisopou Anne Sonne Ursula McKnight Poul L. Bjerg Philip Binning, projektleder

SRD DOKUMENTATION AF AFVÆRGEEFFEKT ERFARINGER OG UDFORDRINGER CHARLOTTE RIIS, NIRAS

Hvordan fastlægger vi oprensningskriterier for grundvandstruende forureninger?

UDVIKLINGSPROJEKT AFVÆRGE AF FORURENINGSFANER I GRUNDVAND AFVÆRGE AF FORURENINGSFANER I GRUNDVAND

Hvorfor biologisk metode til DNAPL afværge?

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

Undersøgelser inden 8 tilladelsen bliver meddelt

Hvorfor er nedbrydning så vigtig

Rødekro Vurdering af udviklingen i den naturlige nedbrydning i nedstrømsforureningsfane efter kildeoprensning

Nationalt netværk af testgrunde

Primære re aktiviteter i REMTEC

ATV JORD OG GRUNDVAND VINTERMØDE OM JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Erfaringsopsamling på udbredelsen af forureningsfaner i grundvand på villatanksager

Udfordringer med nedbrydningsprodukter ved SRD som afværgeteknik

Reduktiv dechlorering som afværgemetode

ATV JORD OG GRUNDVAND VINTERMØDE OM JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Slutdokumentation og oprensningskriterier på et aktivt system Jernbanegade 29, Ringe

Hvis du vil teste en idé

Undersøgelser til vurdering af stimuleret in-situ reduktiv deklorering ved oprensning grundvandsforurening

Sammenfatning af undersøgelserne på Grindsted Gl. Losseplads. Peter Kjeldsen og Poul L. Bjerg

Anvendelse af GrundRisk til lokal risikovurdering. Gennemgang af værktøjet med fokus på betydning af parameterværdier. Professor Philip J.

Nedbrydning af miljøfremmede stoffer i umættet og mættet zone. 28. januar 2015

Low Level MIP/MiHPT. Et nyt dynamisk værktøj til kortlægning af forureningsfaner

Dynamisk udvikling i fordelingen af opløst PCE i sprækket kalkmagasin ved ændrede pumpningsforhold og udvikling af konceptuel model

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

Vurdering af stimuleret in-situ reduktiv dechlorering i moræneler matrix Gl. Kongevej 39, Vesterbro

Formål. Risikovurdering i moræneler er kompleks

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

Hvordan kan vi inddrage viden om nedbrydning (benzen og vinylchlorid)? - Grundvand til indeklima

Erfaringer fra et boringstransekt

GrundRisk Screeningsværktøj til grundvandstruende forureninger

HVORDAN VÆLGES DEN OPTIMALE METODE TIL KILDEFJERNELSE?

POTENTIALET FOR OPRENSNING AF DNAPL MED ORGANO GRØN RUST

Tage V. Bote, Forurenede grunde og Affald

Vadsbyvej 16A Historisk perspektiv og feltmetoder. Thomas Hauerberg Larsen

GrundRisk Screeningsværktøj til grundvandstruende forureninger

Sag 1 Pesticider i et dansk opland

Tilsætningsstoffer i chlorerede opløsningsmidler En overset forureningsrisiko?

Dansk Historik 1998: JAGG : JAGG 1.5. Hvad kan JAGG ikke? 2010: JAGG 2.0

GrundRisk beregningseksempel ATV møde om GrundRisk 29. november 2016

Naturlig og stimuleret nedbrydning af 1,1,1-TCA. Charlotte Scheutz, Maria H. Hansen & Poul L. Bjerg

ELEKTROKINETISK STIMULERET BIOLOGISK NEDBRYDNING AF FRI FASE PCE

Udfordringer med nedbrydningsprodukter ved stimuleret reduktiv dechlorering som afværgeteknik. Miljøprojekt nr. 1445, 2012

GEOKEMISKE KONSEKVENSER AF ISTD OPRENSNING

Integration of geological, geophysical and contaminant data for contaminated site investigation at Grindsted stream

Vurdering af naturlig nedbrydning af tjærestoffer i grundvand. Ringe Tjære- og Asfaltfabrik, Ringe, Fyn

v/ Cand.scient. Pia Thomsen, Københavns Kommune

Risikovurderinger overfor indeklimaet baseret på grundvandskoncentrationer

Avancerede molekylærbiologiske metoder til dokumentation af naturlig nedbrydning

Poul L. Bjerg Julie Chambon, Gitte Lemming, Mads Troldborg, Mette Broholm, Ida Vedel Lange og Philip Binning

Høvelte, Sjælsmark og Sandholm kaserner

Erfaringer med revurdering af afværgeanlæg med fokus på risikovurdering og opstilling af målsætninger og stopkriterier

ATV VINTERMØDE 2012 SAMMENLIGNING AF MIMS OG KULRØRSANALYSER - FEJLFINDING OG TOLKNING MIMS 2012/03/07

Indtryk fra Battelle-konferencen i Monterey, maj 2010

Håndbog om undersøgelser af chlorerede stoffer i jord og grundvand. Teknik & Administration Nr. 5, 2001

GrundRisk screeningsværktøj til identifikation af grundvandstruende forureninger

Påvirker forurening fra punktkilder overfladevand? Poul L. Bjerg

2 Udførte undersøgelser og afværger

Naturstyrelsen FLYVESTATION VÆRLØSE - NATURSTYRELSEN. Halvårligt statusnotat for monitering og udledningsregnskab for 1. og 2.

Monitering, modellering og miljøvurdering af fuldskala afværge af TCE fourening ved stimuleret reduktiv deklorering

Direct Push State of The Art. Ekspertisechefer Charlotte Riis og Anders G. Christensen, NIRAS A/S

Omfattende forureningsundersøgelse

OPRENSNING I MORÆNELER - HVAD KAN VI I DAG?

Nedbrydningsrater til brug i GrundRisk Risikovurdering - Litteraturstudie

OPTIMALT VALG AF AFVÆRGEMETODER FOR FANER - OVERVEJELSER OM STRATEGI OG METODER

Vurdering af jord- og grundvandsforurening på Grindstedværkets grund og påvirkning af nedstrøms grundvand

EK BIO FULD SKALA OPRENSNING AF FRI FASE PCE 1 ÅRS DRIFT MARTIN BYMOSE VINTERMØDE, MARTS 2014

Outline. Baggrund Bekymringer ved arbejde i kildeområde FLUTe system Resultater fra Naverland Foreløbige konklusioner

Nedbrydning af olie i umættet zone - Processer, rater og praktiske udfordringer

Redoxforhold mættet zone

Kommunen har PLIGT til at meddele påbud til forurener

Anvendelse af ppb-rae som feltmåler ved poreluftundersøgelser og påvisning af indtrængningspunkter til indeklima

Status for arbejdet med forureningerne relateret til Grindstedværkets aktiviteter

Oprensning af klorerede opløsningsmidler i moræneler med stimuleret reduktiv deklorering

En kosteffektiv metode til måling af diffuse luftemissioner af VOC og PAH

3 Beregning af kritiske forureningsniveauer ift. dyrkning af. 4 Vurdering af risiko ved spisning af hjemmedyrkede

Pesticider i dansk grundvand

Transkript:

Anvendelse af isotopfraktionering til vurdering af nedbrydning af chlorerede opløsningsmidler og andre organiske stoffer Mette M. Broholm og Poul L. Bjerg 1

Indledning og formål Isotopfraktionering er en metode til dokumentation af nedbrydning af organiske stoffer Isotopfraktionering bestemmes ved specialanalyse af vandprøver (og evt. jordprøver) Data for isotopfraktionering anvendes sammen med data for: stofkoncentration, redoxparametre, evt. specifikke nedbrydningsprodukter og evt. specifikke nedbrydere. Formål Beskrive metoden isotopfraktionering og dens anvendelse Vurdere anvendeligheden af isotopfraktionering til dokumentation af naturlig nedbrydning som led i risikovurdering Samle op på danske erfaringer med anvendelse af isotopfraktionering i forbindelse med forureningsundersøgelser (skriftligt indlæg) 2

Isotopfraktionering Kulstof i organiske stoffer består af 2 stabile isotoper 12 C og 13 C 13 C udgør kun få procent Ved nedbrydning brydes 12 C- 12 C bindinger hurtigere end 12 C- 13 C bindinger Fraktionen af 13 C øges i det stof, der nedbrydes Fraktionen af 13 C i nedbrydningsproduktet er initielt lav, stiger derefter til den fraktion, som 13 C udgjorde i moderproduktet Chlor i chlorerede organiske stoffer består tilsvarende af 2 stabile isotoper 35 C og 37 C Isotopfraktionering ved opløsning og ved sorption er ubetydelig 3

Isotopfraktionering - terminologi Isotopfraktion rapporteres som δ 13 C notation relativ til VPDN standard ( ): δ 13 C = (R/R st 1) 1000 hvor R = 13 C/ 12 C Ændringerne i isotopsammensætning er i størrelsesorden, hvorfor de per definition er ganget med faktor 1000 For chlorerede ethener (og flere andre organiske stoffer) er δ13c en negativ værdi, stigning i δ13c mindre negativ værdi -27-4 -16 10-38 4

Stabile isotoper Toluen, Organic 92amu contaminants Toluen, 93amu Isotop ratio: R= δ 13 13 C/ C = 12 R st (PDB) = C = 0.011 R R R st 0.011237 st 1000 Metabolit CO 2 ( δ Forskel mellem isotoper: Isotop fraktionering Rayleigh ligning: Enrichment factor 13 δ C + 1000 α 1 0. 001 ε = f = f 13 C) 0 + 1000 Fractionation factor 5

Stabile isotoper Berigelsesfaktorer, Enrichment factors Anaerob nedbrydning Stof ε ( 13 C/ 12 C) ( ) Benzen Toluen Ethylbenzen Xylener Naphthalen MTBE PCE TCE -1.9 to -3.6-0.5 to -2.2-2.2 to -3.7-1.1 to -3.2-1.1-4.2 to -14.2-1.8 to -5.5-2.5 to -13.8 ->Stigende nedbrydning Nedbrydning = 100%(1 f ) cis-1,2-dce -14.1 to -20.4 VC -21.5 to -31.1 (Meckenstock et al., 2004, JCH, 75, 255-) 6

Hvad kan stabile isotoper bruges til? Kildeopsporing og strømningsforhold Isotopsammensætning i moderstof afhænger af produktionsmetode/-forhold Isotopfraktionering anvendes til at skelne mellem kilder til forurening og mellem kilder af naturlig hhv. industriel karakter Vurdering af nedbrydning: kvalitativt og kvantitativt Stigning i fraktionen af 13 C er dokumentation for nedbrydning af stoffet For nedbrydningsprodukt: stigning ud over initiel 13 C for moderprodukt Langs strømningslinie i forureningsfane: nedbrydning i fane Vurdering af nedbrydningsveje Ændringen i kulstof-isotopfraktionering er forskellig for forskellige nedbrydningsprocesser Mulighed for at skelne mellem fx biotisk og abiotisk nedbrydning 7

PCE Kilder Forensic investigation Historik Hydrogeologi Redoxforhold Nedbrydningsprodukter Stabile isotoper COPYRIGHT ES&T Michaela Blessing; Torsten C. Schmidt; Rainer Dinkel; Stefan B. Haderlein; Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 2701-2707. 8

Områder med forskellig isotopsammensætning tning COPYRIGHT ES&T Historik Hydrogeologi Redoxforhold Nedbrydningsprodukter Stabile isotoper Michaela Blessing; Torsten C. Schmidt; Rainer Dinkel; Stefan B. Haderlein; Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 2701-2707. 9

Kilder og strømningsveje Historik Hydrogeologi Redoxforhold Nedbrydningsprodukter Stabile isotoper COPYRIGHT ES&T Michaela Blessing; Torsten C. Schmidt; Rainer Dinkel; Stefan B. Haderlein; Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 2701-2707. 10

Vurdering af nedbrydning: Anaerob dechlorering Various microorganisms Only Dehalococcoides species 11

Anaerob dechlorering i lab. forsøg Hunkeler et al. (1999) Environ. Sci. Technol. 33, 2733 12

Forurenings- fane,rødekro PCE og TCE nedbrydning i fane? Nedbrydes DCE og VC? Rater? Broholm et al (2009): Vurdering af naturlig nedbrydning af PCE i grundvandsmagasin ved isotopfraktionering. Miljøstyrelsen, nr. 1262, København. 13

Redoxforhold og strømningslinie 14

Nedbrydning i forureningsfanen 15

Nedbrydningsvej for DCE Chlor-isotopfraktionering Reduktiv dechlorering DCE VC ethen ethan Ethen og ethan ikke detekteret Anaerob oxidation DCE CO 2 Chlor-isotop-fraktionering Betydelig ved reduktiv dechlorering, C-Cl brydes Lille ved oxidation, C-C brydes 16

Hvordan og hvad koster det? Prøvetagning som for andre flygtige stoffer Detektionsgrænser, 5 µg/l Flytter sig nedad! Rutinemæssige analyser af kulstof-isotoper udføres i dag af forskningslaboratorier og visse kommercielle laboratorier i fx USA for chlorerede ethener og ethaner samt BTEX og MTBE Pris i USA: 300-500$ Kommer der en dansk udbyder? Der skal være et marked! 17

Det skal man være v opmærksom på! p Isotopsammensætning i moderstof afhænger af produktionsmetode/-forhold Ikke altid ens ved forskellige spild Diffusion giver anledning til isotopfraktionering, idet den lette isotop ( 12 C) har højere diffusionshastighed end den tunge isotop ( 13 C) Spredning i umættet zone Lavpermeable aflejringer Ikke alle stoffer ændrer isotopsammensætning i betydelig grad ved nedbrydning Uændret sammensætning ikke dokumentation for manglende nedbrydning Isotopfraktionering er ikke en stand alone metode 18

Anvendelighed af isotopfraktionering? Kildeopsporing og strømningsveje i områder med kompleks geologi eller flere kilder Nedbrydning af chlorerede opløsningsmidler Isotopfraktionering er et stærkt værktøj for vurdering af nedbrydningen af chlorerede opløsningsmidler Kan bruges til bestemmelse af nedbrydningsandel og rater Chlorisotopfraktionering et nyt gennembrud for anvendeligheden Nedbrydning af BTEX og andre stoffer Isotopfraktionering er særlig attraktivt for stoffer uden specifikke nedbrydningsprodukter, fx benzen Isotopfraktionering for BTEX er ikke så følsom, stor andel skal være nedbrudt Lavere detektionsniveau ville øge anvendeligheden Nedbrydningsveje forskningsværktøj i øjeblikket 19

Tak til Daniel Hunkeler og Abe Yumiko, University of Neuchatel Ramon Aravena, University of Waterloo, Canada Niels Just, Lone Dissing, Mette Christophersen, Hans Skou, Region Syddanmark Claus Westergaard og Nina Tuxen, Orbicon Arne Rokkjær, Region Hovedstaden, tidl. Miljøstyrelsen Flere informationer på www.sara.env.dtu.dk Broholm et al (2009): Vurdering af naturlig nedbrydning af PCE i grundvandsmagasin ved isotopfraktionering. Miljøstyrelsen, Nr. 1262, København. 20