Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

Non-invasive quantification of redox conditions under variably saturated conditions.

Tildelt: kr 2,7 mill.

Formålet med dette prosjektet er å forstå og utvikle indirekte (dvs geofysiske) metoder, for å kartlegge soner med lavt oksygeninnhold som skyldes nedbrytning av organiske forurensninger i jord med ulik vannmetningsgrad. Arbeidet inkluderer detaljert modellering av bio-geokjemiske prosesser og nedbrytningsforsøk i små jordvolum (batch forsøk) og i fire sandtanker i laboratoriet. Sandtankene ble utstyrt med rør for regulering av vannhøyde og 288 elektroder i hver tank. Nedbrytningen av propylenglykol (PG) i batch forsøk ble studert ved en kombinasjon av automatiske og manuelle gassmålinger; forbruk av O2 og utslipp av CO2, N2O, og N2 etterfulgt av kjemiske analyser av jern, mangan og mikroorganismer. Nedbrytning ble også modellert med Monod kinetikk kombinert med en kjemisk likevektsmodell. Simuleringer av oksiske forhold viste betydning av initial biomasse. Resultat av batchforsøkene kan brukes videre til å kalibrere og verifisere modeller for anaerobe forhold. Elektrisk resistivitets tomografi (ERT) og selv-potensial (SP) målinger ble utført i de fire tankene med to ulike sandtyper tilsatt PG som brytes ned av naturlige mikroorganismer med og uten nærhet til en elektronforbindelse (jernrør). Basert på geobatterikonseptet transporterer jernrøret elektroner avgitt fra den anaerobe nedbrytningsprosessen i den ene enden til oksygen i den andre enden av røret. SP-målingene viste at jernrøret sørger for en slik elektronstrøm mellom den anaerobe og aerobe sonen, og at denne prosessen reduserte dannelse av løst jern og mangan i forhold til der det ikke var plassert et jernrør. Resultatene viser at ERT kan brukes til å kartlegge soner med aktiv nedbrytning i delvis mettet jord. Både økt ledningsevne i jorda, på grunn av dannelsen av løst jern og mangan, og redusert ledningsevne, sannsynligvis på grunn av metandannelse, kunne påvises. Forsøkene ble utført ved NMBU i samarbeid med Colorado School of Mines, USA, Lancaster University, UK og NIBIO. Ved Lancaster ble det utført kolonnestudier med nedbrytning av PG og indusert polarisasjon (IP). Forsøkene gir en god bakgrunn for videreutvikling av metodene for bruk i felt, samt for forbedring av teoretiske modeller som beskriver sammenhengen mellom geofysiske egenskaper og red-oks tilstanden i jord. Resultat av kombinerte metoder (ERT, SP og gassmålinger) vil øke forståelsen av nedbrytningsprosessene og gi bedre modeller for tolkning av data.

This project aims to quantify redox potential in variably saturated soils by the development of integrated non-invasive techniques including geophysical and gas measurements, and modelling tools. Degradation of organic chemicals in the unsaturated zone is a highly relevant remediation technique for protecting groundwater. The redox potential determines degradation pathways and how the soil system is affected on long term. Anaerobic conditions are a growing threat for the development of methanogenic condit ions of contaminated soils. The underlying theory for this project is that degradation affects the water chemistry, gas release and responses of the geo-electrical signature due to varying redox conditions. These signals can be interpreted through petroph ysical relationships relating geophysical responses to bio-geo-chemical activity. Modelling at different scales will be conducted to increase the understanding of processes in variably saturated soil systems. Aspects to be modelled include: diffusion and gas exchange over the air-water boundaries and ion transport in micro-areas around soil particles where degradation is taking place. A laboratory instrument will be designed on the basis of bio-geo-chemical and geophysical simulations to test present theo ries on geophysical conditions and biodegradation activities under unsaturated conditions. The instrument will provide opportunity to control water saturation and simultaneously measure gas releases, Self Potential (SP) and Electrical Resistivity (ER) and sampling of soil water. Improved theories will be tested at an existing well equipped field site for flow and transport studies and modelled with state of the art bio-geo-chemical models. The combination of measurements sensitive to gas release and geo-e lectrical properties combined with models describing the petrophysical relationships and theoretical bio-geo-chemical responses will provide quantitative information about the in-situ redox situation.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek