nedbrytning av petroleumföroreningar - hinner du äta upp lilla mikrob? lotta hallbeck, microbial...
DESCRIPTION
.TRANSCRIPT
Nedbrytning av
petroleumföreningar
Hinner du äta upp lilla mikrob?
Lotta Hallbeck
Microbial Analytics Sweden AB
Bergrum i bruk – avvecklade bergrum
Kort om geomikrobiologi
Historia 1994 – 2004
De viktigaste resultaten
Nutid 2011 – 2014
Beskrivning av anläggningarna
Otterbäcken, Asphyttan och Skattkärr
Slutsatser
Innehåll
Avsänkningstratt
GroundwaterSprickor
Bergrum i bruk
Petroleum
produkt
Syrefri miljöVattenbädd
Grundvattennivå
Groundwater
Sprickor
Tömd anläggning
Petroleum
produkt
Syrefri miljö
Grundvatten
Fråga 1:
Hur långt från bergrummet har
petroleumprodukten spridits?
Inledande undersökningar hade visat att den
spridit sig 50 m in i bergväggen.
Svar:
Noggrann borrning med triple-tube och analys av
diesel i sprickor och bergmatris visade att så inte
var fallet. Vanlig borrning drar med sig petroleum
in i berget och kontaminerar de kommande
proverna.
Historia
Borrkärna
Spricka
Bergprov
Ytprov
Hal
tm
g/k
g
0
200
400
600
800
1000
1200
C10
C12
C14
C16
C18
C20
C22
C24
Bergprov
Ytprov
Ämne (n-alkan)
Jämförelse mellan fördelningen av alkaner
i yt- och bergprover
Fråga 2:
Pågår det mikrobiell nedbrytning av
petroleumprodukt i sprickor?
Svar:
Ja, det gör det. Det är mikroorganismer som
andas med sulfat och oxiderat järn som kan
bryta ner kolväten – om det finns rätt
förutsättningar.
Historia fortsättning
Monomerer
Hyd
roly
sHydrolys
CO2
CH4
H2 + CO2
Acetat
H2 + CO2
O2 H2O
NO-3 N2
Mn4+
Mn2+
Fe3+ Fe2+
SO42- S2-
S0 S2-
Sulfat-
reducerande
bakterier
Svavel
reducerande
bakterier
Metanogener
Acetogena
bakterier
Mangan
reducerande
bakterier
Denitrifierande
bakterier
Aeroba bakterier
Järnreducerande
bakterier
Organiska
polymerer
Oligo- och
monomerer
Organiska
syror, alkoholer
Syntrofa bakterier
Acetat
Fermenterande
bakterier
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
Nedbrytningplym i poröst medium
Sulfat
I sprickor i granit
Källa
KontaminationAnaeroba
mikroorganismer
O2NO3
−
MetanproduktionFe3+/
Mn4+
Järnrika
mineraler
Flödesriktning
(Lorén et al. ES&T 35:374-378)
SO42−
Indikatorer på nedbrytning av
kolväten i syrefritt grundvatten och
bergsprickor
Många sulfatreducerande bakterier
Högt totalantal av bakterier
Detektion av nedbrytningsprodukter
Signifikanta koncentrationer av Fe2+ och S2-
Mikrob-DNA sekvenser grupperar sig med DNA från andra kolvätekontaminerade områden
Murjek
Ludvika
Sala
Blädinge
Kan man i ett bergrum
bedöma de rådande förutsättningarna för
nedbrytning?
bedöma nedbrytningshastigheten av
petroleum?
accelerera nedbrytningen?
Nutid – 20 år från start
Undersökning av 3 anläggningar
Otterbäcken Asphyttan Skattkärr
Otterbäcken Asphyttan Skattkärr
CHAB (mL-1)
TNC (mL-1)
NRB (mL-1)
IRB (mL-1)
SRB (mL-1)Otterbäcken 2 m Otterbäcken 10 m Otterbäcken 22 m
5E+00
5E+01
5E+02
5E+03
5E+04
5E+05
5E+06
CHAB (mL-1)
TNC (mL-1)
NRB (mL-1)
IRB (mL-1)
SRB (mL-1)Asphyttan 2 m Asphyttan 10 m Asphyttan 22 m
5E+00
5E+01
5E+02
5E+03
5E+04
5E+05
5E+06
CHAB (mL-1)
TNC (mL-1)
NRB (mL-1)
IRB (mL-1)
SRB (mL-1)Skattkärr 2 m Skattkärr 10 m Skattkärr 22 m
5E+00
5E+01
5E+02
5E+03
5E+04
5E+05
5E+06
Otterbäcken Asphyttan Skattkärr
Nära Vänern
Produkt på ytan
Anaeroba mikrober
NRB, IRB, SRB
Högt beläget
Produkt på ytan
Sanerat
Färre anaeroba mikrober
Luftat
Produkt på ytan
Flest nitratandande mikrober
NRB
AnaerobaNRB – nitrate-reducin bacteria
IRB – iron-reducing
SRB – sulphate reducing bacteria
AerobaCHAB - culturable
heterotrophic aerobic
bacteria
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
pH
0
5
10
15
20
25
De
pth
(m
)
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
-200 0 200 400
Eh (mV)
0
5
10
15
20
De
pth
(m
)
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
O2 (mg L-1)
0
5
10
15
20
De
pth
(m
)
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Conductivity (μS cm -1)
0
5
10
15
20D
ep
th (
m)
Otterbäcken Asphyttan Skattkärr
Kemiska och fysikaliska parametrar
Kolväten och nedbrytningsprodukter
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6
Alkaner C9 - C28 (mg/L)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Dju
p, m
Otterbäcken
Asphyttan
Skattkärr
0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10
C fettsyror (mg/L)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Dju
p (
m)
Sammanfattning och slutsatser
• Varje anläggning är unik med avseende på
mikrobiologi och kemi
• Bedömning av nedbrytningspotential och
hastigheter måste därför göras individuellt för
varje anläggning
• Hur provtagning, provhantering, provberedning
och analys görs, avgör hur korrekt svaret
avspeglar verkligheten.
Hinner du äta upp lilla mikrob?
Jaa, om jag får det jag behöver från kostcirkeln.
Otterbäcken (spätt 10x) Asphyttan Skattkärr
Undersökningar och laboratorieförsök är utförda på uppdrag av Statens
Oljelager och SGU.
2011 – 2014 Microbial Analytics Sweden ABLena Eriksson, Anders Blom, Alexandra Chukharkina, Linda Johansson,
Björn Hallbeck, Frida Ekström
1994 – 2006 Göteborgs Universitet och Chalmers Tekniska
HögskolaKatarina Abrahamsson, Tobias Ankner, Anders Lorén, Sara Lydmark,
Charlotte Eliasson, Hallgerd Eydal
Tack för er uppmärksamhet!
Påskyndad nedbrytning - laboratorieförsök
1. Vatten från en anläggning blandas och görs syrefritt
2. Vattnet överförs till syrefria flaskor och olika elektronacceptorer tillsätts
3. Tillväxt, förbrukning av elektronacceptorer och nedbrytning av alkaner mäts
Laboratorieförsök - resultat
Kolväten från
anläggningen
Kolväten
tillsatta
Otterbäcken – snabbast nedbrytning med nitrat + sulfat tillsats
Asphyttan – snabbast nedbrytning med nitrat + fosfat tillsats
Kontroll NO3− + SO4
2−
Kontroll NO3− + PO4
3−