| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Vurdering af naturlig nedbrydning af PCE i grundvandsmagasin ved isotopfraktionering

7 Resultater af modellering af stoftransport og nedbrydning

• 7.1 IF-RTM 1D simuleringer med PHREEQC-2
• 7.2 2D simuleringer med MODFLOW og RT3D

I dette afsnit sammenfattes resultaterne af et MSc-projekt udført ved University of Neuchatel /60/. Bemærk at det i afsnittet er den studerendes fortolkninger, som gengives.

7.1 IF-RTM 1D simuleringer med PHREEQC-2

De indledende simuleringer viste, at det var nødvendigt at zoneopdele fanen og tilskrive forskellige nedbrydningshastigheder i zonerne. Inddelingen i zoner blev foretaget på grundlag af redoxforhold, dechloreringsgrad og koncentrationer af chlorerede ethener. Inddelingen omfatter følgende zoner:

• 0-1150 m: aerobe, nitratreducerende og manganreducerende forhold, dechloreringsgrad <0,5, højt koncentrationsniveau domineret af PCE,
• 1150-1650 m: jernreducerende forhold, dechloreringsgrad ~0,5, DCE er helt dominerende
• 1650-2020 m: forhold mindre reducerede end i zonen 1150-1650 m, VC udgør stigende andel af forureningen

De reelle afstande fra kildeområdet ud gennem fanen er anvendt. De svarer til følgende afstande på det geologiske tværsnit i figur 2.3 som resultater af analyserne er præsenteret for i figurerne i afsnit 6: 1150 m ~ ca. 1200 m, 1650 m ~ ca. 1700 m, 2020 m ~ ca. 2125 m. I den sidste zone er det kun den øvre del af fanen som er kortlagt, og hvor forholdene er kendt.

Inddelingen i redoxzoner i rapporten er tolket ud fra de målte redoxparametre på basis af /61/. Ved den afsluttende modellering med PHREEQC-2 er ikke taget højde for retardation ved sorption, jf. afsnit 5.4.

Ved simuleringerne er nedbrydningsraterne for de chlorerede ethener bestemt. Resultaterne er samlet i tabel 7.1. Isotopfraktionering og molfraktioner for de chlorerede ethener i fanen fra modelsimuleringen er ligeledes givet i tabel 7.1.

Modelresultaterne stemmer rimeligt godt overens med resultaterne af analyser af vandprøver fra lokaliteten.

I modellen sker nedbrydningen af PCE og TCE overvejende under nitrat-manganreducerende forhold, mens cis-DCE nedbrydes til VC under mangan- og jernreducerende forhold. Nedbrydningen af cis-DCE til VC er mest effektiv i den mest reducerede del af grundvandsmagasinet. I den første zone er nedbrydningen af cis-DCE meget lille, og koncentrationen stiger. VC dannes i meget beskedent omfang og nedbrydes til ethen (eller andre produkter, ethen er ikke detekteret i felten). I den anden zone stiger nedbrydningshastigheden for cis-DCE og VC. I den tredje zone forbliver nedbrydningshastigheden den samme, men nedbrydningshastigheden for VC aftager lidt, hvorfor andelen af VC tiltager, mens andelen af DCE aftager.

Tabel 7.1 Nedbrydningskonstanter bestemt ved 1D simuleringer med PHREEQC-2 modelkode.

Sammenlignes de i afsnit 6.5 tabel 6.2 estimerede nedbrydningsrater med modelestimaterne i tabel 7.1 ses der rimelig overensstemmelse (samme størrelsesorden) for PCE og TCE og til dels også for cis-DCE og VC.

7.2 2D simuleringer med MODFLOW og RT3D

2D-simuleringer er udført for strømning med MODFLOW og for stoftransport og nedbrydning med RT3D. I modellen forløber omtrent alle strømningslinier under lokaliteten horisontalt langs med det indlejrede lerlag ved lokaliteten indtil dette forsvinder, hvorefter strømningslinierne dykker mod bunden af magasinet for atter at fortsætte horisontalt. Ved det indlejrede lerlag, som træffes ca. 1300 m nedstrøms lokaliteten, deles strømningslinierne, således at de nedre tvinges nedenom lerlaget mens de øvre tvinges ovenover lerlaget.

Indledende blev udført en lang række modelscenarier for hele fanen. Det viste sig imidlertid umuligt at opnå tilstrækkelig reduktion af koncentrationerne i starten af fanen uden at anvende urealistisk høje sorptionskoefficienter (se afsnit 5.4) og nedbrydningshastigheder. I stedet blev det derfor valgt, at begrænse modelleringen til området startende 350 m nedstrøms lokaliteten med udgangspunkt i de i denne afstand målte koncentrationer.

Der blev udført simuleringer med og uden sorption og med gennemsnittet for de ved 1D-simuleringerne bestemte nedbrydningsrater for hver af de chlorerede ethener (PCE 0,237 år^-1, TCE 0,547 år^-1, cis-DCE 0,0511 år^-1, VC 0,245 år^-1) såvel som de nedbrydningsrater, der gav bedst overensstemmelse med de målte koncentrationer i 2020 m’s afstand fra lokaliteten, (PCE 1,83 år^-1, TCE 1,46 år^-1, cis-DCE 0,91 år^-1, VC 1,83 år^-1i scenarie med sorption). Resultaterne af simuleringerne er illustreret ved dechloreringsgrad i figur 7.1 fra /60/.

Figur 7.1
Simuleret dechloreringsgrad fra 2-D simuleringer med anvendelse af nedbrydningsrater bestemt ved PHREEQC modellering a) uden sorption, b) nødvendige for at opnå tilstrækkeligt lave koncentrationer yderst i fanen uden sorption, og c)  nødvendige for at opnå tilstrækkeligt lave koncentrationer yderst i fanen med sorption . De målte data ses i figur 6.5, hvor en dechloreringsgrad på 50% (0,5) er observeret i ca. 1000 m afstand.

De højere nedbrydningsrater gav rimelig overensstemmelse med de målte koncentrationsniveauer for PCE, TCE og DCE, men for højt koncentrationsniveau for VC. Imidlertid var der en bedre overensstemmelse for andelene af de enkelte chlorerede ethener og dechloreringsgraden for simuleringerne med nedbrydningshastighederne bestemt ved 1D-simuleringerne.

Modelsimuleringerne, som er udført under antagelse om nedbrydning ved reduktiv dechlorering, gav konsekvent for høje koncentrationer af VC.

Nedbrydning ved direkte anaerob oxidation af DCE og/eller VC, som formodes at have lavere berigelsesfaktorer, ville resultere i højere nedbrydningsrate for DCE og/eller VC, uden produktion af VC hhv. ethen (og evt. ethan). For VC ville antagelse om nedbrydning af DCE og/eller VC ved direkte anaerob oxidation føre til bedre overensstemmelse med de i fanen observerede koncentrationsforhold.

Ved modelsimuleringer af fanens udbredelse i 3D, bør anvendes zoneopdeling med forskellige nedbrydningsrater i de enkelte zoner.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Marts 2009, © Miljøstyrelsen.