Pomiar mineralizacji zanieczyszczeń na bazie węgla przy użyciu połączonych analiz strumienia CO₂ i radiowęgla

Ogólnym celem tej połączonej metody modelowania zawartości radiowęglowej dwutlenku węgla i strefy wpływu jest śledzenie degradacji zanieczyszczeń ropopochodnych in situ przy użyciu zubożonego sygnału radiowęglowego w dwutlenku węgla, końcowym produkcie degradacji. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie bioremediacji i oceny oddziaływania na środowisko. Na przykład, jak bardzo hermetyzacja jest degradowana na miejscu?

Albo poprzez naturalne tłumienie, albo w połączeniu z inżynieryjnymi podejściami do remediacji. Główną zaletą tej techniki jest to, że opiera się ona na pomiarze węgla pochodzącego z rzeczywistego szkieletu zabezpieczenia, a nie na dokonywaniu wielu pośrednich pomiarów jako linii dowodowych. Metoda pozwala na obliczenie rzeczywistego tempa biodegradacji in situ.

Do wkraplania w terenie przygotuj pompy powietrza w następujący sposób. Najpierw wywierć otwór w obudowie pompy na krótki kawałek plastikowej rurki nieprzepuszczalnej dla gazu o średnicy 1/16 cala. Włóż rurkę o długości od pięciu do sześciu cali do otworu.

Następnie uszczelnij wszystkie zewnętrzne części pompy uszczelniaczem morskim. Następnie nakłada się warstwę uszczelniacza silikonowego. Następnie przeprowadź próbę ciśnieniową uszczelnionych pomp.

Delikatnie wdmuchnij rurkę, blokując odpływ. Następnie przygotuj pułapkę na dwutlenek węgla dla każdej studzienki zbiorczej i kontrolę. Odważyć 25 gramów wodorotlenku sodu w 100-mililitrowej butelce surowicy.

Zakręć butelkę serum przegrodą i mocno ją zaciśnij. Teraz podłącz przewody elektryczne. W terenie doprowadzenie energii do każdej studni wymaga długich przewodów do każdej pompy.

Wewnątrz studni polowych zakryj ich wydatek za pomocą zmodyfikowanych nasadek z dwoma otworami 1/16 cala na przewody gazowe. W studni obniżony przewód gazowy jest umieszczony nieco powyżej poziomu wód gruntowych, a przewód powrotny jest ustawiony tuż pod korkiem. Następnie uszczelnij węże i uszczelkę korka smarem próżniowym, aby wszystkie powierzchnie były gazoszczelne.

Ze studni poprowadź dolną rurkę do wlotu pompy i poprowadź przewód gazowy od pompy do pułapki dwutlenku węgla. Za pomocą igły o rozmiarze 16 do przekłucia przegrody. Następnie, za pomocą innej igły, poprowadź przewód powrotny od pułapki do przewodu gazowego i tuż pod nasadką.

Teraz uruchom konfigurację, aby utworzyć początkową kolekcję 30 objętości studni. Później odrzuć początkowe pułapki. Wyciągnij igły z przegrody i włóż je do nowej butelki.

Następnie zarejestruj czas rozpoczęcia zbiórki. Aby przeanalizować zebrany gaz, zmierz uwięziony dwutlenek węgla w próbkach wody za pomocą kulometrii. Najpierw przenieś trzykrotnie jednomililitrowe podpróbki do 40-mililitrowych fiolek surowicy pokrytych przegrodą.

Następnie zakwasz każdą podpróbkę jednym mililitrem kwasu fosforowego o stężeniu 50% objętości. Wprowadzić linię do pułapki nadchloranu magnezu. A następnie użyj pułapki z żelu krzemionkowego z siatką o średnicy 60 angstremów.

Następnie wprowadź strumień gazu do celi kulometrycznej i użyj zmierzonych kulombów do ilościowego określenia poziomu dwutlenku węgla. Dwa tygodnie do dwóch miesięcy po rozpoczęciu zbiórki zbierz pułapki. Wyłącz zasilanie pomp i wyjmij igły.

W razie potrzeby uszczelnij pułapki do długotrwałego przechowywania. Aby przeanalizować pułapkę, rozpuść wszelkie pozostałe niezużyte stałe wodorotlenki sodu w wodzie. Spryskaj wodę szorowanym dwutlenkiem węgla helem gazowym, aby usunąć rozpuszczony dwutlenek węgla.

Następnie połącz w pełni upłynnioną zawartość pułapki i zmierz całkowitą objętość. Następnie przenieś podpróbki od pięciu do 10 mililitrów do 40-mililitrowych fiolek z przegrodami. Następnie zakwasić podpróbki kwasem fosforowym o stężeniu 50% objętości.

Teraz spryskaj i przeanalizuj powstały strumień gazu za pomocą kulometrii, jak opisano wcześniej. Później, podczas wykonywania obliczeń dla tego okresu pobierania próbek, należy pamiętać o uwzględnieniu kinetyki równowagi, ręcznie odejmując najniższą szybkość zbierania od szybkości zbierania zmierzonej na innych studzienkach. Użyj MT3DMS w połączeniu z MODFLOW 2005 za pośrednictwem interfejsu ModelMuse, aby symulować dyfuzję dwutlenku węgla w równowadze związanej z ekranem odwiertu.

Skonfiguruj ModelMuse z lokalizacją programu MODFLOW. Aby to zrobić, kliknij menu Model, a następnie wybierz Lokalizacje programu MODFLOW. Następnie skieruj program do katalogu wkraplania programu MODFLOW 2005.

W tym samym oknie dialogowym skonfiguruj ModelMuse z lokalizacją programu MT3DMS. Następnie skonfiguruj pakiety i programy MODFLOW w menu Model. Upewnij się, że w obszarze przepływu opcji jest zaznaczony pakiet Przepływ właściwości warstwy.

W obszarze Warunki brzegowe wybierz opcję Określony nagłówek. Następnie wybierz pakiet CHD Time-Variant Specified Head. Następnie wybierz pakiet MT3DMS i BTN Basic-Transport.

Następnie ustaw gatunki ruchome na dwutlenek węgla. Teraz skonfiguruj opcje MODFLOW. Z menu Model wybierz opcję MODFLOW Options (Opcje MODFLOW) i ustaw jednostki modelu.

Następnie skonfiguruj MODFLOW Time. Z menu Model wybierz opcję MODFLOW Time (Czas MODFLOW). Okres naprężenia o długości 360 stopni będzie trwał 15 dni.

Następnie skonfiguruj zestawy danych MODFLOW. Z menu Dane wybierz polecenie Zestawy danych. Następnie wprowadź dane z interesującej Cię witryny.

W polu Hydrologia wprowadź wartości k w trzech wymiarach. Początkowa głowica MODFLOW i określona głowica MODFLOW. W przypadku MT3DMS wprowadź współczynnik dyfuzji, dwutlenek węgla, początkowe stężenie dwutlenku węgla i dyspersję podłużną.

Na koniec edytuj zmienne globalne. Z menu Dane wybierz opcję Zmienne globalne i wprowadź szybkość zbierania dwutlenku węgla stosowaną w lokalizacji oraz wprowadź początkowe stężenie dwutlenku węgla. Teraz uruchom symulację.

Naciśnij zieloną strzałkę na górnym pasku ikon, aby rozpocząć symulację. Następnie zapisz pliki wejściowe po wyświetleniu monitu, a symulacja zostanie uruchomiona. Po uruchomieniu skompiluj i wyeksportuj dane, wybierając menu plik, a następnie wyeksportuj, a następnie pliki wejściowe MT3DMS.

Aby obserwować i wyprowadzać wyniki modelu, kliknij ikonę wizualizacji. Następnie wybierz symulację i wyprowadź wartości brzegowe strefy wpływu we współrzędnych 3D. Na stanowisku badawczym historyczne zanieczyszczenie chlorowanymi węglowodorami było najwyższe w centralnym klastrze odwiertów.

Zmierzona produkcja dwutlenku węgla wahała się od zera do 34 miligramów dziennie i była najniższa w centralnym klastrze odwiertów, gdzie historyczne zanieczyszczenie było najwyższe. Parametry geochemiczne stanowiska, takie jak PH, stężenie wapnia i innych kationów, nie wskazywały na jakiekolwiek rozpuszczenie węglanów, co mogłoby zniekształcić interpretację pomiarów radiowęglowych. Dwa dwutygodniowe pomiary pory suchej zostały uśrednione dla kolejnych obliczeń.

Pomiary oddychania i radiowęgla nie różniły się znacząco między okresami dwutygodniowymi. Korzystając z poprzednich raportów dotyczących właściwości hydraulicznych wód gruntowych w zakresie substancji rozpuszczonej dwutlenku węgla, wygenerowano model strefy wpływu. Korzystając z szacunków z modelu Strefy Wpływu, obliczono masowe usuwanie chlorowanych węglowodorów z każdego odwiertu.

Ostatecznie odwierty w pobliżu peryferii terenu charakteryzowały się najwyższą degradacją chlorowanych węglowodorów i produkcją dwutlenku węgla, a modele potwierdziły tę obserwację. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o zminimalizowaniu zanieczyszczenia atmosferycznym dwutlenkiem węgla poprzez szybkie zamknięcie i zminimalizowanie kontaktu z atmosferą. Wszystkie rozcieńczalniki należy spryskać gazem obojętnym w celu usunięcia rozpuszczonego CO2.

Zgodnie z tą procedurą, można zastosować inne metody, takie jak określanie warunków biogeochemicznych miejsca, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak to, co kontroluje tempo degradacji in situ?