Contaminant Minéralisation de mesure à base de carbone Utilisation combinée CO

L'objectif général de cette méthode combinée de modélisation du flux de dioxyde de carbone, de la teneur en radiocarbone et de la zone d'influence est de suivre in situ la dégradation des contaminants d'origine pétrolière à l'aide du signal appauvri en radiocarbone présent dans le dioxyde de carbone, produit final de dégradation. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans les domaines de la bioremédiation et de l'évaluation environnementale, telles que : quelle quantité de contamination est-elle dégradée sur site ?

Soit par atténuation naturelle, soit en combinaison avec des approches de remédiation conçues. Le principal avantage de cette technique réside dans le fait qu'elle repose sur la mesure du carbone provenant directement de la structure principale du contaminant, plutôt que sur de multiples mesures indirectes utilisées comme éléments de preuve. La méthode permet de calculer la vitesse réelle de biodégradation in situ.

Pour l'installation sur le terrain, préparez les pompes à air comme suit. Commencez par percer un trou dans le boîtier de la pompe pour y insérer un court morceau de tube en plastique imperméable aux gaz d'un diamètre de 1/16 de pouce. Insérez un tronçon de tube de cinq à six pouces de longueur dans le trou.

Ensuite, scellez toutes les parties externes de la pompe avec un joint d'étanchéité marin. Appliquez ensuite une couche de joint d'étanchéité en silicone. Puis, effectuez un test de pression sur les pompes scellées.

Soufflez doucement dans le tube tout en bloquant la sortie. Ensuite, préparez un piège à dioxyde de carbone pour chaque puits de collecte ainsi qu'un témoin. Pesez 25 grammes d'hydroxyde de sodium dans un flacon sérum de 100 millilitres.

Fermez la bouteille de sérum avec un septum et scellez-la hermétiquement. Ensuite, fixez les câbles électriques. Sur le terrain, l'alimentation électrique de chaque puits nécessite de longs câbles pour chaque pompe.

Dans les puits du dispositif, obturez leurs sorties à l'aide de bouchons modifiés comportant deux trous de 1/16 de pouce pour les conduites de gaz. Dans le puits, la conduite de gaz descendante est positionnée légèrement au-dessus du niveau de la nappe phréatique, tandis que la conduite de retour est placée juste en dessous du bouchon. Scellez ensuite les tuyaux et le joint du bouchon avec de la graisse à vide afin que toutes les surfaces assurent une étanchéité hermétique au gaz.

À partir du puits, acheminer le tube inférieur vers l'entrée de la pompe, et acheminer la ligne de gaz de la pompe vers le piège à dioxyde de carbone. Percer le septum à l'aide d'une aiguille de calibre 16. Ensuite, à l'aide d'une autre aiguille, acheminer une ligne de retour depuis le piège vers la ligne de gaz, juste en dessous du bouchon.

Maintenant, faites fonctionner le dispositif pour effectuer une collecte initiale de 30 volumes de puits. Par la suite, jetez les pièges initiaux. Retirez les aiguilles du septum et placez-les dans un nouveau flacon.

Ensuite, enregistrez l'heure de début du prélèvement. Pour analyser le gaz recueilli, mesurez le dioxyde de carbone piégé dans les échantillons d'eau par coulométrie. Transférez d'abord des sous-échantillons de un millilitre, en triplicata, dans des vials de 40 millilitres fermés avec des septa.

Ensuite, acidifier chaque sous-échantillon avec un millilitre d'acide phosphorique à 50 % volume par volume. Introduire la ligne dans un piège contenant du perchlorate de magnésium. Puis utiliser un piège à gel de silice avec une maille de 60 angströms.

Ensuite, faire barboter le flux gazeux dans la cellule coulométrique et utiliser les coulombs mesurés pour quantifier les niveaux de dioxyde de carbone. Deux semaines à deux mois après le début du prélèvement, récupérer les pièges. Arrêter l'alimentation électrique des pompes et retirer les aiguilles.

Si nécessaire, scellez les pièges pour un stockage à long terme. Pour analyser le piège, dissolvez tout hydroxyde de sodium solide restant non consommé à l'aide d'eau. Barbotez l'eau avec un gaz hélium purgé de dioxyde de carbone afin d'éliminer le dioxyde de carbone dissous.

Ensuite, combiner le contenu entièrement liquéfié du piège et mesurer le volume total. Puis, transférer des sous-échantillons de cinq à 10 millilitres dans des vials de 40 millilitres munis de septa. Ensuite, acidifier les sous-échantillons avec de l'acide phosphorique à 50 % volume/volume.

Maintenant, purgez et analysez le flux gazeux obtenu par coulométrie comme décrit précédemment. Lorsque vous effectuerez vos calculs pour cette période d'échantillonnage, veillez à tenir compte de la cinétique d'équilibre en soustrayant manuellement le taux de collecte le plus bas du taux de collecte mesuré sur les autres puits. Utilisez MT3DMS couplé à MODFLOW 2005 via l'interface ModelMuse pour simuler la diffusion du dioxyde de carbone à l'équilibre associée au crépine du puits.

Configurez ModelMuse avec l'emplacement du programme MODFLOW. Pour ce faire, cliquez sur le menu Modèle, puis sélectionnez Emplacements des programmes MODFLOW. Ensuite, indiquez au programme le répertoire d'installation du programme MODFLOW 2005.

Dans la même boîte de dialogue, configurez ModelMuse avec l'emplacement du programme MT3DMS. Ensuite, configurez les modules et programmes MODFLOW dans le menu Modèle. Dans l'option d'écoulement, assurez-vous que le module Propriétés des couches de l'écoulement est sélectionné.

Sous Conditions aux limites, sélectionnez Tête spécifiée. Ensuite, sélectionnez le package CHD Temps-Variant Tête Spécifiée. Puis, sélectionnez MT3DMS et le package BTN Transport Basique.

Ensuite, définissez l'espèce mobile comme étant le dioxyde de carbone. Configurez maintenant les options de MODFLOW. Dans le menu Modèle, sélectionnez Options MODFLOW et définissez les unités du modèle.

Ensuite, configurez le temps MODFLOW. Dans le menu Modèle, sélectionnez Temps MODFLOW. Une période de stress de longueur 360 exécutera la simulation pendant 15 jours.

Ensuite, configurez les jeux de données MODFLOW. Dans le menu Données, sélectionnez Jeux de données. Puis, saisissez les données provenant du site d'intérêt.

Pour l'hydrologie, saisissez les valeurs de k dans les trois dimensions. Tête initiale MODFLOW et Tête spécifiée MODFLOW. Pour MT3DMS, saisissez le coefficient de diffusion, le dioxyde de carbone, la concentration initiale de dioxyde de carbone et la dispersivité longitudinale.

Enfin, modifiez les variables globales. Dans le menu Données, sélectionnez Variables globales et saisissez le taux de collecte de dioxyde de carbone utilisé sur le site, puis entrez la concentration initiale en dioxyde de carbone. Lancez maintenant la simulation.

Appuyez sur la flèche verte située dans la barre d'icônes supérieure pour démarrer la simulation. Ensuite, enregistrez les fichiers d'entrée lorsque vous y êtes invité, puis la simulation s'exécutera. À la fin de l'exécution, compilez et exportez les données en sélectionnant le menu Fichier, puis Exporter, puis les fichiers d'entrée MT3DMS.

Pour observer et afficher les résultats du modèle, cliquez sur l'icône de visualisation. Ensuite, sélectionnez la simulation et affichez les valeurs limites de la zone d'influence en coordonnées 3D. Sur le site d'essai, la contamination historique par les hydrocarbures chlorés a été la plus élevée dans le groupe central de puits.

La production de dioxyde de carbone mesurée variait de zéro à 34 milligrammes par jour et était la plus faible dans un groupe central de puits où la contamination historique était la plus élevée. Les paramètres géochimiques du site, tels que le pH, le calcium et les concentrations d'autres cations, n'indiquaient aucune dissolution de carbonates, phénomène qui pourrait biaiser l'interprétation des mesures de radiocarbone. Deux mesures effectuées pendant deux semaines en saison sèche ont été moyennées pour les calculs ultérieurs.

Les mesures de respiration et de carbone radioactif n'ont pas varié considérablement entre les deux périodes de deux semaines. À l'aide de rapports antérieurs sur l'hydraulique des eaux souterraines et les propriétés du dioxyde de carbone en tant que soluté, un modèle de zone d'influence a été établi. À partir des estimations fournies par ce modèle de zone d'influence, la masse de hydrocarbures chlorés éliminée à chaque puits a été calculée.

En fin de compte, les puits situés près de la périphérie du site ont présenté la dégradation des hydrocarbures chlorés et la production de dioxyde de carbone les plus élevées, et les modèles appuient cette observation. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de minimiser la contamination par le dioxyde de carbone atmosphérique en bouchant rapidement les échantillons et en réduisant leur exposition à l’atmosphère. Tout diluant doit être purgé à l’aide d’un gaz inerte afin d’éliminer le CO2 dissous.

Après cette procédure, d'autres méthodes, telles que la détermination des conditions biogéochimiques du site, peuvent être réalisées afin de répondre à des questions supplémentaires, comme quels facteurs contrôlent les taux de dégradation in situ ?