Financial support for this research was provided by the Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP ER-2338; Andrea Leeson, Program Manager). Michael Pound, Naval Facilities Engineering Command, Southwest provided logistical and site support for the project. Brian White, Erika Thompson and Richard Wong (CBI Federal Services, Inc) provided on-site logistical support, historical site perspective and relevant reports. Todd Wiedemeier (T.H. Wiedemeier &amp; Associates) provided documentation, discussion and historical site perspectives.

1. Preparazione e installazione Campo <ol><li> L&#39;acquisto di beni di campo necessaria; pompe, potenza (batterie, solare, trasformatori, ecc), tubi, ben tappi, raccordi, fiale e flaconi di campioni, sonde (pH, Eh, etc.) e le pompe a bassa tensione. </li><li> Sigillare pompe ad aria alimentati a batteria. Praticare un foro nel corpo della pompa (dimensione 53) e percorso un breve pezzo (3-5 &quot;) di 1/16&quot; tubo di plastica impermeabile ai gas (per esempio PFA). <ol><li> Sigillare tutte le porzioni esterne della pompa (intorno all&#39;alloggiamento in gomma inferiore) con sigillante marino seguito da uno strato di sigillante siliconico. </li><li> Prove di pressione, le pompe soffiando delicatamente nel tubo contenitore, bloccando il deflusso. Verificare la presenza di perdite visivo. NOTA: Una leggera pressione dovrebbe tenere se non ci sono perdite d&#39;aria (Fig. 1). </li></ol></li><li> Installare pozzi di monitoraggio, se necessario (in questo studio pozzi esistenti sono stati utilizzati - proiettati in tutto il vadose: interfaccia di acque sotterranee) 18 </sup&gt;. NOTA: Un pozzetto deve essere uno sfondo bene in un rappresentante posizione del sito contaminato - ma senza contaminazione nota a base di petrolio. </li><li> Ottenere dati preliminari sotterranee modellazione se non esistono (conducibilità idraulica, falda acquifera la porosità, densità del terreno, resa specifica, gradiente idraulico, ecc), come descritto 18. Utilizzare questi dati per sviluppare una zona di influenza (ZOI) del modello (stima della zona di cattura di CO 2). Preparare il modello ZOI come descritto nei materiali supplementari 18. </li><li> Preparare CO 2 trappole pesando ~ 25 g di NaOH e trasferimento in un flacone da 100 ml di siero. Tappare la bottiglia siero con un setto e crimpare saldamente. Preparare una trappola per ogni collezione bene (Fig. 2), oltre a un campo vuoto. </li><li> Condurre il campionamento delle acque sotterranee iniziale necessario per ottenere pH iniziale, carbonio inorganico disciolto (DIC) le concentrazioni e le concentrazioni di cationi 10,18. Riempire un volatile, 40 ml oAnalisi Ganic (VOA) flacone, dal basso verso un menisco convesso con le acque sotterranee (campione tramite bailer, pompa peristaltica, o linea del vuoto), aggiungere 5 gocce saturi CuSO 4 soluzione 19, cap strettamente (deve utilizzare tappi setto) con un minimo di spazio di testa il più possibile. <ol><li> Prendere fiale supplementari per altre analisi (concentrazioni di agenti contaminanti, per esempio). Utilizzare un flacone privo di conservanti, per la misura di pH se un contatore non è disponibile nel campo. Mettete in frigorifero e il trasporto al laboratorio. </li></ol></li><li> Far passare i cavi elettrici (in grado di trasportare ~ 1 amp) lungo la terra o altri mezzi convenienti per ogni pozzetto. Applicare una pompa modificato (vedi 1.2) e assicurarsi che la pompa è in funzione (dovrebbe essere in grado di sentire di lavoro). NOTA: Le pompe possono ospitare 12 V ma utilizzare una tensione inferiore per risparmiare energia (Fig. 3). </li><li> pozzi Cap con tappi oltre a tenuta di gas modificati. <ol><li> Per preparare tappi praticare due fori (dimensioni trapano 53) attraverso le protezioni al fine di strettamente in forma 1/16 linee &quot;del gas. Percorso due linee di gas attraverso il tappo. </li><li> Tirare una linea in modo che resti in prossimità della falda acquifera (Fig. 4). Applicare un dado in acciaio pesante sul fine per appesantire la linea. </li><li> Percorso l&#39;altra linea appena sotto il tappo (questa sarà la linea di ritorno del gas). Rivestire le superfici di tenuta e le discussioni con grasso per vuoto sufficiente per inibire qualsiasi ricambio d&#39;aria. Serrare il tappo bene. </li><li> Far passare il tubo inferiore nella pompa. Portare una linea di gas dalla pompa alla trappola CO 2 (NaOH) utilizzando un ago calibro # 16 attraverso il setto. Percorso una linea di ritorno dalla trappola (utilizzando un secondo # 16 ago) alla linea del gas che termina appena sotto il tappo. </li><li> Avviare la pompa alimentando e raccogliere almeno 30 volumi e (questo dipende dal volume del pozzo spazio di testa. Può essere calcolato con il raggio e (r) e stimata con la falda (l), cioè, πr 2 l). Eliminare le trappole iniziali (per cancellare la spazio di testa). </li><li> Rimuovere e sostituire con trappole fresche prima di raccogliere CO 2 sperimentale tirando fuori gli aghi dal setto di ogni bottiglia e la loro messa in setto della nuova bottiglia. Nota ora e la data per la pompa di turn-on. </li></ol></li></ol> 2. Analisi campione iniziale <ol><li> Per misurare DIC da coulometry 20: <ol><li> Trasferimento triplice copia 1 ml sottocampioni a 40 ml fiale di siero ricoperti con setti. Acidificare sottocampioni con 1 ml di 80% H 3 PO 4. Sparge con un flusso d&#39;aria-free CO 2. </li><li> Asciugare il flusso di gas di CO 2 si è evoluta e macchia in linea con sequenziale Mg (ClO 4) 2 e gel di silice (230-400 mesh, 60 A) trappole. Bubble il flusso di gas in una cella coulometrico cui un saggio colorimetrico viene utilizzato per quantificare CO 2. Utilizzare materiali di riferimento certificati per calibrare le misure 21. </li></ol></li><li> MisurarepH con un pH-metro standard calibrati. Misurare il pH in loco o su campioni conservati. </li><li> Misurare cationi disciolti per cromatografia ionica: <ol><li> Pipettare 5 ml senza conservanti campioni di acque sotterranee per campionatore automatico fiale. fiale PAC e posto in un campionatore automatico accoppiato ad un cromatografo ionico. </li><li> Utilizzare una colonna specifica-cationi per l&#39;analisi 10,18. Usare 20 mm acido metansolfonico come eluente e il flusso cromatografica impostato su ~ 0,7 ml min -1. </li><li> Diluire una soluzione stock di 6 norme di cationi (contenenti Mg, Ca, Na e K come minimo) 0,5: 4,5, 1: 4, 2: 3, 3: 2 e 4: 1 con acqua purificata. Eseguire questi standard all&#39;inizio dell&#39;analisi e dopo ogni 25 campioni sconosciuti. Eseguire ogni campione tre volte (in triplice copia). Creare una curva standard tracciando concentrazione di cationi rispetto area del picco e generando una regressione lineare. Analizzare i campioni di campo conseguenza 10,18. </li></ol></li></ol> 3. Misurare CO 2 di Produzioned mineralizzazione Tasso in loco <ol><li> Dopo circa due settimane a due mesi (varierà molto probabilmente da sito a sito sulla base dei tassi di metabolismo microbico in situ), spegnete il computer alle pompe da loro staccando. <ol><li> Per trappole gas ricircolo, rimuovere gli aghi e sostituirla con una di CO 2 trappola &quot;fresco&quot;. Le trappole sono stabili per la conservazione a lungo termine se sigillati (cfr Fig. 3). </li></ol></li><li> Quando è pronto per l&#39;analisi, sciogliere ogni residuo spesi (solido) NaOH e trasferire l&#39;intero contenuto liquido ad un dispositivo volumetrico per ottenere il volume di diluizione. Determinare il volume totale (per esempio 200 ml per sciogliere completamente il NaOH restante) e sottocampioni trasferimento (5-10 ml) a 40 ml fiale con setti. <ol><li> Acidificare iniettando 50% (v / v) di acido fosforico, sparge e analizzare il flusso di gas risultante da coulometria (vedi 2.1). </li><li> Calcolare manualmente il tasso di raccolta di CO 2 scalando il sottocampione per l&#39;intero volumE e al momento della raccolta (ad esempio, X g CO 2 al giorno). Sottrarre il campo vuoto contenuto di CO 2. Per esempio, se il NaOH completamente disciolto è 200 ml, moltiplicare un sottocampione 10 ml per 20 per riflettere la concentrazione totale di CO 2. NOTA: Se questo campione rappresentava 14 giorni di raccolta, il tasso di raccolta sarebbe la concentrazione di CO 2 in scala divisa per 14 giorni. Tracciare il tasso di raccolta di CO 2 contro la concentrazione iniziale DIC. Se non vi è alcuna correlazione, tasso di raccolta non è una sola funzione della cinetica di equilibrio. </li><li> Al fine di tenere conto di una cinetica di equilibrio, manualmente sottrarre il tasso di raccolta più basso dal tasso di raccolta di tutti gli altri pozzi durante il periodo di campionamento. NOTA: Per esempio, se il tasso di raccolta più basso è stato 0,0001 mg d -1, fare l&#39;ipotesi conservativa che questo rappresenta solo la raccolta di equilibrio e sottrarre quel valore per tutti gli altri tassi di raccolta per ottenere °e CO 2 tasso di produzione a causa di degrado. Il tasso di scala è il tasso di mineralizzazione del carbonio organico (conservatore come il tasso più basso potrebbe includere alcuni mineralizzazione contaminante). </li></ol></li><li> Analizzare i restanti CO 2 da Accelerator Mass Spectrometry (AMS) per determinare il contenuto del radiocarbonio 22. Utilizzare circa 1 mg di carbonio per questa analisi. Scala il tempo di raccolta (s) per raccogliere sufficienti CO 2. Sottrarre il contenuto del radiocarbonio nel campo vuoto dal bilancio di massa (misurazione al radiocarbonio in scala per la quantità di CO 2 nel campo vuoto). NOTA: Per il sito di prova descritto, 2 collezioni settimana erano più che adeguate per ottenere 1 mg di carbonio. </li></ol> 4. Modello di una zona di influenza per stimare il volume del terreno prelevati per CO 2 <ol><li> Utilizzare MT3DMS 23 accoppiato con MODFLOW 2005 24 tramite l&#39;interfaccia ModelMuse 25 per simulare CO 2 diffusione ed equilibrioassociati con lo schermo ben (Video 1). La risoluzione del modello è 0.09 m 0.09 m che è approssimativamente uguale alla sezione trasversale del pozzo e considerato ragionevole per la stima ZOI. <ol><li> Scaricare e installare MODFLOW-2005 (http://water.usgs.gov/ogw/modflow/MODFLOW.html#downloads), MT3DMS (http://hydro.geo.ua.edu/mt3d/), e ModelMuse (http : //water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html). </li><li> Configurare ModelMuse con la posizione del programma MODFLOW. Per fare ciò, fare clic sul menu &quot;Modello&quot;, quindi selezionare &quot;MOFLOW Programma Locations ...&quot;, quindi scegliere il programma per la directory di installazione del programma MODFLOW-2005: /bin/mf2005.exe. Nell&#39;ambito di questa stessa finestra di dialogo, configurare ModelMuse con MT3DMS posizione di programma (directory di installazione: /bin/mt3dms5b.exe). </li><li> Configurare Pacchetti MODFLOW e programmi (all&#39;interno del ModelMuse). Per fare ciò, selezionare il menu &quot;Modello&quot;, poi &quot;MODFLOW pacchetti e programmi ....&quot;. Sotto &quot;Flow&quot;, selezionare LPF:4; Strato Proprietà flusso Package &quot;. </li><li> In &quot;condizioni al contorno&quot;, selezionare &quot;testa specificato,&quot; quindi selezionare CHD: Time-Variante pacchetto-Head specificato &quot;Seleziona&quot; MT3DMS &quot;Seleziona&quot; BTN:... Pacchetto di trasporto di base &quot;Imposta le specie mobili a CO 2. </li><li> Configurare Opzioni MODFLOW all&#39;interno ModelMuse. Per fare ciò, selezionare il menu &quot;Modello&quot;, poi Opzioni MODFLOW. Nella scheda &quot;Opzioni&quot;, impostare le unità modello (metri, ore, g (grammi)). </li><li> Configurare MODFLOW momento selezionando menu &quot;Modello&quot;, poi &quot;MODFLOW tempo.&quot; Utilizzando un periodo di stress 360 di lunghezza avrà la corsa di simulazione per 15 giorni. </li><li> Configurare MODFLOW Record di dati selezionando menu &quot;Dati&quot;, selezionare &quot;insiemi di dati.&quot; Inserire i dati dal sito di interesse: Idrologia (valori K in 3 dimensioni, MODFLOW testa iniziale, Modflow specificato testa); MT3DMS: (Coefficiente di diffusione di CO 2, iniziale concentrazione di CO 2, longitudinale dispersività). </li><li> EVariabili globali DIT. Selezionare il menu &quot;Dati&quot;, selezionare &quot;variabili globali.&quot; Inserire il tasso di CO 2 di raccolta (dal sito) e l&#39;iniziale concentrazione di CO 2. </li><li> simulazione Run. Premere la freccia verde sull&#39;icona barra in alto per iniziare la simulazione. Salvare i file di input quando richiesto. La simulazione verrà eseguito. Dopo corsa, esportazione MT3DMS I file di input: Selezionare il menu &quot;File&quot;, quindi &quot;Export&quot;, quindi MT3DMS file di input. Simulazione compilerà ed esportare i dati. </li><li> Osservare e risultati del modello di output. Fare clic sull&#39;icona di visualizzare sul barra delle icone. Selezionare la simulazione. Uscita Zoi valori limite di X, Y e Z NOTA: Questo modello rappresenta una zona di influenza per la raccolta di CO 2 (il pieno sviluppo del modello è descritto nella scheda di segnalazione disponibile presso i materiali di supporto) 18. Il ZOI, che è definita come il volume di falda che ha una concentrazione di CO 2 del 95% o meno, sembra essere simmetrica rispetto gradiente idraulico,che suggerisce relativamente piccolo effetto del processo di avvezione con il piccolo gradiente idraulico durante la stagione secca. Ulteriori analisi indica che il volume della falda acquifera con qualsiasi deplezione CO 2 (cioè, &lt;99%) dalle estensioni dei pozzi significativamente più lungo. </li></ol></li></ol> 5. Coppia radiocarbonio Contento di CO 2 tasso di produzione e scala di volume (con ZOI) <ol><li> Convertire le età radiocarbonio (se necessario) per ogni notazione mil utilizzando formule standard 22. Utilizzare il valore radiocarbon sfondo e un noto (Δ 14 C NOM) nell&#39;equazione (1). Δ 14 C petrolio è sapere (-1000). Utilizzare il valore individuale per ben Δ 14 CO 2. Risolvere per frazione di petrolio. (1) Δ 14 CO 2 = (Δ 14 C petrolio x frazione di petrolio) + [Δ 14 C NOM x (1 - frazionepetrolio)] </li><li> Moltiplicare petrolio frazione per il tasso di mineralizzazione CO 2 (3.1) per determinare il tasso di mineralizzazione contaminante (cioè, il 50% x 1,0 mg d -1 = 0,5 mg di carbonio contaminante d -1). </li><li> Dividere la velocità di mineralizzazione contaminante dal volume ZOI calcolato (4) per determinare mineralizzata massa inquinante per unità di tempo per unità di volume (cioè 0,05 mg C m -3 d -1). </li></ol>

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</ol>

The authors declare that they have no competing financial interests

Un protocollo è descritto che mira a combinare la misurazione della frequenza, proporzione mineralizzazione da contaminante (s) e ZOI per determinare il degrado complessiva del sito contaminante. I componenti critici sono, misurando produzione di CO 2 (mineralizzazione quando corretto) nel corso del tempo, in concomitanza raccogliendo il CO respirata 2 in quantità sufficiente (~ 1 mg) per AMS analisi al radiocarbonio fornendo importo derivante dalla degradazione dei contaminanti, e, creando un modello ZOI di relazionarsi la CO 2 catturata ad un volume noto di suolo o delle acque (o entrambi). Queste tre componenti principali sono combinati per arrivare ad un calcolo globale in ciascun punto di campionamento per quantità di contaminante degradato per unità di volume per unità di tempo (gm -3 d -1, per esempio). Scaling i calcoli, mediante misurazioni separate ripetute e geograficamente (pozzi che coprono un sito subsampled su lunghe scale temporali), permetterà gestori di siti di stimare spaziale e temporAl dinamiche di degrado e rispondere adeguatamente alle autorità di regolamentazione e le parti interessate. Il protocollo descritto utilizza pompe di ricircolo o di lungo periodo campionatori passivi distribuiti (una strategia attualmente in fase di sviluppo) per intrappolare la CO2 dal gas spazio di testa bene. La ragione è diverse volte. Principalmente, CO sufficiente 2 devono essere raccolti per ottenere misurazioni radiocarbonio (~ 1 mg). tassi di respirazione possono essere misurate con terreno di superficie: trappole ricambio d&#39;aria o utilizzando strumenti respirazione del suolo (Licor camera di flusso, per esempio). Questi metodi soffrono la necessità di raccogliere in modo asincrono sufficiente CO 2 per l&#39;analisi radiocarbonica - così forse polarizzare la misurazione. Per esempio, una camera di flusso può essere attrezzato per misurare il suolo: l&#39;aria di CO 2 di scambio, mentre rappresentano il flusso di CO 2 atmosferica 17. A meno che i tassi di respirazione sono alti, ampio CO 2 per le misurazioni del radiocarbonio non può essere intrappolato. Inquesto caso, i campioni può essere preso dai grandi campioni di gas del suolo o da acque sotterranee (con DIC) 12. Inoltre, la misurazione di CO 2 di flusso al suolo: Superficie aereo è soggetta a afflusso dal laterali atmosfera alla camera di flusso o trappola. Campionamento ben headspace &quot;isola&quot; il segnale alla regione di contaminazione (seconda e installazione certa misura) ma è opportunamente rimosso dal flusso atmosferico (e atmospherically generata moderna 14 CO 2). La difficoltà principale è campionamento dal bene senza doverlo aprire per cambiare trappole (per campionamento temporale). Utilizzando pompe di ricircolo permette di pozzetto spazio di testa e cambiare di CO 2 trappole a intervalli regolari, senza dover esporre la posizione del campione a quella atmosferica 14 CO 2. Consente inoltre una di assaggiare considerevole di CO 2 che possono poi essere analizzati per flusso e il contenuto del radiocarbonio naturale. Il pr ricircolootocol non è senza difficoltà. Uno dei problemi principali è fornire potenza sufficiente per funzionare le pompe in continuo nel campo. Per l&#39;esperimento iniziale (descritto qui), pannelli solari forniti abbastanza energia per funzionare le pompe per ogni periodo di due settimane. i registri di tensione hanno mostrato che dopo alcuni giorni, l&#39;energia solare non poteva tenere il passo con la potenza necessaria e pompe non erano operativi per diverse ore ogni giorno. Questo è stato irrilevante per la modellazione del flusso e la raccolta complessiva, ma mette in evidenza la difficoltà nel fornire elevata potenza hardware di mettere in campo-distribuito. In attualmente in esecuzione collezioni, il potere di pompe è stata interrotta dal personale di terra falciatura nel campo di monitoraggio bene. Diverse linee elettriche sono state tagliate. Attualmente stiamo valutando dello spazio di testa-schierato CO 2 passiva trappole che potrebbe essere abbassata nel pozzo e recuperati in un secondo momento con CO 2 assorbita. Una analisi dei rischi-benefici è in corso (il rischio per lo più derivati ​​da dover aprire la testa del pozzo e consentire in atmosfera14 CO 2). Principali limiti della tecnica non sono in grado di distinguere la fonte respirazione esatta in sistemi contaminanti misti e non essere in grado di spiegare prodotti di degradazione a base di carbonio intermedie (ossia, DCE, VC, metano). Per esempio, al sito corrente, c&#39;era combustibile contaminazione storica idrocarburi in aggiunta alla contaminazione CH. CH sono quasi fatta esclusivamente da materie prime di petrolio. Al sito descritto, CH è principalmente isolata nella regione studiata - mentre alcuni petrolio residuo esiste evidentemente al Nord. Non è stato trovato il petrolio in pozzi campionati per questo lavoro. Tuttavia, in un sito contaminante misto, il tasso di mineralizzazione complessiva potrebbe essere difficile per legare ad un individuo o classe di agenti contaminanti. Usando questo metodo, si può quantificare la degradazione CH completa (a CO 2). Se, il carbonio contaminante viene convertito a CH 4 (condizioni anaerobiche), CH 4 può essere &amp; #34;. Persa &quot;se si diffonde dalla ZOI che il carbonio sarà probabilmente convertito in CO 2 entro porzioni ossiche nella zona vadosa Se ciò non avviene entro il ZOI, il metodo riportato non rappresenterà in questo caso.. , il metodo descritto può essere considerato uno stimatore conservativo, che dal punto di vista normativo, è desiderabile. Inoltre, la modellazione ZOI non è senza incertezze. Simulazioni sono basati su valori &quot;singolari&quot; quali porosità e densità apparente che vengono misurate in sottocampioni assunti per essere omogenea - ma in realtà sono eterogenee alla macro e Microbilancia Una limitazione percepito può essere il costo di analisi per l&#39;abbondanza naturale del radiocarbonio (che può essere fino a $ 600 per esempio) il carattere definitivo delle informazioni raccolte dalle marche radiocarbonio.. il costo molto basso, in realtà. Con diversi campioni ben scelto, si può determinare se il sostanziale risanamento è in corso. Se, ad esempio, la w di CO 2 associateesimo un pennacchio contaminante è radiocarbonio impoverito rispetto ad un sito di fondo 10. Un sito con basso pH ambiente (&gt; ~ 4.8) e una notevole calcare (CaCO3), può essere un candidato povero per l&#39;applicazione di questa tecnica. depositi di carbonato di antichi potrebbero dissolversi in basso pH e pregiudizi l&#39;analisi. Il significato della tecnica è notevole, come un unico tipo di misura (abbondanza naturale radiocarbonio) può essere immediatamente utilizzato per confermare la conversione in situ di contaminante a CO 2. Questa analisi è definitiva. Radiocarbonio non può esaurirsi se non attraverso decadimento radioattivo - che è costante nonostante fisico, chimico o alterazione biologica di qualsiasi materiale di partenza. Le misurazioni del radiocarbonio statici (per esempio DI 14 C) possono essere effettuate su campioni in batch e confermare immediatamente se 14 C-impoverito di CO 2 è prevalente in un sito (inconfutabilmente che indica la mineralizzazione dei contaminanti di CO 2). Questo informazione solo è incredibilmente prezioso per gestori di siti come senza di essa, sono tenuti ad utilizzare numerose linee indiretti di prove per dedurre che contaminante mineralizzazione si sta verificando. Nessun&#39;altra singola misura può fornire un collegamento concreto tra contaminante a base di carbonio e la CO 2 contenente carbonio prodotta attraverso la degradazione completa. Le future applicazioni sono attualmente in corso in cui il nostro gruppo aumenterà il campionamento risoluzione temporale fino a comprendere un intero anno. Con la raccolta di CO 2 e la determinazione del tasso di mineralizzazione (s) sopra l&#39;estensione spaziale del sito, saremo in grado di perfezionare i modelli per la degradazione dei contaminanti nel corso del tempo. Queste informazioni vengono critico necessario per i gestori del sito al fine di gestire in modo più efficace i siti contaminati. In uso limitato, i regolatori a tre siti in cui è stata applicata la tecnica hanno riconosciuto i metodi risultati definitivi. Questo ha portato al risparmio sui costi e ha contribuito a guidare alte correttivernatives.

i costi di pulizia ambientale sono impressionanti, con numerosi siti contaminati negli Stati Uniti e all&#39;estero. Questo rende trattamento e monitoraggio innovativo strategie essenziali per raggiungere lo stato di risposta completa (RC) (ad esempio, nessuna ulteriore azione necessaria) economicamente. Tradizionalmente, le linee di prova convergenti sono motivata a biorisanamento in situ, la conversione di contaminanti abiotici, o altre forme di attenuazione naturale. Linee di prove non possono essere utilizzati per confermare assolutamente degrado o per raccogliere informazioni tasso di degradazione dei contaminanti in condizioni in situ 1. La raccolta di una vasta gamma di dati per prevedere bonifica tempi (s) è stato spesso consigliato, ma collegando questi dati conveniente per confermare assolutamente bonifica è stato problematico 2-4. Ottenere il sito dati del modello concettuale più realistici e completi con il minor costo possibile è un obiettivo finale del sito di gestione. Inoltre, regolatore e stakeholrichieste der rappresentano driver aggiuntivi per ottenere il, informazioni preziose e costo-efficacia più tempestivo. metodi relativamente poco costoso in grado di fornire prove convincenti per tassi di turnover contaminanti offrono il massimo valore per il raggiungimento degli obiettivi di pulizia. Poiché le firme isotopiche molto distinte sono disponibili in contaminanti a base di carbonio, isotopi di carbonio sono stati recentemente applicati per la comprensione dei processi di attenuazione di contaminanti nei siti di campo 5-13. Isotopi stabili del carbonio possono essere utilizzati per determinare se una fonte viene attenuante basata sulla cinetica di Rayleigh di distillazione (cfr 5,6) per le recensioni. Questa metodologia, mentre conveniente, può essere limitata quando i contaminanti sono da fonti miste - o non rappresentano una fuoriuscita di isotopi-unico &quot;di partenza&quot; (da cui rapporti isotopici di carbonio stabili iniziali possono essere derivate). Naturale analisi al radiocarbonio abbondanza rappresenta un&#39;alternativa (e forse complementare) isotopica strategy per misurare la degradazione dei contaminanti a base di carbonio di CO 2. Combustibili e prodotti chimici industriali derivati da materie prime di petrolio sarà completamente priva di 14 C rispetto a (ciclismo attivamente) di carbonio contemporanea, che contiene 14 C creato da reazioni di radiazioni cosmiche in atmosfera. Analisi al radiocarbonio non è soggetto a frazionamento quanto è stabile l&#39;analisi degli isotopi di carbonio, e 14 C decadimento non è significativamente influenzato da processi biologici fisici, chimici o. Inoltre, il segnale 14 C - o la sua assenza - in materiali derivati dal petrolio è distribuito in modo uniforme in tutta la piscina contaminante che lo rende un tracciante completamente miscibile. La tecnica qui descritta si basa sull&#39;osservazione che qualsiasi CO 2 generato da un fossile derivato contaminante sarà privo di 14 C mentre CO 2 generata da microrganismi degradanti NOM conterrà quantità facilmente misurabili di 14 C. misurazione14 CO 2 permette anche di collegare direttamente la degradazione dei contaminanti completo (ad esempio, la mineralizzazione) per un prodotto finale innocuo. 14 CO 2 analisi è stata utilizzata per seguire fossili prodotti di degradazione contaminante combustibile derivato 7-13. Ciò è dovuto la risoluzione analitico tra elementi di estremità (fossili e contemporanea) che è circa 1.100 parti per mille (‰). In generale, la spettrometria di massa con acceleratore (AMS) viene utilizzato per risolvere naturale radiocarbonio abbondanza. Atmosferica di CO 2 (~ + 200 ‰) soggiorno biomassa (~ + 150 ‰) e del suolo materia organica di derivazione di CO 2 (~ -200- + 100 ‰) sono tutti analiticamente distinti da fossili di derivazione di CO 2 (-1.000 ‰). Ciò è dovuto al decadimento completa di tutti i 14 C, che ha una emivita di circa 6000 anni. Combustibili e prodotti chimici industriali derivati ​​da materie prime petrolifere, che sono milioni di anni rimossi dal ciclo del carbonio attivo, Avere una firma radiocarbonio distinta (-1.000 ‰ ≈ 0% moderno - ciò significa che nessun rilevamento su AMS). La misurazione è semplice e in termini di contaminazione del campione, quasi tutti i potenziali errori sono verso il conservatore (contaminare il campione con CO moderna 2). Per esempio, CO 2 atmosferica entrare in un campione aumenterebbe il radiocarbonio firma isotopica e causare sottovalutare il tasso di degradazione in tal modo. CO 2 si è evoluto dalla degradazione dei contaminanti a base di combustibili fossili siano prive di radiocarbonio. In un sito di fondo con nessuna contaminazione, CO 2 respirata da materia organica naturale (NOM) sarà età adeguata al NOM. All&#39;interno del pennacchio o ai margini, contaminante di derivazione di CO 2 avrà 0% di carbonio moderna. CO 2 da fonti NOM e di CO 2 derivanti da fonti fossili si distingue con un modello 11 di miscelazione a due fine-utente. È così possibile ESTIMATE la proporzione di tutta la piscina di CO 2 (in carbonio respirato) attribuibile al contaminante. Utilizzando esclusivamente questa proporzione, fossili di idrocarburi o di ossidazione chimica industriale presso i siti di campo è stata confermata 7-13. Questa percentuale di contaminanti derivati CO 2 può essere accoppiato con totali di CO 2 tasso di mineralizzazione (tutti CO 2 raccolto per unità di tempo e di volume) per determinare intrinseca tasso di mineralizzazione dei contaminanti. Supponendo che questo tasso di attenuazione continuerebbe a determinate condizioni del sito, si può quindi stimare il tempo necessario per la chiusura del sito. Le tecniche sono disponibili per la determinazione del suolo orizzonte di CO 2 flussi con metodi aver aperto o chiuso sistema di disegni 14. Camere di flusso sistema chiuso e modelli di flusso di gas sono stati utilizzati per determinare la respirazione netta in terreni contaminati 12,13,15-17. In questi studi, le misurazioni spaziali direttamente associati con un pennacchio contaminante e con backgrouaree nd mostrato migliorata biodegradazione dei contaminanti organici. Vari metodi di modellazione sono stati usati per scalare misure di flusso verticali di volume sito. L&#39;obiettivo di questo studio è stato quello di sviluppare metodi per la raccolta ampia di CO 2 per l&#39;analisi AMS (~ 1 mg) senza influenza da atmosferico contaminazione CO 2 (pozzi chiusi) mentre si utilizza il tasso di raccolta per determinare la respirazione contaminante. Infine, la modellazione di una zona di influenza (ZOI) per scalare in ultima analisi, la misura a 3 dimensioni (volume) ha permesso che determinano la conversione di idrocarburi clorurati (CH) su un volume per unità e per la base di unità di tempo. Il ZOI permette di determinare la quantità di volume le misure di respirazione e radiocarbonio sono tratti da. Il metodo consiste cattura evoluto CO 2 facendo ricircolare gas e spazio di testa attraverso una trappola NaOH, misurando il contenuto radiocarbonica della CO 2 raccolta, utilizzando un modello a due end-membro di ripartire la CO 2 raccolta di contaminante origin, poi scalare la misura ad un volume calcolato da un modello falda sito-specifica. Il gas così spazio di testa viene fatta ricircolare in modo che elabora solo equilibrio &quot;pull&quot; CO 2 dalla ZOI adiacente.

<table><tbody><tr><td>Air pump; Power Bubbles 12 V</td><td>Marine Metal</td><td>B-15</td><td></td></tr><tr><td>Marine Sealant</td><td>3M</td><td>5200</td><td>for sealing pumps</td></tr><tr><td>Silicone Sealant</td><td>Dap</td><td>08641</td><td>for sealing pumps</td></tr><tr><td>Tubing for gas recirculation</td><td>Mazzer</td><td>EFNPA2</td><td></td></tr><tr><td>Stopcocks (for gas lines)</td><td>Cole-Parmer</td><td>30600-09</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>Male Luer lock fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-45503-00</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>Female Luer lock fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-45500-00</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>4&quot; Lockable J-Plug well cap</td><td>Dean Bennett Supply</td><td>NSN</td><td>2&quot; if smaller wells</td></tr><tr><td>HOBO 4-Channel Pulse Data Logger</td><td>Onset</td><td>UX120-017</td><td>Older model no longer available. Use to monitor pump operation</td></tr><tr><td>Serum bottles 100 ml (cs/144)</td><td>Fisher Scientific</td><td>33111-U</td><td>For CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; traps</td></tr><tr><td>Septa (pk/100)</td><td>Fisher Scientific</td><td>27201</td><td>For CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; traps</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Coulometry&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Anode solution</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-001</td><td></td></tr><tr><td>Cathode solution</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-002</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For IC analysis&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dionex Filter Caps 5 ml 250/pk</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253179</td><td>Caps for IC</td></tr><tr><td>Dionex 5 ml vials, 250/pk</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253178</td><td>Vials for IC</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;If using solar power&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Renogy Solar Panel kit(s)</td><td>Renogy&amp;nbsp;</td><td>KT2RNG-100D-1</td><td>Bundle provides 200 W</td></tr><tr><td>VMAX Solar Battery</td><td>VMAX</td><td>VMAX800S</td><td>For energy storage</td></tr></tbody></table>

measuring carbon-based contaminant mineralization using combined co2 flux and radiocarbon analyses

Un metodo è descritto che utilizza l&#39;assenza di radiocarbon in prodotti chimici industriali e carburanti prodotti da materie prime petroliferi che spesso inquinano l&#39;ambiente. Questo segnale al radiocarbonio - o meglio l&#39;assenza di segnale - è distribuito in modo uniforme in tutta una piscina fonte contaminante (a differenza di un tracciante aggiunto) e non è influenzato da processi fisici (ad esempio, il tasso di decadimento radioattivo C 14 è immutabile) biologici, chimici o. Se il contaminante fossile derivata è completamente degradato a CO 2, un prodotto finale innocuo, che CO 2 non conterrà radiocarbon. CO 2 derivato da materia organica naturale degrado (NOM) rifletterà il contenuto NOM radiocarbonio (di solito &lt;30.000 anni). Dato un contenuto radiocarbon noto per NOM (un sito di sfondo), un modello di miscelazione di due fine-utente può essere utilizzato per determinare la CO 2 provenienti da una fonte fossile in un dato campione di gas del suolo o delle acque sotterranee. Giunto il percent CO 2 derivato dal contaminante con il tasso di respirazione CO 2 fornisce una stima della quantità totale di contaminante degradato per unità di tempo. Infine, determinando una zona di influenza (ZOI) rappresenta il volume da cui sito CO 2 viene raccolto permette la determinazione della degradazione dei contaminanti per unità di tempo e volume. Insieme con le stime per la massa totale dei contaminanti, questo in ultima analisi può essere usato per calcolare il time-to-Remediate o altrimenti utilizzati dai gestori del sito per il processo decisionale.

Al sito di prova, contaminazione storica CH è più alta nel pozzo di cluster centrale (MW-25-MW-30) e vicino Sherman Road (Fig. 5). Nel 1983, grandi porzioni di contaminazione sono stati rimossi dal sito di discarica (Nord del sito di test) e lo scavo aggiuntivo si è verificato nel 2001. concentrazioni CH sono diminuiti dopo la rimozione fonte particolarmente vicino alle antiche cave (Sherman Road), ma un pennacchio persistente continua a esistere nella regione centrale ben cluster. Piogge stagionali sono noti per aumentare transitoriamente le concentrazioni di CH e desorbs contaminazione residua per terreni 27. I terreni della zona sono principalmente ex sabbie draga. Una possibile interferenza con il metodo descritto potrebbe esistere se antiche rocce carbonato sono presenti, e il pH delle acque sotterranee è molto basso (&lt;~ 5). Questo potrebbe portare alla dissoluzione di carbonato e un antico segnale di CO 2 generate. No CaCO significativo 3 sono notinella zona, tuttavia, cationi e pH sono stati misurati e sottoposti a regressione e componenti principali analisi (PCA). La preoccupazione principale era che pH basso potrebbe promuovere il carbonato di calcio (CaCO3) di dissoluzione, che potrebbero analisi al radiocarbonio di polarizzazione (antiche rocce carbonatiche potrebbero fornire antica di CO 2 disciolta se da acque acide). Na contenuto + è stato marginalmente più alto sul lato sud del sito (la più vicina al mare), ma non i valori erano in una gamma che indica significativo intrusione di acqua di mare. Concentrazioni di ioni calcio variava 8,0-58 mg L-1. Dissoluzione del carbonato non è stato indicato quando relativo concentrazione di ioni calcio a pH (r 2 &lt;0,3). PCA bi-trame non hanno indicato forti carichi con qualsiasi variabile. Differenze tra-bene, inoltre, non hanno indicato la dissoluzione di carbonato (Fig. 6). Questa analisi conformazionale dovrebbe essere considerato critico quando adattare la metodologia di nuovi siti - particulArly quelli con geologia regionale che indica significative formazioni rocciose di carbonato. CO 2 tassi di produzione variava 0-34 mg di CO 2 d -1. CO 2 produzione è più basso nel pozzo di cluster centrale nella regione dove contaminazione storica era più alta (Fig. 5). La produzione di CO 2 in ben MW-01 (sfondo bene - non illustrato, ma ~ 500 metri a nord ovest di cluster ben principale) era molto elevata a 31 mg di CO 2 d -1). Duplicate respirazione analisi aveva errori standard comprese tra 0,03 e 6% di CO 2 e una media di meno di 1% (0,98). Le misurazioni stagione secca periodi di due, 2 settimane sono stati in media per i calcoli successivi. misure di respirazione non variano considerevolmente tra i singoli periodi di 2 settimane. Tra periodo respirazione errore standard variava da &lt;1 al 51%, ma in media il 13% (Tabella 1). Respiratisulla media consentito calcolo di un unico volume CH rimossi durante un periodo di un mese. Lo sfondo ben (MW-01) avevano un&#39;età radiocarbonio di 1.280 anni prima del presente (YBP) o 85 per cento moderno (PMC) - all&#39;interno di una gamma comune per il suolo di età compresa tra materia organica 26. Il valore di questo bene è stato utilizzato come sfondo per il modello di miscelazione isotopica. Anche in questo caso, perché il campionamento è stato limitato a un mese totale, due periodi di back-to-back nel corso della stessa stagione sono stati usati per &quot;rappresentare&quot; la stagione secca - generalmente pensato per essere le condizioni più stagnanti e in tal modo conservativo per le stime estrapolate. Come con tassi di produzione DIC, le misurazioni del radiocarbonio sono risultati simili tra i singoli periodi di 2 settimane. L&#39;errore standard tra periodi variava da 0.25 al 18% e una media di 6%. CO 2 età radiocarbonio variava da ~ 34-85 PMC o ~ 1.340 a 8.700 YBP (Tabella 1). MW-27 e MW-32, sospettati di essere compromessa da pompa che perde avuto moderno val radiocarbonioUES e sono stati quindi confermati come compromesso. Questi campioni non sono stati inclusi in ulteriori analisi. I rapporti precedenti sono stati utilizzati per la CO 2 proprietà soluto sotterranee idraulico e per sviluppare il modello di ZOI 26,27 (Tabella 2). dati meteo (2007, 2011 e 2012) dalla stazione CIMIS San Diego (identificativo 184) sono stati usati per stimare il tasso di ricarica degli acquiferi. I dati delle maree nello stesso periodo di tempo dal NOAA stazione di San Diego (stazione ID: 9.410.170) sono stati utilizzati per definire condizioni al contorno. La calibrazione del modello assunto un gradiente idraulico costante e costanti tassi di raccolta di CO 2. Simulazioni supplementari diversi tassi di raccolta medie di CO 2 e di fondo iniziale di CO 2 accoppiato con un aumento del gradiente idraulico 10% aiutato nella parametrizzazione del modello. Una simulazione supplementare utilizzando il tasso medio di CO 2 raccolta ha registrato un incremento di circa il 46% nella esfondo stimated CO 2 (cioè, aumentato 6,5-9,5 gm -3), se il tasso di raccolta cambiato da 0,00,53 mila (+ 10%) a 0,00,434 mila g hr -1 (-10%) rispetto al periodo di raccolta di 2 settimane (Tabella 3) . Ipotesi per il modello ZOI inclusi trascurabile CO 2 produzione imputabile al degrado CH durante il periodo di raccolta e l&#39;iniziale distribuzione uniforme CO 2 per sviluppare la simulazione finale (Fig. 7). La velocità di reazione di CO 2 può essere sottostimato per il sito di studio. L&#39;utilizzo di CO 2 tasso di produzione, CO 2 riconducibili al degrado CH, e le stime dal modello ZOI, la rimozione CH massa ad ogni pozzetto per unità di tempo è stato calcolato. I dati di Tabella 1 è stato utilizzato con il modello di miscelazione a due end-membro (eq (1)) per risolvere per f animale domestico in ogni pozzetto. Poiché il sito è noto solo per CH con<html> contaminazione e nessuna altra fonte di CO 2 è stato trovato all&#39;interno o in prossimità del sito, degrado CH Si assume come principale contributo di CO 2. L&#39;animale f variava da 1 a 60% rispetto al sito (Tabella 4). La proporzione è stato convertito in base carbonio e moltiplicata per il tasso di produzione di CO 2 per calcolare il tasso di degradazione CH (Tabella 4). Utilizzando il volume ZOI (Tabella 3), velocità di degradazione dei contaminanti per unità di tempo e volume è stato determinato (Tabella 4). Questo valore era compreso tra 0 e 32 mg C m -3 d -1 (Tabella 4). degrado CH era più basso nelle regioni di maggiore contaminazione storica CH (MW-25 - MW-30). Al pozzi vicino alla periferia sito (vicino a Sherman Road), la degradazione CH più alta è stata misurata. Produzione di CO 2 era più alta in queste zone, mentre pet f indicato significativo fatturato CH (Fig. 8). nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig1.jpg" /> Figura 1. tenuta e la preparazione di pompe di ricircolo. Tenuta pompe di ricircolo per la distribuzione di campo. <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig2.jpg" /> Figura 2. trappole NaOH preparati per la distribuzione di campo. 120 ml flaconi di siero con NaOH trappola aggiunto e crimpare sigillati. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig3.jpg" /> Figura 3. Il campo di impostazione. Wire indirizzato ai pozzi attrezzate (a sinistra), trappola schierato in un pozzo (in alto a destra), e solare sistema di distribuzione di energia (in basso a destra). Wells sono arredate in campo con sistemi di raccolta (tra cui il cablaggio, distribuzione di energia, e la pompa / trappole). ther.within-page = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig4.jpg" /> Figura 4. Modificato e tappi che mostrano linee di ricircolo dei gas. Questa figura mostra le protezioni e modificate con ingresso del gas e linee di ritorno. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig5.jpg" /> Figura 5. storico contaminazione da idrocarburi clorurati (mg L -1). Questa figura mostra la contaminazione da idrocarburi clorurati storica al sito di prova. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig6.jpg" /> Figura 6. PCA bi-plot che mostra senza co-correlazione tra cationi disciolti e pH. Questa figura mostra un bi-plot dei punteggi PCA e carichi creati dai dati idrogeologici (pH e cationi) del terreno di prova. contenuti &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig7.jpg" /> Figura 7. modello calibrata ZOI per il tasso medio di CO 2 di raccolta (0,0048 gm -3). La concentrazione di calibrata fondo di CO 2 era 6,5 gm -3, e la concentrazione di soglia ZOI era 6,18 gm -3 (solido linea nera). diametri longitudinali e trasversali del ZOI erano 2,28 m e 0,72 m rispettivamente. Profondità del ZOI è di 0,12 m. Modificato da 18. Questa figura mostra una rappresentazione grafica del modello ZOI in 3 dimensioni. <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/53233/53233fig8.jpg" /> Figura 8. tasso di contaminanti degrado per unità di tempo per unità di superficie. Modificato da 18. Questo è il tasso di degradazione interpolato per CH sopra il luogo di studio nel periodo di tempo di campionamento. Video 1. Sviluppo di ZOI utilizzando MT3DMS23 - simulazione MODFLOW ( <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/53233/Video_1_ZOI_simuation.mp4" target="_blank">tasto destro del mouse per scaricare</a> ). Scaricare, installare, inizializzare e creare simulazione per l&#39;ZOI. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Bene </td><td> δ 13 C (‰ VPDB) </td><td> Δ 14 C (‰) </td><td> Età convenzionale (YBP) </td><td> Percentuale moderna C (PMC) </td></tr><tr><td> MW-01 </td><td> -34 </td><td> -147 </td><td> 1280 </td><td> 85 </td></tr><tr><td> MW-21 </td><td> -28 </td><td> -663 </td><td> 8730 </td><td> 34 </td></tr><tr><td> MW-25 </td><td> -23 </td><td> -153 </td><td> 1340 </td><td> 85 </td></tr><tr><td> MW-26 </td><td> -25 </td><td> -298 </td><td> 2845 </td><td> 70 </td></tr><tr><td> MW-27 </td><td> -18 </td><td> ND * </td><td> ND * </td><td> ND * </td></tr><tr><td> MW-28 </td><td> -25 </td><td> -190 </td><td> 1695 </td><td> 81 </td></tr><tr><td> MW-30 </td><td> -35 </td><td> -254 </td><td> 2365 </td><td> 75 </td></tr><tr><td> MW-32 </td><td> -20 </td><td> ND * </td><td> ND * </td><td> ND * </td></tr><tr><td> MW-34 </td><td> -32 </td><td> -283 </td><td> 2670 </td><td> 72 </td></tr><tr><td> MW-35 </td><td> -25 </td><td> -598 </td><td> 7320 </td><td> 40 </td></tr><tr><td> MW-38 </td><td> -32 </td><td> -354 </td><td> 3515 </td><td> 65 </td></tr><tr><td> MW-41 </td><td> -28 </td><td> -232 </td><td> 2125 </td><td> 77 </td></tr><tr&gt; <td> MW-42 </td><td> -23 </td><td> -482 </td><td> 5280 </td><td> 52 </td></tr><tr><td colspan="5"> * ND Nessun dato - che perde pompa </td></tr></tbody></table> Tabella 1. CO 2 misurazioni degli isotopi e conversioni. CO 2 misurazioni degli isotopi e radiocarbonio stabili e le conversioni per unità utilizzate nel manoscritto. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="2"> Parametro </td><td> unità </td><td> Valore </td></tr><tr><td colspan="2"> Idrologia </td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td rowspan="2"> Conduttività idraulica </td><td rowspan="2"> ml hr -1 </td><td> 0.44 (falda acquifera) </td></tr><tr><td> 10 (bene) </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td rowspan="2"> Porosità (falda acquifera) </td><td rowspan = &quot;2&quot;&gt; </td><td> 0.48 (falda acquifera) </td></tr><tr><td> 0.99 (bene) </td></tr><tr><td></td><td> Densità apparente </td><td> g cm -3 </td><td> 1.4 </td></tr><tr><td></td><td> Resa specifica </td><td> cm 3 cm -3 </td><td> 0.2 </td></tr><tr><td></td><td> Gradiente idraulico </td><td> mm -1 </td><td> 0,015 </td></tr><tr><td colspan="2"> CO 2 soluto Trasporti </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td> Coefficiente di diffusione </td><td> m 2 hr -1 </td><td> 5,77 x 10 -5 </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td> Longitudinale </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 6.1 </td></tr><tr><td> dispersivity </td></tr><tr><td rowspan="2"></td><td> trasversale orizzontale </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 0.61 </td></tr><tr><td> dispersivity </td></tr><tr><td rowspan="2"> &lt;/ Td&gt; <td> trasversale verticale </td><td rowspan="2"> m </td><td rowspan="2"> 0,061 </td></tr><tr><td> dispersivity </td></tr><tr><td></td><td> Terreno di gas CO 2 </td><td> % </td><td> 0.56 </td></tr></tbody></table> Tabella 2. parametri del modello Zoi. Parametri utilizzati nel modello e simulazioni ZOI. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Collezione Tasso di Livello </td><td rowspan="2"> collezione Tasso </td><td rowspan="2"> concentrazione di fondo </td><td colspan="4"> ZOI Size </td></tr><tr><td> Longitudinale </td><td> Trasversale </td><td> Profondità </td><td> Volume </td></tr><tr><td></td><td> (G / hr) </td><td> (g / m 3) </td><td> (M) </td><td></td><td></td><td> (m 3) </td></tr><tr><td> Massimo </td><td> 0,0131 </td> &lt;td&gt; 17.6 </td><td> 2.47 </td><td> 0.77 </td><td> 0,13 </td><td> 0.193 </td></tr><tr><td> Media </td><td> 0,0048 </td><td> 6.5 </td><td> 2.28 </td><td> 0,72 </td><td> 0,12 </td><td> 0.176 </td></tr><tr><td> Minimo </td><td> 0,0003 </td><td> 4 </td><td> 2.16 </td><td> 0.68 </td><td> 0,11 </td><td> 0,149 </td></tr></tbody></table> Tabella 3. uscite modello ZOI. Output del modello per la ZOI. Questa tabella descrive il volume tridimensionale per la ZOI. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Bene </td><td> f pet (%) </td><td> tasso di degradazione dei contaminanti (mg C d -1 ± 10%) </td><td> degradazione dei contaminanti per unità di tempo e di volume (mg C m -3 d -1 ± 15%) </td></tr><tr><td> MW-01 </td><td> 0 </td><td> N / A </td><td> N / A </td></tr><tr><td> MW-21 </td><td> 60 </td><td> 5.6 </td><td> 32 </td></tr><tr><td> MW-25 ¥ </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> MW-26 </td><td> 18 </td><td> 0,18 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> MW-28 </td><td> 5 </td><td> 0,017 </td><td> 0,098 </td></tr><tr><td> MW-30 </td><td> 12 </td><td> 0,34 </td><td> 1.9 </td></tr><tr><td> MW-34 </td><td> 16 </td><td> 0.1 </td><td> 0.58 </td></tr><tr><td> MW-35 </td><td> 53 </td><td> 3.6 </td><td> 20 </td></tr><tr><td> MW-38 </td><td> 24 </td><td> 1.4 </td><td> 8.1 </td></tr><tr><td> MW-41 </td><td> 10 </td><td> 0.44 </td><td> 2.5 </td></tr><tr><td> MW-42 </td><td> 39 </td><td> 1.7 </td><td> 9.8 </td></tr><tr><td colspan="4"> NA Non applicabile - MW-01 utilizzato come sfondo (ad esempio, nessuna contaminazione) </td></tr><tr><td colspan = &quot;4&quot;&gt; ¥ presume essere puramente di equilibrio-driven (ad esempio, senza la respirazione) </td></tr></tbody></table> Tabella 4. Scaled stime di degradazione di contaminanti. Stime per la degradazione dei contaminanti per unità di tempo e unità di volume per i pozzi campionati.

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Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time.

Misurazione di carbonio a base di contaminanti mineralizzazione Utilizzando combinata CO<sub&gt; 2</sub&gt; flusso e radiocarbonio analisi

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

measuring-carbon-based-contaminant-mineralization-using-combined-co2

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

11.9K Views.  US Naval Research Laboratory. A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time. 

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Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

Flussi di minerali nutrienti e sostanze tossiche in misura Piante con traccianti radioattivi

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Ricerca

Ambiente

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

Misura del flusso di gas serra da terreni agricoli Uso statici Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

A CO<sub&gt; 2</sub&gt; Gradiente di concentrazione strumento per il test di CO<sub&gt; 2</sub&gt; Arricchimento e del suolo Effetti sulla Prateria Ecosistema Funzione

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in nutrient and gas cycles. After cores with intact sediment-water interfaces are collected, they are submerged in incubation tanks and kept under aerobic conditions at in situ temperatures. To initiate a time course of overlying water chemistry, cores are sealed without bubbles using a top cap with a suspended stirrer. Time courses of 4-7 sample points are used to determine the rate of sediment water exchange. Artificial illumination simulates day-time conditions for shallow photosynthetic sediments, and in conjunction with dark incubations can provide net exchanges on a daily basis. The net measurement of N2 is made possible by sampling a time course of dissolved gas concentrations, with high precision mass spectrometric analysis of N2:Ar ratios providing a means to measure N2 concentrations. We have successfully applied this approach to lakes, reservoirs, estuaries, wetlands and storm water ponds, and with care, this approach provides valuable information on biogeochemical balances in aquatic ecosystems.

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Here, we present small core incubations for the measurement of sediment-water gas and solute exchange. These will provide reliable measurements of sediment-water exchange that assess the role of sediment in influencing biological and biogeochemical processes in aquatic ecosystems.

La Borsa bentonici di O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; e nutrienti disciolti Utilizzo piccolo nucleo Incubazioni

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is highly sensitive to disturbance. It is also the primary substrate for soil microorganisms, which is fundamental to nutrient cycling. Due to these attributes, labile organic carbon (LOC) has been identified as an indicator parameter for soil health. Quantifying the turnover rate of LOC also aids in understanding changes in soil nutrient cycling processes. A sequential fumigation incubation method has been developed to estimate soil LOC and potential C turnover rate. The method requires fumigating soil samples and quantifying CO2-C respired during a 10 day incubation period over a series of fumigation-incubation cycles. Labile organic C and potential C turnover rate are then extrapolated from accumulated CO2 with a negative exponential model. Procedures for conducting this method are described.

Labile organic carbon (LOC) and the potential carbon turnover rate are sensitive indicators of changes in soil nutrient cycling processes. Details are provided for a method based on fumigating and incubating soil in a series of cycles and using the CO2 accumulated during the incubation periods to estimate these parameters.

Valutazione della Labile carbonio organico nel suolo Uso delle procedure sequenziale fumigazione incubazione

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space of a carbonate rock at pressures and temperatures representative of typical formations used for CO2 storage. Chemical equilibrium between the CO2, brine and rock phases was maintained using a high pressure high temperature reactor, replicating conditions far away from the injection site. Fluid flow was controlled using high pressure high temperature syringe pumps. To maintain representative in-situ conditions within the micro-CT scanner a carbon fiber high pressure micro-CT coreholder was used. Diffusive CO2 exchange across the confining sleeve from the pore-space of the rock to the confining fluid was prevented by surrounding the core with a triple wrap of aluminum foil. Reconstructed brine contrast was modeled using a polychromatic x-ray source, and brine composition was chosen to maximize the three phase contrast between the two fluids and the rock. Flexible flow lines were used to reduce forces on the sample during image acquisition, potentially causing unwanted sample motion, a major shortcoming in previous techniques. An internal thermocouple, placed directly adjacent to the rock core, coupled with an external flexible heating wrap and a PID controller was used to maintain a constant temperature within the flow cell. Substantial amounts of CO2 were trapped, with a residual saturation of 0.203 &#177; 0.013, and the sizes of larger volume ganglia obey power law distributions, consistent with percolation theory.

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

Reservoir Condizione Pore scala Imaging di più fasi Fluid Utilizzo di X-ray microtomografia

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

Ingegneria

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

Misura e mappatura modelli di erosione e deposizione relazionati al suolo carbonato concentrazioni sotto gestione agricola

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, this resolution provides records at the annual to decadal scale, at best. An extrusion method, using a calibrated, threaded-rod is presented here, which allows for millimeter-scale subsampling of aquatic sediment cores of varying diameters. Millimeter scale subsampling allows for sub-annual to monthly analysis of the sedimentary record, an order of magnitude higher than typical sampling schemes. The extruder consists of a 2 m aluminum frame and base, two core tube clamps, a threaded-rod, and a 1 m piston. The sediment core is placed above the piston and clamped to the frame. An acrylic sampling collar is affixed to the upper 5 cm of the core tube and provides a platform from which to extract sub-samples. The piston is rotated around the threaded-rod at calibrated intervals and gently pushes the sediment out the top of the core tube. The sediment is then isolated into the sampling collar and placed into an appropriate sampling vessel (e.g., jar or bag). This method also preserves the unconsolidated samples (i.e., high pore water content) at the surface, providing a consistent sampling volume. This mm scale extrusion method was applied to cores collected in the northern Gulf of Mexico following the Deepwater Horizon submarine oil release. Evidence suggests that it is necessary to sample at the mm scale to fully characterize events that occur on the monthly time-scale for continental slope sediments.

An extrusion method using a calibrated threaded-rod is presented, which allows for mm scale subsampling of aquatic sediment cores. Millimeter-scale sampling is necessary to fully characterize recent event stratigraphy in sediment records.

Sedimenti Nucleo estrusione Metodo a Millimeter risoluzione usando una calibrata, filettata-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

Chimica

Sampling and Pretreatment of Tooth Enamel Carbonate for Stable Carbon and Oxygen Isotope Analysis

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and paleoenvironmental research from recent historical periods back to over 10 million years ago. Bulk approaches provide a representative sample for the period of enamel mineralization, while sequential samples within a tooth can track dietary and environmental changes during this period. While these methodologies have been widely applied and described in archaeology, ecology, and paleontology, there have been no explicit guidelines to aid in the selection of necessary lab equipment and to thoroughly describe detailed laboratory sampling and protocols. In this article, we document textually and visually, the entire process from sampling through pretreatment and diagenetic screening to make the methodology more widely available to researchers considering its application in a variety of laboratory settings.

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been used as a proxy for individual diet and environmental reconstruction. Here, we provide a detailed description and visual documentation of bulk and sequential tooth enamel sampling as well as pretreatment of archaeological and paleontological samples.

Campionamento e pretrattamento dello smalto dei denti carbonato per carbonio stabile e analisi di isotopi di ossigeno

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and ...

Biochimica

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem production, NEP), in non-typical ecosystems, on a currently reforested windthrow area in Poland. After a tornado event, a relatively narrow &#8220;corridor&#8221; was created within surviving forest stands, which complicates such kind of experiments. The application of other measuring techniques, such as the chamber method, is even more difficult under these circumstances, because especially at the beginning, fallen trees and in general great heterogeneity of the site provide a challenging platform to perform flux measurements and then to properly upscale obtained results. In comparison with standard EC measurements carried out in untouched forests, the case of windthrow areas requires special consideration when it comes to the site location and data analysis in order to ensure their representativeness. Therefore, here we present a protocol of real-time, continuous CO2 flux measurements at a dynamically changing, non-ideal EC site, which includes (1) site location and instrumentation setup, (2) flux computation, (3) rigorous data filtering and quality control, and (4) gap filling and net fluxes partitioning into CO2 respiration and absorption. The main advantage of the described methodology is that it provides a detailed description of the experimental setup and measurement performance from scratch, which can be applied to other spatially limited ecosystems. It can also be viewed as a list of recommendations on how to deal with unconventional site operation, providing a description for non-specialists. Obtained quality-checked, gap filled, half-hour values of net CO2, as well as absorption and respiration fluxes, can be finally aggregated into daily, monthly, seasonal or annual totals.

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

The presented protocol uses the eddy covariance method at non-typical locations, applicable to all types of short-canopy ecosystems with limited area, on a currently reforested windthrow site in Poland. Details of measuring site setup rules, flux calculations and quality control, and final result analysis, are described.

Misurazioni di flussi di CO2 in siti di covarianza Eddy non ideali

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem ...

Misurazione di carbonio a base di contaminanti mineralizzazione Utilizzando combinata CO

Riepilogo

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