|
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |
Undersøgelse af reaktiviteten af reducerende stoffer i nogle danske sedimenter – et pilotstudie
3 Undersøgelser af reaktiviteten af sedimenter
Reaktiviteten af reducerende forbindelser i sedimenter er kun blevet undersøgt i et begrænset omfang. Hartog et al. (2002) målte således reaktiviteten af sediment fra et grundvandsmagasin i Holland ved
inkubation med O2 og efterfølgende målinger af CO2 udvikling. En anden undersøgelse er udført af Barcelona og Holm (1991) som beskrev reaktiviten af sedimenter ved nedbrydningskinetikken for
hydrogenperoxid (H2O2). Resultaterne fra dette forsøg viste endvidere, at nedbrydningen af H2O2 sker væsentligt hurtigere under tilstedeværelse af mikroorganismer end ved ren kemisk nedbrydning af
H2O2.
De reducerende forbindelser i sedimenter består hovedsageligt af organisk materiale, opløst ferrojern (FeII), samt i jern- og svovlholdige mineraler som pyrit (FeS2), siderit (FeCO3) og jernholdige
lermineraler. Reaktiviteten af disse forbindelser variere betragteligt. Således for organisk stof hvor typen er vigtig, og hvor eksempelvis humus med meget lignin eller med let tilgængelige aminosyrer vil reagere
i meget forskellig grad med opløst oxygen. Det samme gør sig gældende for mineralerne, idet amorfe forbindelser med ringe krystalstruktur normalt reagerer lettere end velkrystallinske forbindelser. Samtidig
er reaktiviteten af de reducerende forbindelser meget betinget af tilgængelig, idet strukturelt bundne former antages at gennemløbe en langsommere oxidation end frie former af ferrojern.
3.1 Sedimentprøver anvendt til reaktivitetsforsøgene
Til brug for reaktivitetsforsøgene er inddraget sedimentprøver fra forskellige lokaliteter rundt om i Danmark. Oversigten vist i tabel 3.1. viser hvor de anvendte sedimentprøver stammer fra, type af sediment
samt redoxforhold. I tabel 3.2 karakteriseres sedimentprøverne desuden ved indhold af reducerende forbindelser så som, organisk stof (TOC), pyrit (FeS2) og ferrojern (Fe2+) samt det totale
kulstofindhold (TC), det totale svovlindhold (TS) og det totale indhold af jern (Fe-total) i fraktionen < 2 mm.
Tabel 3.1. Oversigt over de i undersøgelsen anvendte sedimentprøver med oplysninger om amt, DGU arkiv nr., dybde, redoxforhold samt geologiske forhold.
| Amt | Lokalitet
& DGU
arkivnr.
| Dybde (m) | Redoxforhold | Geologi |
| Nordjyllands Amt | Præstbro
18.310
| 42,5 | reducerede | sand |
| Ringkøbing Amt | Uhre
94.2757
| 13.2-13.7 | oxiderede | sand |
| Ringkøbing Amt | Brande
105.1798
| 8.45-8.70 | reducerede | sand |
| Ringkøbing Amt | Uhre
104.2404
| 8.85-9.35 | oxiderede | ler |
| Ringkøbing Amt | Uhre
104.2404
| 25.15-25.65 | reducerede | ler |
| Roskilde Amt | Lille-Skensved
212.1308
| 5,0 | reducerede | ler |
| Roskilde Amt | Køge
212.1213
| | oxiderede | paleocæn kalk |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 3,0 | oxiderede | sand |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 49 | reducerede | ler |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 60 | reducerede | glimmerler |
| Århus Amt | Boulstrup
108.241
| 32.0-32.5 | oxiderede | sand |
| Århus Amt | Boulstrup
108.241
| 57.0-57.5 | reducerede | sand |
Tabel 3.2. Oversigt over indhold af reducerende forbindelser (TOC, pyrit og Fe(II)) samt TC, TS og Fe-total i sedimenter anvendt ved forsøgene. Tomme felter viser at den pågældende analyse ikke er
gennemført.
| Amt | Lokalitet & DGU arkivnr. | Dybde
(m)
| TOC
(% C)
| TC
(% C)
| TS
(% S)
| Pyrit
(% FeS2)
| Fe(II)
(% Fe)
| Fe-total
(% Fe)
|
| Nordjyllands Amt | Præstbro
18.310
| 42,5 | 0,10 | 0,67 | 0,06 | | | |
| Ringkøbing Amt | Uhre
94.2757
| 13.2-13.7 | 0,01 | | | <0,03 | 0,03 | 0,18 |
| Ringkøbing Amt | Brande
105.1798
| 8.45-8.70 | 0,04 | | | 0,03 | <0,01 | 0,03 |
| Ringkøbing Amt | Uhre
104.2404
| 8.85-9.35 | 0,01 | | | <0,03 | 0,03 | 0,83 |
| Ringkøbing Amt | Uhre
104.2404
| 25.15-25.65 | 0,29 | | | 0,18 | 0,30 | 1,31 |
| Roskilde Amt | Lille-Skensved
212.1308
| 5 | 0,17 | | | 0,32 | 0,66 | 1,30 |
| Roskilde Amt | Køge
212.1213
| | 0,04 | | | <0,03 | 0,01 | 0,05 |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 3,0 | 0,05 | 0,06 | <0,01 | <0,03 | | |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 49,0 | 0,26 | 1,00 | 0,28 | 0,52 | | |
| Vejle Amt | Davding
97.952
| 60,0 | 4,33 | 5,00 | 0,54 | 1,03 | | |
| Århus Amt | Boulstrup
108.241
| 32.0-32.5 | 0,04 | | | <0,03 | 0,13 | 0,79 |
| Århus Amt | Boulstrup
108.241
| 57.0-57.5 | 0,12 | | | 0,25 | 0,28 | 0,86 |
3.2 Forsøgsopstilling
Reaktivitetsforsøgene er gennemført i opstillinger som vist i figur 3.1 og 3.2. Reaktionen foregår i et 1 liter rundbundet reaktionskar med 5 udgange. I centeret af reaktionskaret er placeret en propel, der ved
hjælp af en omrøre (Heidolph RZR 2020 eller Heidolph RZR 1) sikre en ensartet oprøring af jord-vand opslæmningen ved en hastighed på 400 rpm. Forsøgene er gennemført ved stuetemperatur (ca. 25 °C)
og under konstant tilførsel af atmosfærisk luft eller ilt (99,999 %), der efter vandmætning i en vaskeflaske med gasfordelingsrør (porøsitet 2) er ført frem til reaktionskarret gennem et gasfilterfordelingsrør
(porøsitet 0) for derved at sikre en god kontakt mellem opslæmningen og luft/ilt.
Figur 3.1 Reaktivitetsforsøg med 4 opstillinger. Reaktionskarrene er dækket af aluminiumsfolie og omrøring sker under tilførsel af atmosfærisk luft eller ilt.
Under forsøget blev kolben dækket med aluminiumsfolie for derved at reducere omfanget af photokemiske processer. Den overskydende luft/gas blev ledt bort fra reaktionskaret gennem en kanyle placeret i
en af de 5 udgange. Redoxpotentialet (EH) i opslæmningen blev målt ved brug af en redox-elektrode (Metrohm 6.0418.120) og pH i opslæmningen blev målt ved brug af en kombineret pH-mikroelektrode
(Metrohm 6.0234.110). Målingerne blev foretaget på et pH instrument af mærket WTW pH196. Delprøver fra opslæmningen til brug for måling af sulfat blev løbende udtaget med en engangssprøjte
påmonteret en 10 cm lang silikoneslange. Forud for målingen blev delprøven overført til et 40 ml centrifugerør og centrifugeret ved 10000 rpm i 15 minutter hvorefter supernantanten blev opsamlet og
opbevaret på køl indtil analyse. Sulfat blev bestemt ved ionkromatografi (Dionex LC20).
Reaktionsforsøgene er gennemført med et sediment-væske forhold på 1:4 svarende til 125 g sediment (baseret på tør, 105 °C, jord) i 500 ml demineraliseret vand (MilliQ gradient, Millipore).
Figur 3.2. Forsøgsopstilling med opslæmning af jord og demineraliseret vand (milliQ gradient, Millipore). Opslæmning på billedet er tilberedt med iltet sediment udtaget fra boringen DGU arkivnr. 104.2404 i
dybden 8,85–9,35 m ved Uhre, Ringkøbing Amt.
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |
Version 1.0 Juli 2005, © Miljøstyrelsen.
|