Name: Messen auf Kohlenstoffbasis Contaminant Mineralisation mit kombinierten CO 2 Flux und Radiokarbon-Analysen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-21T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 19 s
Description: Erfahren Sie die Quantifizierung von CO₂-Flüssen und Radiokarbon-Analysen zur Überwachung der Bioremediation von Erdölverunreinigungen. Diese Methode ermöglicht präzise Vorhersagen von Sanierungszeiträumen.

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Finanzielle Unterstützung für diese Forschung wurde durch das Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP ER-2338; Andrea Leeson, Programmmanagerin). Michael Pound, Naval Facilities Engineering Command, Southwest, leistete logistische und bauliche Unterstützung für das Projekt. Brian White, Erika Thompson und Richard Wong (CBI Federal Services, Inc.) leisteten logistische Unterstützung vor Ort, eine historische Standortperspektive und relevante Berichte. Todd Wiedemeier (T.H. Wiedemeier & Associates) lieferte Dokumentation, Diskussion und historische Standortperspektiven.

1. Vorbereitung und Feldinstallation <ol><li> Procure notwendigen Feldgeräte; Pumpen, Energie (Batterien, Solarenergie, Transformatoren usw.), Schläuche, auch Kappen, Armaturen, Probengefäße und Flaschen, Sonden (pH, Eh, etc.) und Niederspannungs - Pumpen. </li><li> Siegel batteriebetriebene Luftpumpen. Bohren Sie ein Loch in das Pumpengehäuse (Größe 53) und Weg ein kurzes Stück (3-5 &quot;) von 1/16&quot; Kunststoff gasundurchlässigen Schlauch (zum Beispiel PFA). <ol><li> Dichten Sie alle äußeren Bereiche der Pumpe (um den unteren Gummigehäuse) mit Dichtungsmasse durch einen Mantel aus Silikon-Dichtstoff gefolgt. </li><li> Druckprüfung der Pumpen durch sanft in das Gehäuse Schlauch bläst, während der Abfluss blockiert. Überprüfen Sie visuell auf Lecks. HINWEIS: Ein leichter Druck sollte halten , wenn kein Leck Luft ist (Abb . 1). </li></ol></li><li> Installieren von Brunnen , falls erforderlich (in dieser Studie vorhandenen Brunnen verwendet wurden - über die Vadose abgeschirmt: Grundwasser - Schnittstelle) 18 </sup&gt;. HINWEIS: Ein gut muss ein Hintergrund sein und in einem Ort Vertreter der Altlast - aber ohne bekannte Erdölbasis Kontamination. </li><li> Erhalten vorläufigen Grundwassermodellierung Daten , wenn sie nicht existieren (hydraulische Leitfähigkeit, Aquifer Porosität, Bodendichte, spezifische Ertrag, hydraulischen Gradienten, etc.) als 18 beschrieben. Verwenden Sie diese Daten eine Einflusszone (ZOI) Modell (Schätzung der CO 2 -Abscheidung Zone) zu entwickeln. Bereiten Sie die ZOI Modell wie in den ergänzenden Materialien 18 beschrieben. </li><li> Bereiten Sie CO 2 Fallen durch Auswiegen ~ 25 g NaOH und in einen 100 - ml - Serumflasche. Verschließen Sie die Serumflasche mit einem Septum und Kräuselung fest. Bereiten Sie eine Falle für jede Sammlung gut (Abb. 2), sowie ein Feld leer. </li><li> Führen anfängliche Grundwasser Probenahme nach Bedarf zu erhalten anfänglichen pH - Wert, gelösten anorganischen Kohlenstoff (DIC) Konzentrationen und Kationenkonzentrationen 10,18. Füllen Sie einen 40 ml flüchtige odernischen Analyse (VOA) Fläschchen, von unten nach einem konvexen Meniskus mit Grundwasser (Probe über Bailer, Schlauchpumpe oder Vakuumleitung), 5 Tropfen gesättigter CuSO 4 -Lösung hinzufügen 19, die Kappe fest mit so wenig (muss Septumkappen verwenden) Kopfraums wie möglich. <ol><li> Nehmen Sie zusätzliche Fläschchen für andere Analysen (Schadstoffkonzentrationen, zum Beispiel). Verwenden Sie eine nicht konservierte Fläschchen für die pH-Messung, wenn ein Messgerät auf dem Gebiet nicht zur Verfügung steht. Gekühlt und Transport ins Labor. </li></ol></li><li> Verlegen Sie die Stromleitungen (in der Lage ~ 1 Ampere zu tragen) auf dem Boden oder einem anderen geeigneten Mittel zu jedem Loch. Affix eine modifizierte Pumpe (siehe 1.2) und stellen Sie sicher, dass die Pumpe in Betrieb ist (es sollte hören können arbeiten). HINWEIS: Die Pumpen können 12 V aufnehmen , aber eine niedrigere Spannung verwenden Leistung (Abb . 3) zu speichern. </li><li> Cap Brunnen mit modifizierten gasdicht und Kappen. <ol><li> Zur Herstellung von Kappen, zwei Bohrungen (Bohrergröße 53) durch Kappen, um eng fit 1/16 &quot;Gasleitungen. Straße zwei Gasleitungen durch die Kappe. </li><li> Ziehen einer Linie , so dass es in der Nähe des Grundwasserspiegels liegt (Fig. 4). Affix eine schwere nichtrostende Mutter am Ende, um die Linie belasten. </li><li> Das andere Linie knapp unterhalb der Kappe (dies wird die Gasrückleitung sein). Bestreichen Sie die Dichtflächen und Gewinde mit reichlich Vakuumfett jede Luftaustausch zu verhindern. Ziehen Sie auf der gut Kappe. </li><li> Führen Sie das untere Rohr in den Pumpeneinlass. Route eine Gasleitung von der Pumpe zu dem CO 2 trap (NaOH) mit einer # 16 - Gauge - Nadel durch das Septum unter Verwendung. Strecke eine Rücklaufleitung aus der Falle an die Gasleitung (eine zweite # 16 Nadel) knapp unterhalb der Kappe endet. </li><li> Starten Sie die Pumpe von Stromversorgung und sammeln mindestens 30 Well - Volumina (dies hängt von dem Volumen des Bohrlochkopf-Raum. Es kann mit dem gut Radius (r) und die geschätzte Entfernung zum Grundwasserspiegel (l) berechnet werden, das heißt, &amp; pgr; r 2 l). Entsorgen Sie die ersten Fallen (zu löschen den Luftraum). </li><li> Entfernen und ersetzen mit frischen Fallen vor experimentellen CO 2 zu sammeln , indem sie die Nadeln Herausziehen von jedem Septum der Flasche und in der neuen Flasche des Septum setzen. Hinweis Uhrzeit und das Datum für die Pumpe turn-on. </li></ol></li></ol> 2. Erste Probenanalyse <ol><li> Zur Messung der DIC durch Coulometrie 20: <ol><li> Transfer dreifacher Ausfertigung 1 ml Teilproben 40 ml Serumfläschchen mit Septa gekappt. Anzusäuern subsamples mit 1 ml 80% H 3 PO 4. Sparge mit einem CO 2 -freien Luftstrom. </li><li> Trocknen Sie das entwickelte CO 2 Gasstrom und Gestrüpp im Einklang mit sequentieller Mg (ClO 4) 2 und Kieselgel (230-400 mesh, 60 Å) Fallen. Bubble der Gasstrom in eine coulometrische Zelle , in der ein kolorimetrischer Assay verwendet wird CO 2 zu quantifizieren. Verwenden Sie zertifizierte Referenzmaterialien Messungen zu kalibrieren 21. </li></ol></li><li> MessenpH-Wert einen Standard kalibriert pH-Messgerät verwendet wird. Messen Sie pH-Wert vor Ort oder auf konservierten Proben. </li><li> Messen gelösten Kationen mittels Ionenchromatographie: <ol><li> Pipettieren 5 ml unpreserved Grundwasserproben Fläschchen bis hin zu Autosampler. Cap Fläschchen und in einem Autosampler gekoppelt mit einem Ionenchromatographen. </li><li> Verwenden Sie eine dungsspezifische Säule für die Analyse 10,18. Verwenden Sie 20 mM Methansulfonsäure als Eluent und chromatographische Strömung auf ~ 0,7 ml min -1. </li><li> Verdünnen, um eine Stammlösung von 6 Kations Standards (enthaltend Mg, Ca, Na und K als Minimum) 0,5: 4,5, 1: 4, 2: 3, 3: 2 und 4: 1 gereinigtem Wasser. Ausführen, um diese Standards zu Beginn der Analyse und nach jeweils 25 unbekannten Proben. Führen Sie jede Probe dreimal (in dreifacher Ausfertigung). Erstellen Sie eine Standardkurve durch Kationenkonzentration gegen die Peakfläche aufgetragen und eine lineare Regression zu erzeugen. Analysieren Feldproben entsprechend 10,18. </li></ol></li></ol> 3. Messen CO 2 Produktion eind Mineralisierungsrate Vor-Ort <ol><li> Nach etwa zwei Wochen bis zwei Monate (wird höchstwahrscheinlich von Ort zu Ort variieren in situ mikrobiellen Stoffwechsel Raten basierend auf), geschlossen durch Ziehen sie Strom für Pumpen aus. <ol><li> Für Kreisgasfallen entfernen Nadeln und mit einem &quot;frischen&quot; CO 2 Trap ersetzen. Traps sind stabil für langfristige Lagerung , wenn versiegelt (siehe Abb. 3). </li></ol></li><li> Wenn Sie bereit sind für die Analyse, lösen sich alle verbleibenden unverbrauchten (fest) NaOH und übertragen Sie die gesamte Flüssigkeitsinhalt zu einem Volumen Gerät das Verdünnungsvolumen zu erhalten. Bestimmen Sie die volle Lautstärke (etwa 200 ml vollständig die restliche NaOH aufzulösen) und Transfer subsamples (5-10 ml) zu 40 ml Fläschchen mit Septen. <ol><li> Säuert um 50% Injektion (v / v) Phosphorsäure, sparge und zu analysieren, die sich ergebende Gasstrom durch Coulometrie (siehe 2.1). </li><li> Manuell berechnen die Substichprobe auf die gesamte volum die CO 2 Sammelquote durch Skalierunge und zum Zeitpunkt der Entnahme (dh X g CO 2 pro Tag). Subtrahieren Sie das Feld leer , CO 2 -Gehalt. Zum Beispiel, wenn der vollständig gelösten NaOH 200 ml ist, multiplizieren , um ein 10 ml Teilprobe von 20 die Gesamt CO 2 -Konzentration zu reflektieren. HINWEIS: Wenn die Probe 14 Tagen nach der Sammlung vertreten sind , würde die Sammelrate der skalierte CO 2 -Konzentration um 14 Tage verteilt sein. Zeichnen Sie die CO 2 Sammelquote gegenüber dem Anfangs DIC Konzentration. Wenn es keine Korrelation ist, ist Sammelquote keine einzige Funktion des Gleichgewichts Kinetik. </li><li> Damit Gleichgewicht Kinetik zu berücksichtigen, manuell die niedrigste Sammelquote aus der Sammlung Rate aller anderen Vertiefungen während der Abtastperiode subtrahieren. HINWEIS: Zum Beispiel, wenn die niedrigste Sammelrate 0,0001 mg d -1 war, machen die konservative Annahme , dass dies allein Gleichgewicht Sammlung darstellt , und subtrahieren Sie diesen Wert für alle anderen Sammelraten th zu erhaltene CO 2 Produktionsrate aufgrund einer Verschlechterung. Die skalierte Rate ist der organische Kohlenstoff Mineralisierungsrate (konservativ als die niedrigste Rate könnte einige Schadstoff Mineralisierung enthalten). </li></ol></li><li> Analysieren Sie den verbleibenden CO 2 durch Beschleuniger - Massenspektrometrie (AMS) 22 , um den Radiokarbongehalt zu bestimmen. Verwenden Sie etwa 1 mg Kohlenstoff für diese Analyse. Skalieren Sie die Sammelzeit (en) , um eine ausreichende CO 2 zu sammeln. Ziehen Sie den Radiokarbongehalt im Feld leer durch Massenbilanz (Radiokarbon - Messung auf den Betrag skaliert CO 2 in Feld leer). HINWEIS: Für den Standort beschriebenen Test, 2 Wochen Sammlungen waren mehr als ausreichend 1 Kohlenstoff mg zu erhalten. </li></ol> 4. Modell eine Einflusszone das Bodenvolumen für CO 2 Gesampelte zu schätzen <ol><li> Verwenden Sie MT3DMS 23 gekoppelt mit MODFLOW-2005 24 über die ModelMuse Schnittstelle 25 zu CO 2 Diffusion und Gleichgewicht simulierenim Zusammenhang mit dem gut Bildschirm (Video 1). Die Auflösung des Modells beträgt 0,09 m 0,09 m, die in etwa gleich dem Querschnitt der gut ist und angemessen angesehen für die ZOI Schätzung. <ol><li> Downloaden und installieren Sie MODFLOW-2005 (http://water.usgs.gov/ogw/modflow/MODFLOW.html#downloads), MT3DMS (http://hydro.geo.ua.edu/mt3d/) und ModelMuse (http : //water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html). </li><li> Konfigurieren Sie ModelMuse mit MODFLOW Programmplatz. Dazu Menü so klicken Sie auf &quot;Modell&quot;, wählen Sie dann &quot;MOFLOW Programm Standorte ...&quot;, zeigen Sie dann das Programm auf die MODFLOW-2005 Programm-Installationsverzeichnis: /bin/mf2005.exe. Unter diesem selben Dialog konfigurieren ModelMuse mit MT3DMS Programmplatz (Installationsverzeichnis: /bin/mt3dms5b.exe). </li><li> Konfigurieren Sie MODFLOW Pakete und Programme (innerhalb der ModelMuse). Dazu wählen Sie das &quot;Modell&quot; Menü, dann &quot;MODFLOW Pakete und Programme ....&quot;. Unter &quot;Flow&quot; LPF wählen:4; Schicht Property Fluss Package &quot;. </li><li> Unter &quot;Randbedingungen&quot; die Option &quot;Angegebene Kopf,&quot; dann CHD wählen: Zeit-Variante angegeben-Head - Paket &quot;Select&quot; MT3DMS &quot;Select&quot; BTN:... Grundtransportverpackung &quot;Legen Sie die mobilen Spezies zu CO 2. </li><li> Konfigurieren Sie MODFLOW Optionen innerhalb ModelMuse. Dazu wählen Sie &quot;Modell&quot; Menü, dann MODFLOW Optionen. Unter der Registerkarte &quot;Optionen&quot;, Set Modelleinheiten (Meter, Stunden, g (Gramm)). </li><li> Konfigurieren Sie MODFLOW Zeit von &quot;Model&quot; Menü auswählen, dann &quot;MODFLOW Time&quot;. 360 Länge Belastungsperiode verwendet, wird der Simulationslauf für 15 Tage haben. </li><li> Konfigurieren Sie MODFLOW Data Sets von &quot;Daten&quot; Menü auswählen, wählen Sie &quot;Daten-Sätze.&quot; Geben Sie die Daten von Ort von Interesse: Hydrologie (K-Werte in drei Dimensionen, MODFLOW Initial Kopf, Modflow Angegebene Leiter); MT3DMS: (Diffusionskoeffizient CO 2, Anfangskonzentration CO 2, Längs Dispersivität). </li><li> Edit globale Variablen. Wählen Sie Menü &quot;Daten&quot;, wählen Sie &quot;Globale Variablen&quot;. Geben Sie die CO 2 Sammelquote (von außen) und die anfängliche CO 2 -Konzentration. </li><li> Führen Sie Simulation. Drücken Sie auf den grünen Pfeil auf der oberen Symbolleiste, um die Simulation zu starten. Speichern Eingabedateien, wenn Sie dazu aufgefordert. Simulation ausgeführt wird. Nach dem Lauf, MT3DMS Export Eingabedateien: Menü &quot;Datei&quot; auswählen, dann &quot;Export&quot;, dann MT3DMS Eingabedateien. Simulation kompiliert und Export von Daten. </li><li> Bitte beachten und Ausgabemodellergebnisse. Klicken Sie auf das Symbol Visualisieren auf Symbolleiste. Wählen Sie die Simulation. Ausgangs ZOI Randwerte in X, Y und Z-Achse Hinweis: Dieses Modell stellt eine Einflusszone für die CO 2 Sammlung (die vollständige Modellentwicklung in Berichtsform zur Verfügung von den Trägermaterialien beschrieben wird) 18. Die ZOI, das als das Volumen des Grundwasserleiters definiert ist, die eine CO 2 -Konzentration von 95% oder weniger aufweist , um den hydraulischen Gradienten zu symmetrisch erscheint,was darauf hindeutet, relativ geringe Wirkung von Advektion Prozess mit dem kleinen hydraulischen Gradienten während der Trockenzeit. Eine weitere Analyse zeigt , dass das Volumen des Aquifers mit einer beliebigen CO 2 Depletion (dh &lt;99%) Extents Abstrom signifikant länger. </li></ol></li></ol> 5. Paar Radiokarbon - Inhalt mit CO 2 Produktionsrate und Scale - Volumen (mit ZOI) <ol><li> Konvertieren Radiokarbonalter (falls erforderlich) pro mil Notation unter Verwendung von Standardformeln 22. Verwenden Sie den Hintergrund und Radiokarbon - Wert als bekannt (Δ 14 C NOM) in Gleichung (1). Δ 14 C Erdöl ist Know (-1000). Verwenden Sie den individuellen und Wert für Δ 14 CO 2. Lösen für Erdölfraktion. (1) Δ 14 CO 2 = (Δ 14 C Erdölfraktion x Erdöl) + [Δ 14 C NOM x (1 - AnteilErdöl)] </li><li> Multiplizieren Sie den Anteil Erdöl durch die CO 2 Mineralisierungsrate (3,1) , um die Schadstoffmineralisierungsrate zu bestimmen (dh 50% x 1,0 mg d -1 = 0,5 mg Verunreinigung Kohlenstoff d -1). </li><li> Teilen Sie die Schadstoffmineralisierungsrate durch das Volumen ZOI berechnet in (4) Schadstoffmasse mineralisierten pro Zeiteinheit pro Volumeneinheit (dh 0,05 mg C m -3 d -1) zu bestimmen. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben

Ein Protokoll beschrieben, die Geschwindigkeitsmessungen, Anteil Mineralisierung von Verunreinigung (en) und ZOI miteinander zu verbinden sucht gesamte Website Schadstoffabbau zu bestimmen. Die kritischen Komponenten sind, die CO 2 -Produktion (Mineralisierung , wenn korrigiert) Messung der Zeit, die gleichzeitig die respired CO 2 in ausreichender Menge (~ 1 mg) für AMS Radiokarbon - Analyse zu sammeln Menge von Schadstoffabbau abgeleitet Bereitstellung und eine ZOI Modells zu beziehen das aufgenommene CO 2 zu einem bekannten Volumen von Boden oder Grundwasser (oder beides). Diese drei Hauptkomponenten werden kombiniert , um eine Gesamtberechnung an jedem Abtastpunkt für Menge an Verunreinigung pro Volumeneinheit pro Zeiteinheit (gm -3 d -1, beispielsweise) abgebaute ankommen. Skalierung der Berechnungen durch wiederholte und geographisch getrennten Messungen (Brunnen Abdecken einer Website unterabgetastet über längere Zeitskalen), ermöglicht es Bauleitern räumliche und tempor zu schätzenal Abbaudynamik und in geeigneter Weise an die Aufsichtsbehörden und Interessengruppen reagieren. Das beschriebene Protokoll verwendet Umwälzpumpen oder langfristigen Einsatz Passivsammler (eine Strategie derzeit in der Entwicklung) zu stoppen aus CO 2 aus gut Luftraum Gas. Der Grund dafür ist ein vielfaches. In erster Linie ausreichend CO 2 muss gesammelt werden , um Radiokarbon - Messungen (~ 1 mg) zu erhalten. Respiration Raten können mit Bodenoberfläche gemessen werden: Luftaustausch Fallen oder mit Bodenatmung Instrumente (Licor Flusskammer zum Beispiel). Diese Methoden leiden unter der Notwendigkeit, asynchron ausreichend CO 2 für Radiokarbon - Analyse zu sammeln - also vielleicht die Messung vorgespannt wird . Zum Beispiel kann eine Flusskammer ausgestattet sein Boden zu messen: Luft CO 2 Austausch während für Zustrom von atmosphärischen CO 2 17 Bilanzierung. Es sei denn , Atmungsraten hoch sind, reichlich CO 2 für Radiokarbon - Messungen können nicht gefangen werden. Imdieser Fall können Proben aus großen Bodengasproben oder aus dem Grundwasser (mit DIC) 12 entnommen werden. Darüber hinaus am Boden CO 2 Flussmessung: Luftoberfläche ist zu Zustrom aus der Atmosphäre lateral der Flusskammer oder Trap - Thema. Sampling gut Luftraum &quot;Isolate&quot; das Signal auf den Bereich der Verschmutzung ( in Abhängigkeit von Aufstellung zu einem gewissen Grad) , sondern wird in geeigneter Weise aus atmosphärischer Zustrom entfernt (und atmosphärisch generierter modernen 14 CO 2). Die Hauptschwierigkeit ist aus dem gut Abtasten ohne es zu öffnen, um mit Fallen zu ändern (für zeitliche Abtastung). Umwälzpumpen Mit ermöglicht es , die Probenposition 2 auf Atmosphären 14 CO zu belichten , ohne gut Luftraum und ändern CO 2 Fallen in regelmäßigen Abständen zu probieren. Es ermöglicht auch eine erhebliche CO 2 , die dann für Fluss und natürliche Radiokarbongehalt analysiert werden können , zu probieren. Die Rezirkulation protocol ist nicht ohne Schwierigkeiten. Ein großes Problem liefert ausreichend Leistung Pumpen kontinuierlich in das Feld zu laufen. Für den ersten Versuch (hier beschrieben), Sonnenkollektoren vorgesehen genügend Energie Pumpen für jeden Zeitraum von zwei Wochen laufen. Spannung Protokolle zeigten, dass nach einigen Tagen, Solarenergie nicht mit der benötigten Leistung Schritt halten konnte und Pumpen waren nicht in Betrieb für mehrere Stunden pro Tag. Dies war unwesentlich für die Flussmodellierung und Gesamt Sammlung, sondern hebt die Schwierigkeiten bei der Bereitstellung von ausreichend Leistung zu Feld-Einsatz-Hardware. In derzeit laufenden Sammlungen, Macht Pumpen durch Bodenpersonal Mähen im Überwachungsbrunnenfeld unterbrochen. Mehrere Stromleitungen durchtrennt wurden. Wir prüfen gegenwärtig Luftraum entfalteten passive CO 2 Fallen , die mit absorbierte CO 2 zu einem späteren Zeitpunkt in den Brunnen und abgerufen gesenkt werden konnte. Ein Risiko-Nutzen-Analyse ist im Gange (das Risiko, vor allem aus, die abgeleitet, um den Bohrlochkopf zu öffnen und zu ermöglichen, in der atmosphärischen14 CO 2). Die Technik der wichtigsten Einschränkungen sind in der Lage , die genaue Atmung Quelle in gemischten Verunreinigungssystemen zu unterscheiden und nicht für Zwischen Kohlenstoff basierenden Abbauprodukte (dh DCE, VC, Methan) ausmachen können. Zum Beispiel am aktuellen Standort gab es historische Brennstoff Kohlenwasserstoff Verunreinigung zusätzlich zu CH Kontamination. CHs werden fast ausschließlich aus Erdöleinsatzmaterialien hergestellt. An der beschriebenen Stelle, CH in erster Linie isoliert in der Region untersucht - während einige Rest Erdöl in den Norden offenbar existiert. Kein Erdöl wurde in Brunnen für diese Arbeit Stichprobe gefunden. Doch bei einem gemischten Schadstoff Standort, die allgemeine Mineralisierungsrate könnte schwierig sein, zu einem Individuum oder einer Klasse von Verunreinigungen zu binden. Mit dieser Methode kann man den vollständigen Abbau CH (CO 2) zu quantifizieren. Wenn wird die Verunreinigung Kohlenstoff 4 (anaerobe Bedingungen) zu CH umgewandelt, kann die CH 4 sein &amp; #34;. Verloren &quot; , wenn sie weg von der ZOI diffundiert Das Kohlenstoff wird wahrscheinlich in der ungesättigten Zone zu CO 2 in oxic Teile umgewandelt werden , wenn diese nicht innerhalb der ZOI, das beschriebene Verfahren für das Konto wird in diesem Fall nicht auftritt.. kann das beschriebene Verfahren einen konservativen Schätzfunktion betrachtet werden, die aus regulatorischer Sicht wünschenswert ist. Zusätzlich ist der ZOI Modellierung nicht ohne Unsicherheit. Simulationen basieren auf &quot;singulären&quot; Werte wie Porosität und Schüttdichte, die in Teilproben gemessen wird angenommen sein homogen - in Wirklichkeit aber auf der Makro- und Mikrowaagen sind heterogen A wahrgenommen Begrenzung der Kostenanalyse für natürliche Fülle Radiokarbon sein kann (was so viel wie $ 600 pro Probe sein kann) die endgültige Art der Informationen von Radiokarbon-Marken gesammelt.. die Kosten sehr niedrig in der Realität. Mit mehreren gut ausgewählten Proben, kann man feststellen , ob erhebliche Sanierungs auftritt. wenn zum Beispiel die CO 2 assoziiert with einer Schadstofffahne ist relativ 10 zu einem Hintergrund - Website Radiokarbon-verarmten. Ein Standort mit niedrigen Umgebungs pH - Wert (&gt; ~ 4.8) und erhebliche Kalkstein (CaCO3) kann ein schlechter Kandidat für die Anwendung dieser Technik sein. Alte Carbonat Ablagerungen könnten in niedrigen pH-Wert und spannen die Analyse aufzulösen. Die Bedeutung des Technik ist beträchtlich, da eine einzige Messtyp (natürliche Häufigkeit Radiokarbon) sofort verwendet werden können , in situ - Umwandlung von Verunreinigung zu bestätigen zu CO 2. Diese Analyse ist definitiv. Radiokarbon kann nur durch radioaktiven Zerfall verbraucht werden - die trotz physikalische Konstante ist, chemische oder biologische Veränderungen jeglicher Ausgangsmaterials. Statische Messungen Radiokarbon (zum Beispiel DI 14 C) kann auf Chargenproben erfolgen und sofort bestätigen , wenn 14 C-abgereichertem CO 2 an einer Stelle , weit verbreitet ist (unwiderlegbar Schadstoff Mineralisierung angibt , zu CO 2). Diese Information allein ist unglaublich wertvoll für Site-Manager als ohne sie, werden sie zahlreiche indirekte Beweislinien zu verwenden, erforderlich, dass Verunreinigungen Mineralisierung zu schließen auftritt. Keine andere einzelne Messung kann eine konkrete Verbindung zwischen 2 bis vollständigen Abbau erzeugten kohlenstoffbasierte Kontaminanten und dem kohlenstoffhaltigen CO bereitzustellen. Zukünftige Anwendungen sind derzeit im Gange, in denen unsere Gruppe zeitliche Auflösung Abtasten erhöht ein ganzes Jahr zu umfassen. Durch das Sammeln von CO 2 und die Bestimmung der Mineralisierungsrate (n) über die räumliche Ausdehnung des Geländes, können wir Modelle für Schadstoffabbau im Laufe der Zeit zu verfeinern. Diese Informationen werden auf kritische Weise von Site-Manager benötigt, um am effektivsten kontaminierten Standorten verwalten. In den begrenzten Einsatz, Regulierungsbehörden auf drei Standorte, an denen die Technik angewandt wurde haben die Methoden endgültigen Ergebnisse anerkannt. Dies hat dazu geführt, zu Kosteneinsparungen und half Sanierungs alte Führungrnatives.

Umweltsanierungskosten sind erschütternd, mit zahlreichen Altlasten in den USA und im Ausland. Dies macht innovative Behandlung und Überwachung Strategien wesentlich zur Erreichung Complete Response (RC) Status wirtschaftlich (zB keine weiteren Maßnahmen erforderlich). Traditionell haben die Linien konvergierender Beweise in situ Bioremediation, abiotische Schadstoffumwandlung oder andere Formen der natürlichen Dämpfung untermauert. Beweislinien nicht unbedingt verwendet werden , Abbau zu bestätigen oder Schadstoffabbaurate Informationen unter in - situ - Bedingungen 1 zu sammeln. Sanierungs Zeitplan (s) zur Vorhersage wurde oft empfohlen worden, aber die Verknüpfung dieser Daten kosteneffektiv eine breite Palette von Daten sammeln absolut Sanierung zu bestätigen hat 2-4 gewesen problematisch. Beziehen Sie die realistischste und komplette Website konzeptionellen Modelldaten mit so wenig Kosten wie möglich ist eine ultimative Ort-Management-Ziel. Außerdem Regler und stakeholder Forderungen stellen zusätzliche Treiber für den Erhalt der rechtzeitige, wertvolle und kosteneffektive Informationen. Eine relativ preiswerte Methoden der Lage, überzeugende Beweise für die Schadstoffumsatzraten bieten bieten den größten Nutzen für die Ziele Bereinigung erfüllen. Da sehr unterschiedliche Isotopensignaturen in Kohlenstoff basierenden Verunreinigungen vorhanden sind, Kohlenstoff - Isotope wurden zum Verständnis Schadstoffminderungsprozesse an Feldstandorten 5-13 vor kurzem angewendet. Stabiler Kohlenstoffisotope können verwendet werden , um zu bestimmen , ob eine Quelle auf Rayleigh Destillations kinetics (cf 5,6 auf Bewertungen) basiert dämpfen. Diese Methodik, während bequem, kann begrenzt sein, wenn Verunreinigungen aus gemischten Quellen sind - oder stellen keine isotopen einzigartige &quot;Start&quot; Spill (von dem anfänglichen stabilen Kohlenstoffisotopenverhältnisse abgeleitet werden können). Natürliche Fülle Radiokarbon-Analyse stellt eine Alternative (und vielleicht auch ergänzende) Isotopen strategy zur Messung von auf Kohlenstoff basierenden Schadstoffabbau zu CO 2. Brennstoffe und Industriechemikalien aus Erdölausgangsmaterialien abgeleitet werden völlig frei von 14 C im Verhältnis zu zeitgenössischen (aktiv Radfahren) Kohlenstoff, die durch kosmische Strahlung Reaktionen in der Atmosphäre erzeugt 14 C enthält. Radiokarbon - Analyse ist der Fraktionierung nicht Gegenstand als stabile Analyse des Kohlenstoffisotops ist, und 14 C - Zerfall nicht wesentlich beeinflusst durch physikalische, chemische oder biologische Prozesse. Darüber hinaus ist die 14 C - Signal - oder deren Fehlen - in Erdöl gewonnenen Materialien wird gleichmäßig über den Schadstoff Pool verteilt es sich um eine vollständig mischbar Tracer zu machen. Die hier beschriebene Technik beruht auf der Beobachtung , dass jede CO 2 aus einem fossilen abgeleitet Verunreinigung erzeugt wird von 14 C frei sein , während CO 2 aus Mikroorganismen erzeugt NOM abbau leicht messbare Mengen von 14 C enthalten Messung14 CO 2 ermöglicht auch ein zu voller Schadstoffabbau (dh Mineralisierung) auf ein unbedenkliches Endprodukt direkt verbinden. 14 CO 2 Analyse verwendet worden Verbrennung fossiler Brennstoffe anfallSchadstoffAbbauProdukte 7-13 zu folgen. Dies ist aufgrund der analytischen Auflösung zwischen Endglieder (fossil und modern), die rund 1.100 Teile pro Tausend (‰). Im Allgemeinen Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) wird verwendet, um natürliche Fülle Radiokarbon zu lösen. Atmosphärische CO 2 (~ + 200 ‰) lebenden Biomasse (~ + 150 ‰) und der organischen Bodensubstanz abgeleitete CO 2 (~ -200- + 100 ‰) sind alle analytisch verschieden von fossilen abgeleitet CO 2 (-1000 ‰). Dies ist aufgrund der vollständigen Zerfall aller 14 C, das eine Halbwertszeit von rund 6000 Jahren. Brennstoffe und Industriechemikalien aus Erdölausgangsmaterialien abgeleitet, die aus dem aktiven Kohlenstoffkreislauf entfernt Jahrmillionen, Haben eine ausgeprägte Radiokarbon-Signatur (-1000 ‰ ≈ 0% modern - keine Erkennung auf AMS Bedeutung). Die Messung ist einfach und in Bezug auf die Kontamination der Probe, die fast alle potentielle Vorurteile sind in Richtung der konservativen (die Probe mit modernen CO verunreinigen 2). Zum Beispiel bekommen atmosphärischen CO 2 in einer Probe würde die Radiokarbon - Isotopensignatur erhöhen und damit bewirken , dass die Abbaurate zu unterschätzen. CO 2 entwickelte sich aus auf fossilen Brennstoffen beruhenden Schadstoffabbau wird Radiokarbon-frei sein. Auf einem Hintergrund - Website ohne Verunreinigung, CO 2 veratmet aus natürlichem organischem Material (NOM) wird altersgerecht auf die NOM sein. Innerhalb der Wolke oder an den Rändern, schadstoff abgeleitet CO 2 0% moderne Kohlenstoff haben. CO 2 aus NOM Quellen und CO 2 aus fossilen Quellen stammen , können mit einem zwei Endglied unterschieden werden Mischmodell 11. Es ist somit möglich, ESTIMAte , den Anteil des gesamten CO 2 Pool (respired Kohlenstoff) zuzuschreiben der Verunreinigung. Mit nur diesen Anteil, fossilen Kohlenwasserstoff oder industrielle chemische Oxidation an Feldstandorten wurde 7-13 bestätigt. Dieser Anteil an Verunreinigung 2 abgeleitet CO können dann mit Gesamt - CO 2 Mineralisierungsrate gekoppelt werden (alle CO 2 pro Zeit- und Volumeneinheit gesammelt) intrinsische Schadstoffmineralisierungsrate zu bestimmen. Diese Dämpfungsrate Unter der Annahme, würde bei gegebenen Bedingungen vor Ort fortsetzen, könnte man dann Zeit für die Schließung von Standorten benötigt abzuschätzen. Es sind Techniken zur Bestimmung von Bodenhorizont CO 2 Flüsse mit Methoden mit offenen oder geschlossenen System - Designs 14 zur Verfügung. Closed-System Flusskammern und Gasflussmodelle verwendet wurden , in kontaminierten Böden 12,13,15-17 Netto-Atmung zu bestimmen. In diesen Studien räumlichen Messungen direkt mit einer Schadstofffahne verbunden sind und mit background Bereiche zeigten biologischen Abbau organischer Verunreinigungen verbessert. Verschiedene Modellierungsmethoden wurden verwendet, um vertikale Flussmessungen an Ort Volumen skalieren. Das Ziel dieser Studie war es, Methoden zu entwickeln , um genügend CO 2 für AMS - Analyse zu sammeln (~ 1 mg) ohne Einfluss von atmosphärischen CO 2 Kontamination (abgedichtete Bohrlöcher) , während die Sammelquote mit Schadstoff Atmung zu bestimmen. Schließlich massstabsEinflussZone (ZOI) Modellierung letztlich die Messung zu 3 Dimensionen (Volumen) erlaubt die Chlorkohlenwasserstoff (CH) Umwandlung auf einer pro Volumeneinheit und pro Zeiteinheit Basis zu bestimmen. Die ZOI ermöglicht es zu bestimmen, wieviel Volumen der Atmungs und Radiokarbon-Messungen entnommen werden. Das Verfahren besteht aus Trapping CO entwickelte 2 durch gut Luftraum Gas durch eine NaOH - Falle Umwälzen, die Radiokarbongehalt des gesammelten CO - Mess 2, unter Verwendung eines zwei Endglied Modell des CO 2 gesammelt zu verteilen ori Verunreinigunggin, dann Skalieren der Messung auf ein Volumen von einem ortsspezifischen Grundwassermodell berechnet. Die gut Luftraum Gas so rezirkuliert , daß nur Gleichgewicht &quot;pull&quot; CO 2 von dem benachbarten ZOI verarbeitet.

<table><tbody><tr><td>Luftpumpe; Power Bubbles 12 V</td><td>Marine Metal</td><td>B-15</td><td></td></tr><tr><td>Marine Dichtstoff</td><td>3M</td><td>5200</td><td>zum Abdichten</td></tr> von <tr><td>Pumpen Silikondichtstoff</td><td>Dap</td><td>08641</td><td>zum Abdichten</td></tr> von <tr><td>Pumpen Schlauch für Gasrückführung</td><td>Mazzer</td><td>EFNPA2</td><td></td></tr><tr><td>Absperrhähne (für Gasleitungen)</td><td>Cole-Parmer</td><td>30600-09</td><td>für die Montage von Gasleitungen</td>Luer-Lock-Verschraubungen</tr><tr><td></td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-45503-00</td><td>für die Montage von Gasleitungen</td></tr><tr><td>Luer-Lock-Buchse</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-45500-00</td><td>für die Montage von Gasleitungen</td></tr><tr><td>4" Abschließbare J-Plug Bohrlochkappe</td><td>Dean Bennett Versorgung</td><td>NSN</td><td>2" für kleinere Bohrlöcher</td></tr><tr><td>HOBO 4-Kanal Pulse Datenlogger</td><td>Onset</td><td>UX120-017</td><td>Älteres Modell nicht mehr lieferbar. Zur Überwachung des Pumpenbetriebs</td></tr><tr><td>Serumflaschen 100 ml (cs/144)</td><td>Fisher Scientific</td><td>33111-U</td><td>Für CO2</td></tr><tr><td>Fallen Septen (pk/100)</td><td>Fisher Scientific</td><td>27201</td><td>Für CO2 Fallen<</td></tr><tr>td colspan="4">Coulometry</td></tr><tr><td>Anode Lösung</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-001</td><td></td></tr><tr><td>Kathodenlösung</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-002<</td><td></td></tr><tr>td colspan="4">Für IC-Analysen</td></tr><tr><td>Dionex Filterkappen 5 ml 250/Stück</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253179</td><td>Kappen für IC</td></tr><tr><td>Dionex 5 ml Fläschchen, 250/pk</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253178</td><td>Fläschchen für IC</td></tr><tr><td colspan="4">Bei Verwendung von SolarenergieRenogy</td></tr> <tr><td>Solarpanel-Kit(s)</td><td>Renogy& nbsp;</td><td>KT2RNG-100D-1</td><td>Bundle bietet 200 W</td></tr><tr><td>VMAX-Solarbatterie</td><td>VMAX-VMAX800S</td><td></td><td>für die Energiespeicherung</td></tr></tbody></table>

messen auf kohlenstoffbasis contaminant mineralisation mit kombinierten co<sub&gt; 2</sub&gt; flux und radiokarbon-analysen

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Es wird ein Verfahren beschrieben, das die Abwesenheit von Radiokohlenstoff in Industriechemikalien verwendet und Kraftstoffen aus Erdöleinsatzmaterialien hergestellt, die häufig die Umwelt verunreinigen. Dieses Signal Radiokarbon - oder vielmehr das Fehlen von Signal - wird gleichmäßig über eine Schadstoffquelle Pool verteilt ( im Gegensatz zu einem zusätzlichen Tracer) und wird nicht durch biologische, chemische oder physikalische Prozesse beeinflusst (zB die 14 C radioaktiven Zerfallsrate ist unveränderlich). Wenn die fossilen abgeleitete Verunreinigung ist vollständig abgebaut zu CO 2, ein harmloses Endprodukt, dass CO 2 keine Radiokarbon enthalten. CO 2 aus natürlichen organischen Material (NOM) Abbau wird die NOM Radiokarbongehalt widerspiegeln ( in der Regel &lt;30.000 Jahre alt). Da kann eine bekannte Radiokarbon - Inhalte für NOM (eine Website Hintergrund), ein zwei Endglied Mischmodell verwendet werden , um das CO 2 aus fossilen Quelle in einem gegebenen Bodengas oder Grundwasserprobe abgeleitet zu bestimmen. Die Kopplung des percent CO 2 aus der Verunreinigung mit dem CO 2 Atmungsrate abgeleitet liefert eine Schätzung für die Gesamtmenge an Verunreinigungen pro Einheitszeit abgebaut. Schließlich Bestimmen einer Einflusszone (ZOI) , die das Volumen , von dem Standort CO 2 gesammelt wird , ermöglicht es dem Schadstoffabbau pro Zeit- und Volumeneinheit zu bestimmen. Zusammen mit den Schätzungen für die Gesamtschadstoffmasse, kann dies letztlich verwendet werden, die Time-to-remediate zu berechnen oder anderweitig von Site-Manager verwendet für die Entscheidungsfindung.

Auf dem Testgelände hat historische CH Verunreinigung gewesen höchsten innerhalb des zentralen und Cluster (MW-25-MW-30) und in der Nähe von Sherman Road (Abb. 5). Im Jahr 1983 große Teile der Kontamination wurden aus der Deponie (nördlich von der Teststelle) entfernt und weitere Ausgrabung erfolgte im Jahr 2001 CH-Konzentrationen nach Quelle Entfernung verringert haben insbesondere in der Nähe der ehemaligen Gruben (Sherman Road), aber eine anhaltende Wolke weiter gibt es in der gut Cluster-Region von zentraler Bedeutung. Saisonale Regengüsse sind dafür bekannt, vorübergehend CH - Konzentrationen und Restkontamination desorbiert für Böden 27 erhöhen. Die Böden in der Umgebung sind vor allem ehemalige Dredge Sand. Eine mögliche Interferenzen mit dem beschriebenen Verfahren könnte bestehen, wenn alte Karbonate vorhanden sind, und das Grundwasser pH ist sehr gering (&lt;~ 5). Dies könnte zu einer kohlen Auflösung und einem alten Signal in CO 2 erzeugt führen. Keine signifikante CaCO3 sind bekanntin der Gegend, wurden dennoch Kationen und pH-Wert gemessen und zur Regression und Hauptkomponenten-Analysen (PCA) unterzogen. Das Hauptanliegen war , dass niedrige pH Calciumcarbonat fördern könnte (CaCO3) Auflösung, die Bias - Radiokarbon - Analyse konnte (alte Karbonatgestein 2 alten CO bilden könnten , wenn durch saure Wasser aufgelöst). Na + Gehalt war geringfügig höher an der südlichen Seite der Website (am nächsten zum Meer), aber keine Werte lagen in einem Bereich anzeigt erhebliche Eindringen von Meerwasser. Calciumionenkonzentrationen reichten von 8,0 bis 58 mg L -1. Carbonate Auflösung nicht angezeigt wurde , wenn Calciumionen - Konzentration auf pH (r 2 &lt;0,3) beziehen. PCA Bi-Plots zeigten keine starken Belastungen mit jeder Variablen. Zwischen-und Unterschiede haben zeigen auch nicht Karbonat Auflösung (Abb. 6). Diese Konformationsänderung Analyse sollte kritisch betrachtet werden, wenn die Methodik an neue Standorte für - particulArly die mit regionalen Geologie zeigt signifikante Karbonat Felsformationen. CO 2 Produktionsraten reichten von 0 bis 34 mg CO 2 d -1. CO 2 -Produktion war in der Region im zentralen und Cluster niedrigsten , wo historische Verunreinigung war am höchsten (Abb. 5). CO 2 -Produktion in gut MW-01 (Hintergrund gut - nicht gezeigt, aber ~ 500 Meter nordwestlich des Haupt gut Cluster) war sehr hoch bei 31 mg CO 2 d -1). Duplizieren Atmung 0,03-6% Analysen CO im Bereich Standardfehler hatte 2 und im Durchschnitt weniger als 1% (0,98). Die beiden 2-Wochen-Perioden Trockenzeit-Messungen wurden für die nachfolgenden Berechnungen gemittelt. Respiration Messungen variierte nicht wesentlich zwischen den einzelnen 2-Wochen-Perioden. Zwischen Zeitraum Atmung reichte Standardfehler von &lt;1 auf 51% , aber im Durchschnitt 13% (Tabelle 1). Respiratierlaubt auf Lungs ein einziges CH Lautstärke während eines Zeitraums von einem Monat entfernt Berechnung. Der Hintergrund gut (MW-01) hatte eine Radiokarbon - Alter von 1.280 Jahre vor heute (YBP) oder 85 Prozent modern (PMC) - in einem gemeinsamen Bereich für im Alter von organischer Substanz im Boden 26. Der Wert dieser gut als Hintergrund für das Isotopenmischmodell verwendet. Auch, weil Probenahme von einem Monat wurden insgesamt zwei Back-to-Back-Perioden während der gleichen Saison begrenzt wurde verwendet, um die Trockenzeit zu &quot;repräsentieren&quot; - in der Regel die meisten stagnierenden Bedingungen zu denken und damit für hochgerechneten Schätzungen konservativ. Wie bei DIC Produktionsraten waren Radiokarbon-Messungen ähnlich zwischen den einzelnen 2-Wochen-Perioden. Der Standardfehler zwischen den Perioden reichte von 0,25 bis 18% und durchschnittlich 6%. CO 2 Radiokarbon Alter reichte von ~ 34-85 pMC oder ~ 1.340 bis 8.700 YBP (Tabelle 1). MW-27 und MW-32, im Verdacht hatte val moderne Radiokarbon durch die Pumpe undicht beeinträchtigt wirdues und wurden daher als kompromittiert bestätigt. Diese Proben wurden nicht in die weitere Analyse aufgenommen. Frühere Berichte wurden für das Grundwasser hydraulische und CO 2 gelösten Stoff Eigenschaften verwendet , um die ZOI Modell 26,27 (Tabelle 2) zu entwickeln. Die Wetterdaten (2007, 2011 und 2012) von der CIMIS San Diego Station (Sender-ID 184) wurden verwendet, um die Grundwasserneubildungsrate zu schätzen. Gezeitendaten über die gleiche Zeitdauer von der NOAA San Diego Station (Station Identifikation: 9.410.170) wurden verwendet, Randbedingungen zu definieren. Die Modellkalibrierung angenommen einen stetigen hydraulischen Gradienten und konstante CO 2 Sammelraten. Supplemental Simulationen durchschnittliche Raten CO 2 Sammlung und Anfangs Hintergrund CO 2 in Verbindung mit einem 10% igen hydraulischen Gradienten Anstieg der Parametrisierung des Modells Aided variiert. Eine zusätzliche Simulation der durchschnittlichen CO 2 Sammelquote zeigte eine etwa 46% ige Erhöhung der e mitstimated Hintergrund CO 2 (dh erhöhte 6,5-9,5 gm -3) , wenn die Sammelrate von 0,00530 (+ 10%) auf 0,00434 g h -1 (-10%) über die 2-Wochen - Sammelperiode (Tabelle 3) geändert . Annahmen für das ZOI Modell enthalten vernachlässigbare CO 2 -Produktion zuzurechnen CH Abbau während des Erfassungszeitraums und die einheitliche anfängliche CO 2 Verteilung der endgültigen Simulation (Abb. 7) zu entwickeln. Die CO 2 Reaktionsgeschwindigkeit kann für die Studie Website unterschätzt werden. Mit CO 2 Produktionsrate, CO 2 zuzurechnen CH Abbau und Schätzungen der ZOI - Modell, die Masse CH Entfernung bei jeder Vertiefung pro Zeiteinheit berechnet. Die Daten aus Tabelle 1 mit den beiden Endglied Mischmodell verwendet wurde (eq (1)) für f Haustier an jedem gut zu lösen. Da die Seite ist nur für CH con bekannt<html> Verschmutzung und keine andere CO 2 Quelle innerhalb oder nahe der Stelle gefunden wurde, wird CH Abbau angenommen als die Haupt 2 CO beitragen. Die f Haustier reichte von 1 bis 60% gegenüber dem Hotel (Tabelle 4). Der Anteil wurde auf Kohlenstoffbasis umgewandelt und multipliziert mit dem CO 2 Produktionsrate CH Abbaurate (Tabelle 4) zu berechnen. Mit dem ZOI Volumen (Tabelle 3) wurde Schadstoffabbaurate pro Zeiteinheit und Volumen bestimmt (Tabelle 4). Dieser Wert lag im Bereich zwischen 0 bis 32 mg C m -3 d -1 (Tabelle 4). CH-Abbau war am niedrigsten in den Regionen mit der höchsten historischen CH Kontamination (MW-25 - MW-30). Am Brunnen in der Nähe der Stelle Peripherie (in der Nähe von Sherman Road) wurde die höchste CH Abbau gemessen. CO 2 -Produktion war in diesen Bereichen höher, während f pet signifikante CH Umsatz angegeben (Abb. 8). nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig1.jpg" /> Abbildung 1. Abdichtung und Umwälzpumpen vorbereitet. Sealing Umwälzpumpen für Feldeinsatz. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig2.jpg" /> Abbildung 2. NaOH Fallen für Feldeinsatz vorbereitet. 120 ml Serumflaschen mit NaOH - Falle und crimpgesiegelt. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig3.jpg" /> Abbildung 3. Feldeinstell. Draht geroutet Eingerichtet Brunnen (links), eingesetzt Falle an einem Brunnen (oben rechts) und Solarenergieverteilungssystem (unten rechts). Die Vertiefungen werden in dem Feld mit Sammelsysteme (einschließlich Verkabelung, Stromverteilung, und die Pumpe / Traps) ausgestattet. ther.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig4.jpg" /> Abbildung 4. Modifizierte gut Kappen Gasrückführleitungen zeigt. Diese Figur zeigt auch Kappen mit Gaseinlass modifiziert und Rücklaufleitungen. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig5.jpg" /> Abbildung 5. Historische CKW - Kontamination (g L -1). Diese Abbildung zeigt die historische CKW Kontamination an der Teststelle. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig6.jpg" /> Abbildung 6. PCA Bi-Plot keine Co-Korrelation zwischen gelösten Kationen und pH - Wert zeigt. Diese Figur zeigt einen bi-Plot der PCA - Scores und Belastungen aus hydrogeologischer Daten erstellt (pH und Kationen) für die Teststelle. Inhalt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="7" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig7.jpg" /> Abbildung 7. kalibrierte ZOI Modell für die durchschnittlichen CO 2 Sammelquote (0,0048 gm -3). Die kalibrierte Hintergrund CO 2 -Konzentration betrug 6,5 gm -3 und die ZOI Schwellenkonzentration betrug 6,18 gm -3 (schwarze Linie). Längs- und Querdurchmesser der ZOI waren 2,28 m und 0,72 m sind. Tiefe des ZOI betrug 0,12 m. Geändert von 18. Diese Abbildung zeigt eine grafische Darstellung des ZOI-Modell in drei Dimensionen. <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig8.jpg" /> Abbildung 8. Contaminant Abbaurate pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit. Geändert von 18. Dies ist der interpolierte Abbaurate für CH über den Untersuchungsstandort über die Zeitperiode abgetastet. Video 1. Entwicklung von ZOI mit MT3DMS23 - MODFLOW Simulation ( <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/53233/Video_1_ZOI_simuation.mp4" target="_blank">rechts klicken zum Download</a> ). Downloaden, installieren, initialisieren und erstellen Simulation für die ZOI. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Gut </td><td> δ 13 C (‰ VPDB) </td><td> Δ 14 C (‰) </td><td> Herkömmliche Alter (YBP) </td><td> Percent Moderne C (PMC) </td></tr><tr><td> MW-01 </td><td> -34 </td><td> -147 </td><td> 1280 </td><td> 85 </td></tr><tr><td> MW-21 </td><td> -28 </td><td> -663 </td><td> 8730 </td><td> 34 </td></tr><tr><td> MW-25 </td><td> -23 </td><td> -153 </td><td> 1340 </td><td> 85 </td></tr><tr><td> MW-26 </td><td> -25 </td><td> -298 </td><td> 2845 </td><td> 70 </td></tr><tr><td> MW-27 </td><td> -18 </td><td> ND * </td><td> ND * </td><td> ND * </td></tr><tr><td> MW-28 </td><td> -25 </td><td> -190 </td><td> 1695 </td><td> 81 </td></tr><tr><td> MW-30 </td><td> -35 </td><td> -254 </td><td> 2365 </td><td> 75 </td></tr><tr><td> MW-32 </td><td> -20 </td><td> ND * </td><td> ND * </td><td> ND * </td></tr><tr><td> MW-34 </td><td> -32 </td><td> -283 </td><td> 2670 </td><td> 72 </td></tr><tr><td> MW-35 </td><td> -25 </td><td> -598 </td><td> 7320 </td><td> 40 </td></tr><tr><td> MW-38 </td><td> -32 </td><td> -354 </td><td> 3515 </td><td> 65 </td></tr><tr><td> MW-41 </td><td> -28 </td><td> -232 </td><td> 2125 </td><td> 77 </td></tr><tr&gt; <td> MW-42 </td><td> -23 </td><td> -482 </td><td> 5280 </td><td> 52 </td></tr><tr><td colspan="5"> * ND Keine Daten - Pumpe undicht </td></tr></tbody></table> Tabelle 1 CO 2 Isotopenmessungen und Umbauten. CO 2 stabiler Isotope und Radiokarbon - Messungen und Umbauten an Einheiten in dem Manuskript verwendet. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="2"> Parameter </td><td> Einheiten </td><td> Wert </td></tr><tr><td colspan="2"> Hydrologie </td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td rowspan="2"> Hydraulische Leitfähigkeit </td><td rowspan="2"> ml h -1 </td><td> 0,44 (Aquifer) </td></tr><tr><td> 10 (gut) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td rowspan="2"> Porosität (Aquifer) </td><td rowspan = &quot;2&quot;&gt; </td><td> 0,48 (Aquifer) </td></tr><tr><td> 0,99 (gut) </td></tr><tr><td></td><td> Schüttdichte </td><td> g cm -3 </td><td> 1.4 </td></tr><tr><td></td><td> spezifischer Ertrag </td><td> cm 3 cm -3 </td><td> 0,2 </td></tr><tr><td></td><td> hydraulischen Gradienten </td><td> mm -1 </td><td> 0,015 </td></tr><tr><td colspan="2"> CO 2 Solute Transport </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td> Diffusionskoeffizient </td><td> m 2 h -1 </td><td> 5,77 x 10 -5 </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td> in Längsrichtung </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 6.1 </td></tr><tr><td> Dispersivität </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td> Horizontale Quer </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 0,61 </td></tr><tr><td> Dispersivität </td></tr><tr><td rowspan="2"> &lt;/ Td&gt; <td> vertikalen Quer </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 0,061 </td></tr><tr><td> Dispersivität </td></tr><tr><td></td><td> Boden Gas CO 2 </td><td> % </td><td> 0,56 </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. ZOI Modellparameter. Die verwendeten Parameter in der ZOI Modell und Simulationen. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Sammlung Ratenniveau </td><td rowspan="2"> Hebesatz </td><td rowspan="2"> Hintergrundkonzentration </td><td colspan="4"> ZOI Größe </td></tr><tr><td> in Längsrichtung </td><td> Quer </td><td> Tiefe </td><td> Volumen </td></tr><tr><td></td><td> (G / h) </td><td> (g / m 3) </td><td> (M) </td><td></td><td></td><td> (m 3) </td></tr><tr><td> Maximal </td><td> 0,0131 </td> &lt;td&gt; 17,6 </td><td> 2,47 </td><td> 0,77 </td><td> 0,13 </td><td> 0,193 </td></tr><tr><td> Durchschnittlich </td><td> 0,0048 </td><td> 6.5 </td><td> 2,28 </td><td> 0,72 </td><td> 0,12 </td><td> 0,176 </td></tr><tr><td> Minimum </td><td> 0,0003 </td><td> 4 </td><td> 2,16 </td><td> 0,68 </td><td> 0,11 </td><td> 0,149 </td></tr></tbody></table> Tabelle 3. ZOI Modellausgaben. Modell Ausgänge für die ZOI. Diese Tabelle beschreibt die dreidimensionale Volumen für die ZOI. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Gut </td><td> f Haustier (%) </td><td> Contaminant Abbaurate (mg C d -1 ± 10%) </td><td> Schadstoffabbau pro Zeit- und Volumeneinheit (mg C m -3 d -1 ± 15%) </td></tr><tr><td> MW-01 </td><td> 0 </td><td> N / A </td><td> N / A </td></tr><tr><td> MW-21 </td><td> 60 </td><td> 5.6 </td><td> 32 </td></tr><tr><td> MW-25 ¥ </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> MW-26 </td><td> 18 </td><td> 0,18 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> MW-28 </td><td> 5 </td><td> 0,017 </td><td> 0,098 </td></tr><tr><td> MW-30 </td><td> 12 </td><td> 0.34 </td><td> 1.9 </td></tr><tr><td> MW-34 </td><td> 16 </td><td> 0,1 </td><td> 0,58 </td></tr><tr><td> MW-35 </td><td> 53 </td><td> 3.6 </td><td> 20 </td></tr><tr><td> MW-38 </td><td> 24 </td><td> 1.4 </td><td> 8.1 </td></tr><tr><td> MW-41 </td><td> 10 </td><td> 0,44 </td><td> 2.5 </td></tr><tr><td> MW-42 </td><td> 39 </td><td> 1.7 </td><td> 9.8 </td></tr><tr><td colspan="4"> NA Nicht anwendbar - MW-01 als Hintergrund verwendet wird (zB keine Verschmutzung) </td></tr><tr><td colspan = &quot;4&quot;&gt; ¥ Angenommene rein Gleichgewicht getriebene (zB keine Atmung) zu sein , </td></tr></tbody></table> Tabelle 4. Scaled Schadstoffabbau Schätzungen. Schätzungen für Schadstoffabbau pro Zeiteinheit und Volumeneinheit für gesampelte Brunnen.

Es wird ein Protokoll beschrieben, in dem CO2 mineralisiert aus organischen Verunreinigungen (aus Erdölrohstoffen) biologischer Abbau eingefangen, quantifiziert und auf 14C analysiert wird. Es wird ein Modell entwickelt, um die räumliche Ausdehnung der CO2 -Abscheidungszone zu bestimmen. Räumliche und zeitliche Messungen ermöglichen die Integration von Schadstoffmineralisierungsraten zur Vorhersage des Ausmaßes und der Zeit der Sanierung.

Messen auf Kohlenstoffbasis Contaminant Mineralisation mit kombinierten CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux und Radiokarbon-Analysen

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Das übergeordnete Ziel dieser kombinierten Methode zur Modellierung des Kohlendioxid-Flusses, des Radiokohlenstoffgehalts und der Einflusszone besteht darin, den in situ ablaufenden Abbau von petrolemhaltigen Kontaminanten über das verminderte Radiokohlenstoffsignal im Kohlendioxid, einem Endprodukt des Abbaus, nachzuverfolgen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in den Bereichen Bioremediation und Umweltbewertung zu beantworten, beispielsweise: Wie viel Kontamination wird vor Ort abgebaut?Entweder durch natürliche Dämpfung oder in Kombination mit technisch unterstützten Sanierungsverfahren. Der Hauptvorteil dieser Methode liegt darin, dass sie auf der Messung des Kohlenstoffs basiert, der aus dem eigentlichen Kontaminationsgerüst stammt, anstatt mehrere indirekte Messungen als Beleglinien heranzuziehen. Die Methode ermöglicht die Berechnung der tatsächlichen in-situ-Biodegradationsrate.Bereiten Sie für die Feldapplikation die Luftpumpen wie folgt vor. Bohren Sie zunächst ein Loch in das Pumpengehäuse für ein kurzes Stück 1/16-Zoll-dickes, gasdichtes Kunststoffrohr. Führen Sie ein fünf bis sechs Zoll langes Stück des Rohrs in das Loch ein.Dann versiegeln Sie alle externen Teile der Pumpe mit einem Marin-Dichtungsmittel, gefolgt von einer Schicht Silikondichtmittel. Anschließend führen Sie einen Drucktest an den versiegelten Pumpen durch.Blasen Sie vorsichtig in die Tubing, während Sie den Ausfluss blockieren. Bereiten Sie anschließend eine Kohlendioxidfalle für jedes Sammelgefäß und eine Kontrolle vor. Wiegen Sie 25 Gramm Natriumhydroxid in einer 100-Milliliter-Serumflasche ab.Setzen Sie einen Septumstopfen auf die Serumflasche und verschließen Sie sie fest mit einer Krimpkappe. Befestigen Sie nun die elektrischen Anschlüsse. Vor Ort erfordert die Stromversorgung jeder einzelnen Bohrung lange Leitungen zu jeder Pumpe.Verschließen Sie innerhalb der Feldbrunnen die Ausgänge mit modifizierten Verschlüssen, die zwei 1/16-Zoll-Löcher für Gasleitungen aufweisen. In dem Brunnen wird die abgesenkte Gasleitung leicht oberhalb des Grundwasserspiegels und die Rückführleitung direkt unterhalb des Verschlusses angebracht. Dichten Sie anschließend die Schläuche und die Verschlussdichtung mit Vakuumfett ab, sodass alle Oberflächen eine gasdichte Verbindung bilden.Leiten Sie vom Bohrloch aus das untere Rohr in den Pumpeneinlass und leiten Sie die Gasleitung von der Pumpe zur Kohlendioxid-Falle. Durchstoßen Sie dazu den Septum mit einer Nadel der Größe 16. Anschließend leiten Sie mit einer weiteren Nadel eine Rückführleitung von der Falle zur Gasleitung, und zwar direkt unterhalb der Kappe.Betreiben Sie nun die Apparatur, um zunächst 30 Kolben-Volumina zu sammeln. Entsorgen Sie anschließend die anfänglichen Fallen. Ziehen Sie die Nadeln aus dem Septum und stecken Sie sie in eine neue Flasche.Notieren Sie dann die Startzeit der Sammlung. Um das gesammelte Gas zu analysieren, messen Sie das im Wasser enthaltene Kohlendioxid mittels Coulometrie. Überführen Sie zunächst jeweils eine Milliliter-Probe im Dreifachansatz in 40 Milliliter fassende Serumfläschchen, die mit Septen verschlossen sind.Dann säuern Sie jede Teilprobe mit einem Milliliter 50 %iger (Volumen pro Volumen) Phosphorsäure an. Führen Sie die Leitung in eine Falle mit Magnesiumperchlorat. Verwenden Sie anschließend eine Kieselgelfalle mit einer Maschenweite von 60 Å.Blasen Sie dann den Gasstrom in die coulometrische Zelle und verwenden Sie die gemessenen Coulomb zur Quantifizierung der Kohlendioxidkonzentration. Zwei Wochen bis zwei Monate nach Beginn der Sammlung sammeln Sie die Fallen ein. Schalten Sie die Pumpe ab und entfernen Sie die Nadeln.Falls erforderlich, die Fallen zur Langzeitlagerung verschließen. Zur Analyse der Falle das verbliebene, nicht verbrauchte feste Natriumhydroxid mit Wasser auflösen. Das Wasser mit Heliumgas, das zuvor Kohlendioxid entfernt wurde, durchströmen, um gelöstes Kohlendioxid zu entfernen.Anschließend werden die vollständig verflüssigten Falleninhalte vereinigt und das Gesamtvolumen bestimmt. Danach werden Teilproben von fünf bis 10 Milliliter in 40-Milliliter-Fläschchen mit Septen überführt. Anschließend werden die Teilproben mit 50 % (Volumen pro Volumen) Phosphorsäure angesäuert.Nun spülen Sie mit Gas durch und analysieren Sie den resultierenden Gasstrom durch Coulometrie, wie zuvor beschrieben. Berücksichtigen Sie später bei Ihren Berechnungen für diesen Probenahmezeitraum die Gleichgewichtskinetik, indem Sie manuell die niedrigste Sammelrate von der an den anderen Brunnen gemessenen Sammelrate abziehen. Verwenden Sie MT3DMS in Kombination mit MODFLOW 2005 über die ModelMuse-Schnittstelle, um die mit dem Brunnenfilter assoziierte Diffusion von Kohlendioxid im Gleichgewicht zu simulieren.Konfigurieren Sie ModelMuse mit dem Speicherort des MODFLOW-Programms. Klicken Sie dazu im Menü „Model“ auf „MODFLOW Program Locations“ und weisen Sie das Programm dann auf das Installationsverzeichnis von MODFLOW 2005.Konfigurieren Sie unter demselben Dialogfeld ModelMuse mit dem MT3DMS-Programmstandort. Konfigurieren Sie anschließend MODFLOW-Pakete und -Programme über das Menü Modell. Stellen Sie unter der Option Fluss sicher, dass das Paket Layer Property Flow ausgewählt ist.Wählen Sie unter Randbedingungen „Vorgegebener Druck“ aus. Wählen Sie dann das CHD-Zeitvariantige-Paket für vorgegebenen Druck aus. Wählen Sie anschließend MT3DMS und das BTN-Basis-Transportpaket aus.Danach legen Sie die bewegliche Spezies auf Kohlendioxid fest. Konfigurieren Sie nun die MODFLOW-Optionen. Wählen Sie im Menü Modell die Option MODFLOW-Optionen und legen Sie die Modell-Einheiten fest.Konfigurieren Sie als Nächstes die MODFLOW-Zeit. Wählen Sie im Menü Modell die Option MODFLOW-Zeit. Ein Belastungszeitraum der Länge 360 führt die Simulation für 15 Tage durch.Als Nächstes konfigurieren Sie die MODFLOW-Datensätze. Wählen Sie im Datenmenü den Punkt Datensätze aus. Geben Sie anschließend die Daten vom interessierenden Standort ein.Für die Hydrologie geben Sie k-Werte in drei Dimensionen ein. MODFLOW-Anfangskopf und MODFLOW-vorgegebener Kopf. Für MT3DMS geben Sie den Diffusionskoeffizienten, Kohlendioxid, die anfängliche Konzentration von Kohlendioxid und die longitudinale Dispersion ein.Schließlich bearbeiten Sie die globalen Variablen. Wählen Sie im Menü „Daten“ die Option „Globale Variablen“ und geben Sie die am Standort verwendete Kohlendioxid-Erfassungsrate sowie die anfängliche Kohlendioxid-Konzentration ein. Führen Sie nun die Simulation aus.Drücken Sie den grünen Pfeil in der oberen Symbolleiste, um die Simulation zu starten. Speichern Sie anschließend die Eingabedateien, wenn Sie dazu aufgefordert werden, und die Simulation wird ausgeführt. Nach der Durchführung kompilieren und exportieren Sie die Daten, indem Sie das Dateimenü auswählen, dann Export und anschließend die MT3DMS-Eingabedateien. Um die Ergebnisse des Modells zu beobachten und auszugeben, klicken Sie auf das Symbol „Visualisieren“. Wählen Sie dann die Simulation aus und geben Sie die Grenzwerte der Einflusszone in 3D-Koordinaten aus. Am Untersuchungsort war die historische Kontamination mit chlorierten Kohlenwasserstoffen im zentralen Brunnenverbund am höchsten.Die gemessene Kohlendioxidproduktion reichte von null bis 34 Milligramm pro Tag und war am niedrigsten in einem zentralen Bohrlochverbund, in dem die historische Kontamination am höchsten war. Geochemische Parameter des Standorts, wie pH, Kalzium- und andere Kationenkonzentrationen, deuteten nicht auf eine Karbonatauflösung hin, die die Interpretation der Radiokohlenstoffmessungen verfälschen könnte. Zwei Messungen über jeweils zwei Wochen in der Trockenzeit wurden für nachfolgende Berechnungen gemittelt.Atmung und Radio-Kohlenstoff-Messungen unterschieden sich zwischen den beidenwöchigen Zeiträumen nicht wesentlich. Unter Verwendung früherer Berichte über die Grundwasserhydraulik in Bezug auf die Lösungseigenschaften von Kohlendioxid wurde ein Einflusszonen-Modell erstellt. Mithilfe von Schätzungen aus dem Einflusszonen-Modell wurde die Masse an entfernten chlorierten Kohlenwasserstoffen an jedem Brunnen berechnet.Letztlich wiesen die Bohrlöcher in der Nähe des Randbereichs des Untersuchungsortes den höchsten Abbau chlorierter Kohlenwasserstoffe und die höchste Kohlendioxidproduktion auf, was durch die Modelle gestützt wurde. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist darauf zu achten, die Kontamination mit atmosphärischem Kohlendioxid durch schnelles Verschließen und Minimierung des Kontakts mit der Atmosphäre so gering wie möglich zu halten. Alle Verdünnungsmittel sollten mit Inertgas durchströmt werden, um gelöstes CO₂ zu entfernen.Nach Durchführung dieses Verfahrens können weitere Methoden, wie die Bestimmung der biogeochemischen Bedingungen am Standort, durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, beispielsweise welche Faktoren die Abbauraten vor Ort beeinflussen.

measuring-carbon-based-contaminant-mineralization-using-combined-co2

Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

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