Stimuleret nedbrydning af 1,1,1-TCA i moræneler på 3 danske lokaliteter Mette M. Broholm 1, Charlotte Scheutz 1, Poul L. Bjerg 1, Henriette Kerrn-Jespersen 2 og Carsten Bagge Jensen 2 1 DTU Miljø, 2 Region Hovedstaden
Indledning Anvendelse 1,1,1-trichlorethan (1,1,1-TCA) opløsningsmiddel Primært metal-affedtning Optræder ofte sammen med TCE eller PCE 3 lokaliteter i Region Hovedstaden Baldersbækvej, reprografisk virksomhed PCE og 1,1,1-TCA Vasbyvej, fordelingscentral for kemikalier PCE, TCE, 1,1,1-TCA, vandopl. opl., kulbrinter, pesticider Høje Tåstrupvej, gasproduktion trykflaske-affedtning 1,1,1-TCA Stimuleret reduktiv dechlorering (SRD) Påtænkt afværgemetode på alle 3 lokaliteter Treatability-forsøg
1,1,1-TCA nedbrydning Biotisk nedbrydning Reduktiv dechlorering via 1,1-DCA til CA Anaerobe forhold Abiotisk nedbrydning CA Hydrolyse til acetat Dehydrohalogenering til 1,1-DCE Ophobning Abiotisk hydrolyse til ethanol eller acetat Acetat Hydrolyse Hydrolyse Oxidation Hydrolyse 1,1,1-TCA Ethanol CO 2 R.D. 1,1-DCA R.D. Klorethan (CA) Oxidation Dehydrohalogenering R.D.? Oxidation Abiotisk proces (aerob el. anaerob) Biotisk proces (aerob el. anaerob) R.D. = Reduktiv deklorering (kun anaerob) 1,1-DCE R.D. R.D. VC Ethen Ethan Oxidation Scheutz et al. (2006)
Treatability-forsøg Formål Stimuleret nedbrydning Sammenhæng med redoxforhold? Ophobning af nedbrydningsprodukter? Behov for bioaugmentering? Materialer Kildeområder: Moræneler og grundvand (Faner: Sand og grundvand) Opsætning Abiotiske kontroller: Autoklaverede Biotiske kontroller: Ubehandlede Stimulerede: Laktat tilsat Bioaugmenterede: ACTIII (Dehalobakter) og KB1 (Dehalococcoides), TCA CA hhv. PCE ethen Tilsatte stoffer: 1,1,1-TCA, 1,1,1-TCA + PCE/TCE eller TCE/1,1-DCE
Baldersbækvej 1,1,1-TCA sorption 1,1,1-TCA nedbrydning uden 1,1-DCA dannelse i biotiske 1,1,1-TCA nedbrydning via 1,1-DCA til CA i stimulerede og bioaugmenterede Ingen CA nedbrydning
Baldersbækvej. Masseopgørelse TCA masseopgørelse understøtter: Abiotiske kontroller: Sorption TCA konc. fald i vandfasen Biotiske flasker: Nedbrydning af TCA DCA masseopgrelse viser: Beskeden del af 1,1-DCA er sorberet Udvikling i vandfase er repræsentativ TCA nedbrudt uden tilsvarende DCA produktion i biotiske kontroller I stimulerede og bioaugmenterede flasker er DCA komplet nedbrudt
Høje Tåstrup Vej Høj 1,1,1-TCA (5*) virker inhiberende Gentilsætning af kulturer Nedbrydning til CA Udvikling Ny kultur mere tolerant overfor 1,1,1-TCA 1,1-DCE forsøg lav initiel 1,1,1-TCA fra sediment Nedbrydning til CA Ingen CA nedbrydning
Vasbyvej Høj 1,1,1-TCA koncentration virker inhiberende Ved TCE og 1,1,1-TCA tilsat - alligevel nedbrudt i bioaug. flaske Kun TCE tilsat initiel lav 1,1,1-TCA fra sediment: nedbrydning i stimuleret såvel som bioaugmenteret flaske Denne lokalitet - bedre adapteret kultur? Ingen CA nedbrydning
Vasbyvej. Redox og inhibering Methandannelse inhiberes af TCA Omsætning af TCA/DCA til CA inhiberes af TCA Inhibering væsentligere end om forhold stærkt methanogene Gentilsætning af donor/kultur ingen/vis effekt ved initiel høj TCA
Vasbyvej. Dokumentation for nedbrydning af 1,1,1-TCA i biotisk kontrol Isotopfraktionering dokumenterer nedbrydning af 1,1,1-TCA uden væsentlig dannelse af 1,1-DCA Ingen dannelse/ophobning af 1,1-DCE Mulig abiotisk nedbrydning til acetat?
Vasbyvej. Dokumentation for reduktiv dechlorering i bioaugmenteret flaske Isotopfraktionering dokumenterer/viser: Nedbrydning af 1,1,1-TCA Dannelse af 1,1-DCA og derefter nedbrydning af 1,1-DCA Ingen nedbrydning af CA Svag stigning i samlet isotopfraktionering indikerer, at: noget TCA muligvis nedbrydes til ukendt produkt
Vasbyvej. Sammenligning med chlorerede ethener Baldersbækvej og Høje Tåstrup Vej: Cis-DCE hhv. 1,1-DCE komplet nedbrudt til ethen før/hurtigere end 1,1-DCA nedbrudt til CA Vasbyvej Samme Undtagelse: Bioaugmenteret flaske tilsat både 1,1,1-TCA og TCE 1,1-DCA nedbrudt før cis-dce
Vurdering af SRD for oprensning på 1,1,1-TCA forurenede lokaliteter 1,1,1-TCA nedbrydning i kildeområder: Nedbrydning af 1,1,1-TCA til CA kan stimuleres ved tilsætning af donor på 2 lokaliteter Bioaugmentering var nødvendig på 1 lokalitet Høj 1,1,1-TCA koncentration inhiberede nedbrydningen Ofte 1,1-DCA dominerende på lokaliteter Nedbrydningen skete under sulfatreducerende til methanogene forhold Nedbrydning af 1,1,1-TCA i høj koncentration blev dokumenteret også i biotiske kontroller ved isotopfraktionering Indikationer på biotisk nedbrydning af 1,1,1-TCA uden dannelse af 1,1-DCA CA blev ikke nedbrudt indenfor knap 2 år PCE/TCE nedbrydning Komplet nedbrydning af PCE og TCE til ethen skete overvejende inden 1,1,1-TCA var omsat til CA
Vurdering af SRD for oprensning på 1,1,1-TCA forurenede lokaliteter CA Ikke reguleret Anses for problematisk Kræftfremkaldende Abiotisk omsætning til ethanol eller acetat Hastighed Forhold Matrix/reaktionszoner Behov for udvikling/forskning Undersøgelser på lokaliteter med aktiv SRD og med 1,1,1-TCA Andre mulige nedbrydningsveje for 1,1,1-TCA