32 10.1 Nedbrytningstest
Nedbrytningstestet som utfördes under examensarbetet uträttades som ett
batchförsök som inte visar absoluta värden utan värden med relation till varandra. Studien visar att faktorerna som bidrar till ett gynnsammare förhållande för
mikroorganismerna i mark är kväve, fosfor luft och temperatur. Jordprovet som utsattes för en lägre temperatur än referensprovet visade tydligt att
nedbrytningsprocessen var markant lägre än vid referensprovet. Slutsatsen är att en varmare temperatur än det som finns i marken är fördelaktigt.
Det planerade fullskaliga saneringsarbetet på Preem 2 är genomförbar, då planen är att både lufta marken samt tillsätta kväve, men det går att optimera arbetet. En optimering uppstår om även fosfor tillsätts i marken samt om temperaturen i marken ökas. Fosfor kan tillsättas i marken i form av till exempel kaliumfosfat dibasisk eller natriumdivätefosfat och en ökad temperatur i marken kan uppnås genom att förvärma luften vid metoden biosparging.
10.1.1 Alkalinitet
Mätningar på alkaliniteten utfördes för att studera provets nedbrytningsprocess, då det bildas karbonater. Karbonater används i sin tur vid bestämmandet av alkalinitet, och bildandet av karbonater kan lättas beskrivas enligt ekvationerna nedan[Figur 18].
(1) CO2(gas) CO2(löst i vatten)
(2) CO2(löst i vatten) + H2O(vatten) H2CO3(kolsyra)
(3) H2CO3 + H2O HC (vätekarbonat)+ H3O+(oxoniumjon)
(1) Koldioxid i gasfas övergår till koldioxid i vätskefas. (2) Koldioxid i vätskefas löser sig i vatten och bildar kolsyra. (3) Kolsyra löst i vatten bildar ett vätekarbonat och en oxoniumjon.
Figur 18: Ekvationerna beskriver hur koldioxid, som bildas vid nedbrytning av kol, löser sig i vatten och bildar olika karbonater så som vätekarbonaten.
33
Då jordproverna hade ett neutralt pH, under nedbrytningstestet, ökade möjligheterna för bildandet av HC [Figur 19].
Figur 19: Fördelningen av olika karbonater i en lösning beroende på pH. =andel[22].
10.1.2 BTEX
Halten BTEX i proverna antogs vara mättade, då en tunn yta fri fas olja kunde påträffas i jordproverna. Detta innebär att det finns en jämvikt mellan
koncentrationen i ämnets vätska och gas. Jämvikten leder till att BTEX kan mätas på provets head space, och ändå beskriva mängden BTEX i provvätskan. Vid mätningen användes modifikationer på standarderna EPA 5021, som beskriver metoden vid mätningar på ett provs head space samt metod EPA 8015 som används för att mäta halten BTEX.
BTEX-mätningen visade en minskning av halten BTEX i jordproverna A, C-E, vilket påvisar en nedbrytningsprocess. En nedbrytningsprocess kan bevisas även om det talar emot det första antagandet om att jordproverna var
mättade(övermättade), och kan förklaras genom att proverna var
mättade(övermättade) med olja och inte med ämnena BTEX. Undersökningen visade även att ämnet p-xylen är avgörande vid studier av nedbrytningsprocessen då halterna p-xylen var betydligt mycket större än halten för toluen, etylbensen, m-xylen och o-m-xylen.
En avvikelse påträffades dock som talar emot en nedbrytningsprocess vilket påvisades i prov B(kväve). Avvikelsen kan förklaras genom att studera de enskilda ämnena i BTEX. I prov B var förhållandet mellan p-xylener och de övriga ämnen i BTEX avsevärt mycket högre än vid de övriga proverna A, C, D och E. Detta kan betyda att det fanns ett annat ämne i provet som omvandlas, på grund av de höga
34
kvävehalterna, till ett ämne med samma retentionstid som p-xylenerna. Detta skulle innebära att halten p-xylener ökar. Eftersom metoden GC-FID inte går att
undersöka det exakta ämnet som finns i topparna, kan denna teori inte motbevisas utan fler analyser. Denna förklaring är dock inte sannolikt, då avvikelsen endast inträffade vid ett tillfälle. En mer trolig förklaring är att det sista provet(dag 49) för kväve var kontaminerad via ett material som innehöll halter av xylener, då p-xylenen gav störst påverkade på den kombinerade BTEX halten. Kontaminationen kan exempelvis ha kommit från en markeringspenna som användes vid märkningen av provet. Ytterligare förklaring till den höga halten är att den metod som användes för att mäta arean under graftopparna är svår att tyda. Ibland finns det ingen tydlig avgränsning mellan ämnestopparna och på grund av detta kan en area av flera ämnen mätas som en och samma area och därför verkar ämnet ha en högre halt än vad den har i verkligheten.
10.1.3 pH
pH är ett logaritmisk mått på aktiviteten av vätejonen{H+}, vilket ökar vid en nedbrytningsprocess.
pH i proverna(A-E) hålls inom intervallet 7-8 enheter, vilket är ett neutralt pH. En liten minskning i pH kan dock studeras som tyder på att det fanns en
nedbrytningsprocess.
En avvikelse påvisas i proverna med tillsatt kväve och fosfor (Prov C), vilket visade högre pH jämfört med nollprovet. Detta kan förklara med att den tillsatta fosforn i form av kaliumfosfat dibasisk är ett starkt basiskt ämne, vilket då skulle höja provets pH. pH för provet D(luft) fluktuerar under provtagningsperioden, vilket kan förklaras med att luften ”bubblar” ur koldioxiden som bildas under nedbrytningen. Därmed rubbas jämvikten i förhållandet mellan koldioxid(löst i vatten) och vatten[Figur 18]. När reaktionen rubbas måste ekvationen gå omvänt, vilket leder till ett mer basiskt förhållande och därmed ett högre pH. Sedan, vid något tillfälle, har D-proverna fått ett lägre luftflöde och därför sjunker pH, då proverna försökt återgå till ett jämviktsläge.
10.1.4 TOC
TOC används för att undersöka nedbrytningsprocessen då kol förbrukas.
Halten TOC i proverna minskar i proverna jämfört med nollprovet vilket påvisar en nedbrytningsprocess, med en avvikelse från prov D(Luft). Resultatet av att tillsätta luft i proverna är höga halter av TOC. Detta kan till exempel bero på att det
partikulära organiska kolet (POC), som finns i det fasta materialet, har lossnat och hamnat i vätskan. Då alla mätningar görs på en filtrerad provvätska så kan TOC halten därför öka, eftersom POC övergår till att vara DOC.
35
Ytterligare avvikelse från ursprunglig teori är att provet E(kyla) som påvisade en god nedbrytningsprocess, vilket inte stämmer med övriga mätningar av alkalinitet, BTEX och pH. Detta kan förklaras genom att vid kyla så övergår POC sämre till DOC, än vid varmare temperaturer. På grund av detta så stannade kolet kvar i provets massa och övergick inte lika lätt till vätskan. När provvätskan sedan filtrerades, så filtreras en stor mängd kol bort som resulterade i den låga halten TOC. Ytterligare förklaring är att det finns bakterier som gillar kyla och därför har nedbrytningen blivit mer effektiv. Dock är denna teori inte sannolikt då
nedbrytningsprocessen, med hjälp av övriga mätningar av alkalinitet, BTEX och pH påvisar att kylningen inte är effektiv.
C provet(kväve och fosfor) borde följa samma kurva som provet B(kväve) om inte ge ett bättre resultat. Dock har detta inte inträffat, vilket innebär att något har hänt. Mer forskning krävs för att besvara vad som har hänt.
10.2 Förutsättningskontroll
Förundersökningen på området visade att det planerade fullskaliga saneringsarbetet på området går att genomföra. En justering som kan bidra till ett bättre resultat är att installera flera bioslurpingbrunnar. Detta för att korta ner avståndet från 10m mellan brunnarna till 5m. Ändringen skall i så fall göras där fri fas olja påträffats. Anledningen till att fler bioslurpingbrunnar är en positiv tillskott är för att
grundvattennivån på området endast ligger runt 1 meter. På grund av det korta avståndet till markytan är det svårt att skapa undertryck i brunnarna för att suga upp fri fas olja då istället atmosfärsluft sugs upp. Detta innebär en rundgång av atmosfärsluft.
Det som påvisas i diagrammen över biospargingtestet är en snabbare ökning av tryck i observationsbrunn 2(OB2), som ligger 2 meter från centrumbrunnen. Brunnen steg mycket snabbare än övriga observationsbrunnar, även det som ligger närmast centrumbrunnen och anledningen till detta är för att det är ett
genomläckage i marken mellan brunnarna.
Förutsättningskontrollen leder till att en justering i det planerade fullskaliga saneringsarbetet bör göras, vilket betyder en extra kostnad. Det är dock upp till Sweco om de vill godta RGS 90:s förslag på ändringar.
Eftersom att förutsättningskontrollen visade att metoden biosparging var möjligt att utföra på området så kommer antagligen bra saneringsresultat att uppnås, då en jämförelse görs med referenssaneringen på området Preem 1.
36