Het meten van koolstof gebaseerde Verontreinigende Mineralisering gebruik van gecombineerde CO

Het algemene doel van deze gecombineerde methode voor het modelleren van de radiokoolstofinhoud van de koolstofdioxideflux en de invloedssfeer is om de in situ degradatie van door aardolie afgeleide verontreinigingen te volgen met behulp van het uitgeputte radiokoolstofsignaal in de koolstofdioxide, een eindproduct van degradatie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in de velden van bioremediatie en milieubeoordeling, zoals: hoeveel van de insluiting wordt ter plaatse afgebroken?

Ofwel via natuurlijke attenuatie of in combinatie met technische saneringsbenaderingen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze rust op de meting van koolstof afkomstig van de eigenlijke containment-backbone, in plaats van het uitvoeren van meerdere indirecte metingen als bewijslast. De methode maakt het mogelijk om de werkelijke in situ biodegradatiesnelheid te berekenen.

Bereid de luchtpompen als volgt voor op de veldinstilling. Boor eerst een gat in de pompombehuizing voor een kort stukje gasondoorlaatbare plastic slang met een diameter van 1/16 inch. Voeg een stuk slang van vijf tot zes inch in het gat in.

Zegel vervolgens alle externe delen van de pomp af met een maritieme kit. Breng daarna een laag siliconenkit aan. Voer vervolgens een druktest uit op de afgedichte pompen.

Blas voorzichtig in de slang terwijl de uitstroom wordt geblokkeerd. Bereid vervolgens voor elke opvangput en een controle een kooldioxidetrap voor. Weeg 25 gram natriumhydroxide af in een serumfles van 100 milliliter.

Sluit de serumfles af met een septum en krimp deze stevig vast. Bevestig vervolgens de elektrische aansluitingen. In het veld vereist het toevoeren van stroom naar elke put lange kabels naar elke pomp.

Sluit de uitlaat van de veldputten af met aangepaste doppen voorzien van twee gaatjes van 1/16 inch voor de gasleidingen. In de put wordt de toevoerleiding net boven het grondwaterpeil geplaatst en de retourleiding net onder de dop. Dicht vervolgens de slangen en de dopafdichting af met vacuümvet, zodat alle oppervlakken een gasdichte afsluiting vormen.

Leid de onderste slang vanaf de well naar de pompinlaat en leid de gasleiding van de pomp naar de koolstofdioxideval. Gebruik hiervoor een naald van gauge 16 om het septum door te prikken. Leid vervolgens met een andere naald een retourleiding van de val naar de gasleiding, net onder de dop.

Bedien nu de opstelling om een eerste collectie van 30 well-volumes te maken. Gooi later de initiële traps weg. Trek de naalden uit het septum en plaats ze in een nieuw flesje.

Registreer vervolgens het starttijdstip van de verzameling. Om het verzamelde gas te analyseren, wordt de opgevangen koolstofdioxide in de watermonsters gemeten met behulp van coulometrie. Breng eerst triplaat een-milliliter submonsters over naar 40 milliliter serumflesjes voorzien van septa.

Zuur vervolgens elke submonster aan met één milliliter 50% (volume/volume) fosforzuur. Leid de lijn door een magnesiumperchloraatval. Gebruik daarna een silicagelval met een maaswijdte van 60 angstrom.

Leid vervolgens de gasstroom in de coulometrische cel en gebruik de gemeten coulombs om de hoeveelheden koolstofdioxide te kwantificeren. Verzamel de vallen twee weken tot twee maanden nadat de inzameling is gestart. Schakel de stroom naar de pompen uit en verwijder de naalden.

Indien nodig, verzegel de vallen voor langdurige bewaring. Om de val te analyseren, lost u eventueel resterend ongebruikt vast natriumhydroxide op met water. Spoel het water met heliumgas dat is gereinigd van koolstofdioxide om het opgeloste koolstofdioxide te verwijderen.

Combine daarna de volledig vloeigemaakte inhoud van de vallen en meet het totale volume. Breng vervolgens submonsters van 5 tot 10 milliliters over in vials van 40 milliliter met septa. Verzuur de submonsters daarna met 50% volume/volume fosforzuur.

Spoel nu de resulterende gasstroom door en analyseer deze via coulometrie zoals eerder beschreven. Houd bij het uitvoeren van de berekeningen voor deze bemonsteringsperiode later rekening met de equilibriumkinetiek door de laagste opvangsnelheid handmatig af te trekken van de opvangsnelheid die bij de andere putten is gemeten. Gebruik MT3DMS gekoppeld aan MODFLOW 2005 via de ModelMuse-interface om de diffusie van koolstofdioxide in evenwicht in verband met het putscherm te simuleren.

Configureer ModelMuse met de locatie van het MODFLOW-programma. Klik hiervoor op het Model-menu en selecteer vervolgens MODFLOW Program Locations. Wijs het programma vervolgens aan de installatiemap van het MODFLOW 2005-programma toe.

Configureer in hetzelfde dialoogvenster ModelMuse met de locatie van het MT3DMS-programma. Configureer vervolgens de MODFLOW-pakketten en -programma's onder het Model-menu. Zorg bij de optie flow dat het Layer Property Flow-pakket is geselecteerd.

Selecteer onder Boundary conditions (Randvoorwaarden) de optie Specified head. Selecteer vervolgens het CHD Time-Variant Specified Head-pakket. Selecteer daarna het MT3DMS- en het BTN Basic-Transport-pakket.

Stel vervolgens de Mobiele Soort in op koolstofdioxide. Configureer nu de MODFLOW-opties. Selecteer in het Model-menu de optie MODFLOW Options en stel de modeleneheden in.

Configureer vervolgens MODFLOW Time. Selecteer MODFLOW Time in het Model-menu. Een stressperiode met een lengte van 360 zal de simulatie gedurende 15 dagen uitvoeren.

Configureer vervolgens de MODFLOW-datasets. Selecteer Data Sets in het menu Data. Voer daarna de gegevens van de betreffende locatie in.

Voer voor hydrologie k-waarden in drie dimensies in. MODFLOW Initial Head en MODFLOW Specified Head. Voer voor MT3DMS de diffusiecoëfficiënt, koolstofdioxide, de initiële concentratie koolstofdioxide en de longitudinale dispersiviteit in.

Bewerk tot slot de globale variabelen. Selecteer in het menu Data de optie Global Variables en voer de op de locatie gebruikte opvangrate van kooldioxide en de initiële kooldioxideconcentratie in. Start nu de simulatie.

Klik op de groene pijl in de bovenste pictogrambalk om de simulatie te starten. Sla vervolgens de invoerbestanden op wanneer daarom wordt gevraagd, waarna de simulatie zal worden uitgevoerd. Compileer en exporteer na de run de gegevens door het bestandsmenu te selecteren, vervolgens op exporteren te klikken en dan de MT3DMS-invoerbestanden te kiezen.

Klik op het visualisatie-icoon om de resultaten van het model te observeren en weer te geven. Selecteer vervolgens de simulatie en voer de grenswaarden van de invloedszone (Zone of Influence) uit in 3D-coördinaten. Op de testlocatie was de historische verontreiniging met gechloreerde koolwaterstoffen het hoogst binnen de centrale puttencluster.

De gemeten koolstofdioxideproductie varieerde van nul tot 34 milligram per dag en was het laagst in een centrale putcluster waar de historische verontreiniging het hoogst was. Geochemische parameters van de locatie, zoals pH, calcium en andere kationconcentraties, gaven geen aanwijzingen voor carbonaatdissolutie, wat de interpretatie van radiokoolstofmetingen zou kunnen beïnvloeden. Twee metingen van twee weken tijdens het droge seizoen werden gemiddeld voor de daaropvolgende berekeningen.

De respiratie en radiokoolstofmetingen varieerden niet aanzienlijk tussen de twee perioden van een week. Op basis van eerdere rapporten over de hydrauliek van het grondwater en de eigenschappen van het kooldioxide-soluut is een model van de invloedssfeer (Zone of Influence) gegenereerd. Met behulp van schattingen uit het model van de invloedssfeer is de hoeveelheid verwijderde gechloreerde koolwaterstoffen bij elke put berekend.

Uiteindelijk vertoonden de putten nabij de periferie van de locatie de hoogste afbraak van gechloreerde koolwaterstoffen en de hoogste productie van koolstofdioxide, en de modellen ondersteunden deze waarneming. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om onthoudt om contaminatie met atmosferische koolstofdioxide te minimaliseren door de dopjes snel te sluiten en het contact met de atmosfeer te beperken. Alle verdunningsvloeistof moet worden gespoeld met een inert gas om opgeloste CO2 te verwijderen.

Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals het bepalen van de biogeochemische condities van de locatie, worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals: wat bepaalt de degradatiesnelheden in situ?