| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |
HYdrokemisk interaktion mellem Grundvand og Overfladevand (HYGRO)
Elektrokemisk er genereringen af fri energi en redoxproces, hvor der overføres
elektroner fra reduktanten (også kaldet elektrondonoren; f.eks. organisk stof) til
oxidanten (også kaldet elektronacceptoren; f.eks. ilt). Energiudbyttet ved de forskellige
bakterielt medierede redoxprocesser (tabel 1) er ikke det samme, men falder trinvis
efterhånden som oxidanterne opbruges i sekventiel rækkefølge : O2, NO3-,
MnO2, Fe3+, SO42- (tabel B3.1)
Tabel B3.1
Oversigt over energiudbyttet ved nedbrydning af glukose med forskellige
oxidanter (Efter Reddy et. al., 1986)
Elektron acceptor |
Mol oxidant / mol glucose |
Energiudbytte kcal/mol |
O2 |
6 |
-684.4 |
NO3- |
24/5 |
-649.0 |
MnO2 |
12 |
-457.8 |
Fe(OH)3 |
24 |
-100.4 |
SO42- |
3 |
-91.0 |
Den fri energi der dannes ved en given redoxproces kan udtrykkes ved reaktionens
elektromotoriske kraft (redoxpotentialet, Eh), og det kan udnyttes til at få
et generelt kvalitativt skøn over de biogeokemiske forhold i et givet punkt i
ådalsmagasinet. Ved at måle redoxpotentialet (måles i millivolt) får man derved et
skøn over hvilke processer der måtte være fremherskende i det givne punkt (tabel B3.2),
idet de forskellige redoxprocesser foregår indenfor et bestemt interval.
Tabel B3.2
Oversigt over de Eh-intervaller målt i millivolt hvor de
forskellige redoxprocesser foregår med de viste oxidanter. (Efter Reddy et. al., 1986;
Gambrell and Patrick, 1978)
Redox Zone |
Eh-interval |
Elektronacceptor
der forsvinder |
Reaktionsprodukt der
fremkommer |
mV |
ox. |
mV |
red. |
Ilt reduktion |
700 - 300 |
O2 |
320 |
H2O |
Nitrat reduktion, org-C |
300 - 100 |
NO3- |
220 |
N2 |
Nitrat reduktion, FeS2 |
300 - 100 |
NO3- |
220 |
N2,
SO42- |
Mangan reduktion |
200 - 100 |
Mn4+ |
200 |
Mn2+ |
Jern reduktion |
100 - -100 |
Fe3+ |
120 |
Fe2+ |
Sulfat reduktion |
-100 - -200 |
SO42- |
-150 |
H2S |
Methanogenese |
-200 - -300 |
CO2 |
-250 |
CH4 |
Selvom der er et stort potentielt behov for oxidanter (O2, NO3-,
Mn4+, Fe3+, SO42-) på grund af
ådalsmagasinets store indhold af reducerede forbindelser ikke mindst organisk stof, så
er forbruget af især O2 og NO3- begrænset af den
eksterne tilførsel. Forbruget af ilt i ådalsmagasinet er begrænset dels af tilførsel
med aerobt grundvand og dels af diffusion af ilt fra atmosfæren ned i det vandmættede
sediment. Opløseligheden af ilt i vand er ringe (11.28 mg O2 l-1
ved 10° C) og da diffusionskoefficienten for ilt i vand og
vandmættet jord er beskeden (vand: 2.267 x 10-5 cm2 s-1,
vandmættet jord: 1 x 10-5 cm2 s-1 eller mindre;
Ponnamperuma, 1984) betyder det, at der kun findes ilt i zonerne langs ådalsmagasinets
grænseflader mod omgivende aerobe miljøer (dvs. den aerobe del af grundvandsmagasinet;
mod atmosfæren; den aerobe del af det overfladisk afstrømmende vand på
tørveoverfladen; samt i blandingszonen mellem vandløbsvand og ådalsmagasinet).
I modsætning til ilt er både nitrats opløselighed i vand og diffusionshastighed i
vand høj. Der kan f.eks. opløses 133 g KNO3 i 1 liter vand ved 0° C (dvs. 18 g NO3-N l-1; Handbook of
Chemistry and Physics, 1986) og diffusionskoefficienten er 1.846 x 105 cm2
s-1 (ved 25° C for 0.01 M KNO3; Handbook
of Chemistry and Physics, 1986) , og nitrat er derfor et glimrende alternativ for de
fakultative (dvs. lejlighedsvise) anaerobe bakterier såfremt der er nitrat i grundvandet.
Specielt når nitrat føres med grundvandet frem til de denitrificerende områder ved
advektiv transport ses høje denitrifikationsrater.
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top
| |