Identifizierung des biologischen Abbaus von chlorierten Kohlenwasserstoffverbindungen in gering durchlässigen Schichten mittels Stoffspezifischer Isotopen Analyse (CSIA)

Philipp Wanner1, Beth Parker2, Ramon Aravena3, Daniel Hunkeler1
1 Zentrum für Hydrogeologie und Geothermie (CHYN), Universität Neuchâtel, Rue Emil Argand 11, CH-2000 Neuchâtel, Schweiz
2 School of Engineering, University of Guelph 50, Stone Road East, Guelph, Ontario, Canada N1G 2W1
3 Department of Earth Sciences, University of Waterloo, 200 University Avenue West, Waterloo, Ontario, Canada N2L 3GI

O 8.3 in Isotopen- und Tracermethoden in der Hydrogeologie

15.04.2016, 14:45-15:00, Audimax A, Geb. 30.95

Durch die unsachgemässe Verwendung und Entsorgung von chlorierten Lösungsmitteln treten diese häufig als Schadstoffe im Untergrund auf. Aufgrund der hohen Dichte und der tiefen Viskosität sind chlorierte Lösungsmittel sehr mobil und migrieren oft bis in die gesättigte Zone. Dort akkumulieren sie sich an gering durchlässigen Schichten und diffundieren in diese hinein, was zu einer langfristigen Kontamination der angrenzenden Grundwasserleiter führen kann. In gering durchlässigen Schichten treten jedoch häufig reduzierende Bedingungen auf. Dies kann zu einem biologischen Abbau der chlorierten Kohlenwasserstoffverbindungen führen, was die Gefahr einer langfristigen Kontamination der angrenzenden Grundwasserleiter vermindert. Die Stoffspezifische Isotopen Analyse (CSIA) wird zunehmend für die Quantifizierung des biologischen Abbaus von organischen Schadstoffen in Grundwasserleitern verwendet. Die Methode benutzt Isotopeneffekte, welche durch den biologischen Abbau verursacht werden. Im Gegensatz zu Aquiferen wurde jedoch noch nicht untersucht, ob CSIA auch in gering durchlässigen Schichten zur Quantifizierung des biologischen Abbaus verwendet werden kann.

 

Um diese Wissenslücke zu schliessen wurden mehrere detaillierte Kohlenstoff (C) und Chlor (Cl) Isotopenprofile von chlorierten Kohlenwasserstoffverbindungen in einem tonigen Aquitard gemessen. Der Aquitard wurde vor 14.5 Jahren durch eine kontrollierte Lösungsmittelinjektion in das angrenzende Aquifer künstlich kontaminiert. Im Aquitard konnte eine starke Verschiebung der Isotopenverhältnisse hin zu mehr leichten Signaturen (z.B. 23‰ for C Isotopen in TCE) mit zunehmender Tiefe beobachtet werden. Dies lässt auf das Vorhandensein von biologischem Abbau im Aquitard schliessen. Weiter konnten, durch die Verwendung von nummerischen Modellierungen, Abbauraten für die chlorierten Kohlenwasserstoffverbindungen bestimmt werden.

 

Unsere Resultate zeigen, dass CSIA auch in gering durchlässigen Schichten zur Quantifizierung des biologischen Abbaus von organischen Verbindungen verwendet werden kann. Weiter zeigen unsere Ergebnisse, dass Isotopenprofile sensibler als Konzentrationsprofile auf unterschiedliche Abbaubedingungen in einem Aquitard reagieren. Deshalb sind Isotopeninformationen eine wichtige Ergänzung zu den Konzentrationsdaten, um den Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffverbindungen in gering durchlässigen Schichten nachweisen zu können.



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