Miljøprojekt, 1146; Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening – Forundersøgelser til pilotprojekt om stimuleret reduktiv deklorering

Forundersøgelser til pilotprojekt om stimuleret reduktiv deklorering

Bilag 10. Oxidationskapacitet

Dette notat er en afrapportering af bestemmelse af oxidationskapacitet på 5 sand- og lersedimenter fra Rugårdsvej.

Materialer og metoder

Der er udtaget en række kerner i efteråret 2004 på Rugårdsvej. Prøverne er i laboratoriet håndteret anaerobt i en anaerob box. Der er udvalgt 4 prøver til opsætning af treatability forsøg, som er rapporteret i dette projekt. I tilknytning er der opsat treatabilityforsøg med én lerprøve (fra boringer U101) for at belyse forholdene i lerlagene yderligere (ej afrapporteret i dette projekt). Alle 5 prøver er medtaget for bestemmelse af oxidationskapacitet/jernreduktionskapacitet, således at resultaterne direkte kan sammenholdes med de udførte treatabilityforsøg. Prøvetagningssteder er angivet i tabel 1.

Oxidationskapaciteten giver et mål for den mængde oxiderede stoffer der kan reduceres ved titrering med Ti(III)-50mM EDTA (TiE). Metoden er oprindelig udviklet af Heron et al. (1994). Princippet i metoden er, at ca. 1g våd sedimentprøve udrystes i 24 timer med Ti(III)-50mM EDTA, som er et stærk reduktionsmiddel. Den forbrugte mængde Ti(III) kvantificeres ved en dichromat titrering, som et mål for prøvens oxidationskapacitet. Oxidationskapaciteten angives i μmeq/g.

Efterfølgende bestemmes indholdet af Fe(II) og evt. Mn i opløsningen, således at den reducerede mængde jern(III) og Mn(IV) kan beregnes. Indholdet af jern blev analyseret på Atom Absorption Spektrofotometri (AAS). Mn blev ikke analyseret, da erfaringer fra treatabilityforsøgene viste, at Mn har ringe betydning på denne lokalitet.

Resultater

Resultaterne for oxidationskapaciteten er givet i tabel 1. Oxidationskapaciteten varierer mellem 11,7 μeq/g og 40 μeq/g for de 5 sedimenter. En mindre og varierende del af oxidationskapaciteten (27-54%) kan forklares ved hjælp af indholdet af jern(III). Der er ikke umiddelbart nogen forklaring på dette, men tidligere undersøgelser har også vist varierende sammenhæng mellem jern(III) og oxidationskapaciteten. Muligvis skyldes det reduktion af organisk stof.

Da jern(III) dataene mere direkte afspejler tilgængeligt jern(III) for jernreduktion er det valgt at fokusere på disse værdier.

Fe(III) fra TiE varierer mellem 5 og 16 μeq/g. Der er ikke nogen klar sammenhæng mellem sedimenternes karakter og deres placering i forhold til kildeområdet. Niveauet er klart lavere end tilsvarende målinger på Sortebrovej og Middelfartvej.

Ekstraktionerne med 0,5 M HCl er en mild ekstraktion og opløser mindre stabile jernforbindelser end der reduceres ved titrering med TiE. Det er tidligere vist, at 0,5 M HCl fortrinsvis angriber letopløselige jernhydroxider som ferrihydrit. Fe(III) niveauet er konsistent for alle prøver omkring 5 meq/g. Dette er forholdsvist lavt og indikererer et begrænset jernreduktionspotentiale. Forskellen mellem jern(III) i U101 og M²-11-11,5 for de to metoder kan tilskrives mere stabile jernhydroxider (fx goethit /hematit), som vil kræve længere tid og mere reducerede forhold for at være tilgængelige for jernreduktion.

Der er i alle prøver ved en 0,5 M HCl ekstraktion blevet bestemt reduceret jern. Niveauerne ligger omkring 20-30 µeq/g, hvilket tyder på, at der har fundet jernreduktion sted på lokaliteten. Ved den anvendte ekstraktionsmetode medtages fortrinsvis monosulfid og siderite, men siderite bliver kun delvis opløst. Pyrit vil slet ikke blive medtaget ved denne ekstraktion.

Resultaterne viser, at der i alle prøver er et potentiale for jernreduktion. På baggrund af disse resultater kan der foretages en vurdering af substratforbruget for at omsætte den samlede oxidationskapacitet/jernreduktionskapacitet eller dele af oxidationskapaciteten.

Tabel 1: Prøvetagningssteder, geologi, oxidationskapacitet, Fe, sedimenter fra Rugårdsvej

Placering		Kilde	Kilde	Kilde	Kilde	Fane
Boring	Nummer	M1	U101	M²	M²	M4
Dybde	m u.t.	11,0-11,5	5,0-5,5	11,0-11,5	5,0-5,5	13,1-13,4
Geologisk beskrivelse	Baseret på boreprofiler fra Cowi	Sand, DS, fin-mellem-kornet, svag gruset, lerholdig, grå, våd	Moræneler, sandet gråt, tør	Sand, DS, mellemkor-net, lerholdig, gruset,grå, våd	Moræneler, store våde sandlinser grå	Sand, DS, grovkornet, grus, sten, brun, våd
Oxidationskapacitet	μeq/g	18,1	38,2	43,0	16,6	11,7
Fe³⁺, Tie	μeq/g	5,3	13	16,0	4,5	6,3
Fe, total, 0,5 MHCl, a)	μeq/g	32,1	36,7	29,6	22,7	25,2
Fe²⁺ 0,5 M HCl, a)	μeq/g	25,9	31,7	24,1	19,3	19,7
Fe³⁺ 0,5 M HCl, a)	μeq/g	6,2	5,0	5,6	3,7	5,5

a) Data for 0,5 M HCl stammer Askestad (2004).

Referencer

Heron,G., Christensen,T.H. & Tjell,J.C. (1994): Oxidation capacity of aquifer sediments. Environmental Science and Technology, 28, 153-158.

Askestad, V. (2004). Iron reduction & reductive dechlorination in aquifers. 10 points special course, Environment& Resources, Technical university of Denmark.