Biologisch capaciteit ondergrond. Utrecht. Subtitel. Shakti Lieten, Utrecht, 6 december 2012

Biologisch capaciteit ondergrond Subtitel Utrecht Shakti Lieten, Utrecht, 6 december 2012

Rol biologie in gebiedsgerichte aanpak

Afbraak of geen afbraak: that’s the question t=0

Geen afbraak

Afbraak K=0,0014/day

Afbraak K=0,0005/day

t=10 jaar

t=30 jaar

afbraaksnelheid per liter grondwater of per kg grond per dag

- Hoeveel flux (massa per tijdseenheid) kan de bodem aan? • Tot hoever (tot welke concentratie) moet bronzone gesaneerd worden, afname flux? • Hoeveel mag er uitlogen zonder problemen?

Opzet binnen Citychlor

1. 2. 3. 4.

Flux Biologische capaciteit Grondwatermoddelering Vertaling en integratie resultaten naar binnenstad Utrecht

Afbraakprocessen gechloreerde ethenen •

Cl

Reductieve dechlorering Cl

Cl C

Cl PCE

H

H C

Cl

C

Cl

C

C

Cl

Cl

H

TCE Cl

Aerobe afbraak H Cl

C DCE

O Cl

Cis-DCE

Cl

H

H C

C

H C

Cl

C

H

VC

C

H ethene

Cl

H C

O H

CO2

H

C

H

H

H

H C

C

trans-DCE

C

– Methanogene condities

•

H

O

C VC

Cl

C

O

CO2

– hoge zuurstof concentratie of lage zuurstof concentratie (micro-aerofiele oxidatie)

Bepaling biologische afbraakcapaciteit

1. 2. 3. 4.

Afbraaktesten Moleculaire analyses In-situ afbraaksnelheden Integreren en vertaling naar gehele locatie en andere onderdelen

Afbraaktesten

• • • • • •

Grond en water verschillende locaties Utrecht Abiotische testen Ingezet in anaerobe kast Vers grondwater Gelabelde verontreiniging Periodiek afname in DCE en/of VC

Afbraaktest: indicatie voor afbraak DCE

Afbraaktest: indicatie voor afbraak VC

• Ja, afname vindt plaats



Welk proces?

Moleculaire detectie

• Reductieve dechlorering – DHC (Dehalococcoides spp) – vcrA (VC-reductase)

• Micro-aerofiele oxidatie – etnE (Epoxyalkane coenzyme M transferase) – etnC (Alkene monooxygenase) & – Polaromonas

Afbraaktest DCE: welk afbraakproces? Batch (sample used)

C batchtest

Sampling date

7-10-2010

19-5-2011

08-08-2011

Sampling time

grondwater

6 mnd

9 mnd

C9

C8

(pb67-26)

Flask etnC (VC oxidate) etnE (VC oxidatie)

Cells/ml

16

2,7E+05

<

Cells/ml

<

1,0E+05

<

Polaromonas (DCE oxidatie)

Cells/ml

<

8,9E+04

<

DHC (red dechl)

Cells/ml

<

8,4E+03

<

Afbraaktest VC: welk afbraakproces? DNA

etnC

etnE

(oxidatie)

(oxidatie)

Totaal bacterien

B5 Water fase (cells/mL)

2,9 x103

<

grond fase (cells/gr)

3 x104

<

1,9 x106

• (micro-aerofiele) oxidatie VC • Reductieve dechlorering DCE • Afhankelijk van condities ook reductieve dechlorering

Conclusie afbraaktesten

Ja, afbraakpotentie in Utrecht aanwezig! Nu nog in het veld meten!

Bemonsteringsmethoden Standaard methode

Bactrap (isodetect ©)

Kunstnier

In-situ microcosm

Peilbuis

Pb61-A

Diepte

Pb53

Pb67

Pb86

Pb86

PbCU14 Pbgra306

26 m-mv 38 m-mv 26 m-mv 14 m-mv 24 m-mv 26 m-mv

6 m-mv

Pb106

Pb 106

20 m-mv

35 m-mv

3,8E+03

8,2E+04

cellen/ml

<

<

<

<

<

<

<

• EtnC Level 1 cellen/ml

<

7.400

16

<

<

<

<

-

-

cellen/ml

<

970

<

<

<

<

<

-

-

Polaromonas cellen/ml

<

<

<

<

<

<

<

-

-

<

3,6

8

<

2,4

<

<

DHC

– Level 2

EtnE

– Level 3

PER

µg/l

<

<

TRI

µg/l

<

0,1

0,2

4,4

0,14

<

6

<

<

cis-DCE

µg/l

1,2

28

1

67

7,8

0,22

32

2,2

0,69

trans-DCE

µg/l

<

2

<

<

VC

µg/l

240

970

1

61

2

0,65

16

110

1.300

pH

-

7,2

7,2

7,4

6,7

7,2

7,0

6,6

7,4

7,5

Redox

mV

89

135

38

149

78

83

287

86

59

Zuurstof

mg/l

0,04

0,15

0,08

0,41

0,11

0,21

0,49

0,29

0,29

Geleidbaarhd

µS/cm

1.130

857

1.010

910

990

1.140

1.020

1.310

1.190

5,9

Metingen in het veld Peilbuis Diepte

m-mv

Pb61-A

Pb53

Pb86

26

38

14

bemonstering Standard Bactrap DHC cellen/ < < ml EtnC cellen/ 8 E+04 < ml EtnE cellen/ 1 E+04 < ml Polaromo cellen/ < < nas ml PER

µg/l

TRI

µg/l

cis-DCE

µg/l

transDCE VC

µg/l µg/l

Kunstnier

Standaard

Bactrap

Standaard

Bactrap

<

<

<

<

<

<

7 E+03

1 E+06

<

1 E+05

<

1 E+03

5 E+05

<

3 E+04

15

<

<

<

<

<

<

3,6

<

0,1

4,4

1,2

28

67

< 240

2 970

5,9 61

Resultaten uit het veld • • • •

DHC (red dechlor) weinig aangetoond EtnC en EtnE (VC oxidatie) aangetoond, niet overal Polaromonas (DCE oxidatie) 1X aangetoond (kunstnier) Indicaties voor zowel oxidatieve afbraak als reductieve afbraak

 Afbraak heterogeen aanwezig

• Afbraaksnelheid relateren aan aantal bacterien……….

Voor reductieve dechlorering Correlatie aantallen DHC en afbraaksnelheid per m3 per dag

Voor (micro-aerofiele) oxidatie nog geen correlatie

Afbraaksnelheid op basis van literatuur: Red. dechlorering : VC 0,003 dag-1 (230 dagen) Micro-aerofiele afbraak : 0,01 dag-1 (69 dagen)

En dan de integratie ………

0

0,01

0,003

?

Reactorvat : 500.000 m3 Afbraaksnelheid: 0,002 Gemiddelde concentratie VC 1 mg/l

 dus flux max 0,3 kg VC / dag

Aandachtspunten

• • • • •

Vaststellen in-situ afbraaksnelheid Hoe tackelen we heterogene afbraakpotentie Reactorvat verschilt per individuele bronzone Onbekende bronnen (marge inbouwen) Integreren van flux, afbraak, verdunning als input in model

Dank ………… vragen?

??? 