Pilottest av mikrobiell nedbrytning

Transkript

1 Pilottest av mikrobiell nedbrytning Teori Försöksuppställning Erfarenheter På säker grund för hållbar utveckling Samverkansprojekt mellan SGI, SGU, Alingsås kommun och Alingsås Tvätteri

2 Teori Bakteriell densitet i den fasta matrisen kan vara en faktor högre jämfört med frilevande mikrober Provtagning fokuserar på grundvattenprov eller passiva sk. bakteriefällor nedsänkta i grundvatten Frånvaro eller låga koncentrationer av enskilda organismer i grundvatten behöver inte innebära att organismen inte finns i jorden Celldelning på ett konstgjort material (sk Bio-Sep bead med aktivt kol) från Microbial Insights, Inc. Fotografi från informationsmaterial/ppt, Sublette et al. 2010

3 Teori - Reduktiv deklorering PCE TCE 1,2-DCE VC Eten

4 Teori Mikroorganismer reducerar (eller oxiderar) molekyler för energi och celluppbyggnad Syre, nitrat, mangan/järn, sulfat och koldioxid är vanliga elektronacceptorer (dvs de tar emot e - ) Om föroreningen ska vara elektronacceptor krävs lågt redox för låg konkurrens med övriga elektronacceptorer Kolkälla HCl + nedbrytningsprodukter SO 4 2- O 2 NO 3 Fe 2H + 2e - Förorening? CO 2 Bakteriell tillväxt

5 Teori Vilka väljer föroreningen som sin energikälla?

6 Dehalococcoides - Dhc Dhc strain FL2 och BAV1 Dhc strain BAV1 Bilder från boken Bioaugmentation for groundwater remediation, Editors Hans F Stroo, Andrea Leeson, C. Herb Ward, SERDP, ESTCP, Springer, 2013 Ref. till artikel återgiven i boken: He J, Ritalhati KM, Yang K-L, Koenigsberg SS, Löffler FE. 2003b. Detoxification of vinylchloride to ethene coupled to growth of an anaerobic bacterium. Nat 424:62-65

7 Dehalococcoides - Dhc Dhc oerhört små, 0,5 µm i diameter och 0,1 µm tjocka Liten storlek gör att de kan vara många celler per ml Kan endast använda väte som elektrondonator, är beroende av att andra mikrober fermenterar organiska molekyler Får hjälp av fermenterare, acetogener och metanogener till att upprätthålla reducerande miljö, producera väte och ättiksyra (kolkälla), syntetisera vitaminer (exv. B12) och andra näringsämnen

8 ..men inte bara Dhc Figuren är modifierad, delvis från AFCEE (2007) och delvis från Hammer (2011) För att bestämma nedbrytningspotentialen, ta även hänsyn till organismer som bryter ned högklorerade etener

9 Försöksuppställning Grundvatten Passiva provtagare (BioTrap ) Jord (mesocosmer)

10 Försöksuppställning

11 Grundvatten Passiv provtagare (BioTrap ) Mesocosmer (jord) Ögonblicksbild Analyserar aktiva, inaktiva och döda mikroorganismer DNA Konserveras Lätt att ta prover Passiva, dagar genomsnittsbild Aktiva, kolonniserande mikroorganismer (från början) 2-4 mm kulor bestående av 75% aktivt kol DNA, PLFA Konserveras ej Reserver bör sättas ut Skördas allt eftersom, passiva, genomsnitt Jord från platsen liknar närmiljön, evt etablerade kulturer. Aktiva, inaktiva och döda mikroorganismer DNA Konserveras Dyr initial fältinsats, rätt antal mesocosmer måste förberedas

12 Biostimulering Newman Zone (sojaböneolja, laktat) och melass

13 Bioaugmentation Bakterier och kolkälla tillfördes MW3 och MW4 men inte MW2 KB-1 Natriumlaktat 0,3 kg per punkt

14 Erfarenheter praktiska saker 1) Välj om möjligt analyslaboratorier i närområdet Mycket stora problem med transport, fördröjningar och trasiga flaskor. Alla provtagare går inte att konservera 2) Underskatta inte metanbildning en säkerhetsfråga Vi fick en kraftig utveckling av metan som gjorde att vi installerade mätpunkter för porgas. Metanbildningen störde även fältmätningarna vilka inte gav samstämmiga resultat med labanalyser av geokemi 3) Komplettera fältmätningar med labkemi 4) Kolkällans utveckling kan följas med elektrisk konduktivitet. Svaga fettsyror omvandlas till joner i vattnet (protolyseras) och står i jämvikt med sina salter (men se upp för tillsatser av EHC nollvärt järn)

15 Metan Metan bildas på två sätt; från ättiksyra respektive CO 2 CH 3 COOH + metanogena bakterier CH 4 + CO 2 CO 2 + 4H 2 + metanogena bakterier 2H 2 O + CH 4

16 Syre och redox Komplettera fältmätningar med labkemi

17 Synliga metallsulfider och metangas korrelerar inte med syre och högt redox Hink Vatten i hinken med små metallflagor i

18 Fettsyror och elektrisk konduktivitet Finns undersökning från 2012 som stöder sambanden (Aceves-Lara, et al., 2012) Aceves-Lara C.-A, Latrille E., Conte T., Steyer J.-P., 210 Omnline estimation of VFA, alkalinity an bicarbonate concentrations by electrical conductivity measurement during anaerobic fermentation. Water Sci Technol. Vol. 65, No 7, pp

19 Erfarenheter provtagare 5) Förekomst och utbredning av mikroorganismer varierar i tid och rum Vi hade måttliga till låga nivåer Dhc i grundvattnet och enzymet tcea 6) Antalet celler inte entydigt med aktiviteten 7) Närvaro av bakterier som deklorerar högklorerade etener, understödjande/konkurrerande mikrober (mikrober som fermenterar, producerar metan) samt predatorer bör utvärderas

20 Våra första resultat var inte imponerande Samma för jord, grundvatten och Biotrap

21 Erfarenheter provtagare 8) Högre bakteriell densitet i mesocosmerna jämfört med både BioTraps och grundvatten (faktor ) 9) Bakterier som deklorerar högklorerade etener detekterades inte alltid av BioTrap och grundvattenprov, medan de hittades i mesocosmerna 10) Både grundvatten och BioTrap visade snabb respons efter bioaugmentationen medan mesocosmerna visade fördröjd effekt Vi kunde dessutom se en nedbrytning i jorden

22 Desulfuromonas och Dehalobacter missades i gw och BioTrap i några tillfällen Å andra sidan har mesocosmerna en högre detektionsgräns och visade vid låga halter inte alltid det som gw och BioTrap visade

23 Grundvatten och passiv provtagare i fas med nedbrytningen. Respons i jord fördröjd.

24 Säkra installationerna Vad är det i botten

25 Tack för mig!