测量碳为基础的污染物矿化结合使用CO₂助焊剂和放射性碳分析

1.准备和现场安装购置必要的实地设备;水泵，电动（电池，太阳能电池，变压器等 ），油管，以及帽，配件，样品瓶和瓶，探头（pH值，嗯， 等 ）和低压泵。 密封电池供电的空气泵。钻一个孔进入泵壳体（尺寸53）和塑料的不透气管材“1/16的路线一小段（3-5）”（例如PFA）。 密封泵（围绕下橡胶壳体）与海洋密封剂随后硅酮密封剂的涂层的所有外部部分。 压力通过在外壳管轻轻地吹而阻断流出测试泵。检查泄漏视觉。 注：光压力应持有，如果没有漏气（ 图1）。 安装监测井（如有必要，在这项研究中现有油井中使用-筛选整个渗流：地下水接口）18 </SUP>。 注意：一个好必须是一个很好的背景中的位置代表污染场地的 – 但没有已知的石油污染。 获得初步的地下水模型的数据，如果他们不存在（导水率，含水层孔隙度，土壤密度，比产量，水力坡度等 ）所描述的18。使用此数据来制定的影响（ 二氧化碳捕集区的估计）一区（ZOI）模型。作为补充材料18中所述准备ZOI模式。 由〜25克NaOH和转让称量到100ml的血清瓶中制备的 CO 2陷阱。盖上血清瓶用隔膜和紧紧压接。准备一个陷阱为每个集合井（ 图2），外加一个领域的空白。 如需要获得初始pH值，溶解无机碳（DIC）的浓度和阳离子浓度10,18进行初步的地下水取样。填写取40ml挥发或加尼奇分析（VOA）小瓶中，从底部到凸弯月面与地下水（经由水瓢样品，蠕动泵或真空线）中，添加饱和硫酸铜溶液19 5滴，盖紧瓶盖（必须使用隔膜帽）用尽可能少顶部空间尽可能。 就拿其他分析额外的小瓶（污染物浓度，例如）。如果仪表不现场提供用于pH测量的不含防腐剂的小瓶。冷藏和运输到实验室。 路由电力线（能进行约1放）沿着地面或其它方便的装置到各孔。贴上修改泵（见1.2），并确保泵工作正常（应该能听到它的工作）。 注：该泵可容纳12 V，但使用较低的电压，以节省功率（ 图3）。 盖井用改良的气密性好帽。 为了为了准备通过帽帽，钻两个孔（钻孔尺寸53），紧密贴合1/16“气行。通过盖线路二气行。 拉一条线，使得它停留在接近地下水表 （ 图4）。贴上就结束了沉重的不锈钢螺母，以权衡下来就行了。 路线其它线正好在盖下方（这将是气体返回线）。外套密封面和线程拥有充足的真空脂来抑制任何的空气交换。拧紧瓶盖好。 路线下管导入泵入口。路线从泵到使用＃16号针头穿过隔膜的CO 2捕集氢氧化钠（NaOH）的气体线。路线从陷阱返回行（使用第二＃16针）只盖下方结束的天然气管线。 由供电启动泵和收集至少30孔体积（这取决于井顶部空间的体积，它可以与井半径（r）和估计的距离来地下水位（L）来计算， 即 πR2升）。丢弃最初的陷阱（清除顶部空间）。 删除并从每个瓶的隔拔出针头，并把他们在新瓶的隔收集实验的 CO 2之前，用新鲜的陷阱代替。注意泵开启时间和日期。 2.初始样品分析要通过库仑20测量DIC： 转让一式三份1毫升子样本与隔封顶40毫升血清瓶。酸化用1ml 80％ 的 H 3 PO 4子样本。喷射用的 CO 2 -free空气流。 干与顺序镁（CLO 4）2和硅胶（230-400目，60）陷阱线演进的 CO 2气体流和擦洗。气泡的气体流引入其中比色测定法来量化的 CO 2库仑细胞。使用有证标准物质校准测量21。 测量pH值使用标准校准的pH计。测量pH现场或保存的样品。 通过测量离子色谱法溶解阳离子： 吸取5毫升无防腐剂地下水样品自动进样瓶。帽小瓶中并发生在耦合到离子色谱自动取样器。 使用特定阳离子列分析10,18。使用20mM的甲磺酸作为洗脱液和色谱流量设为〜0.7毫升分钟-1。 稀的6阳离子标准（含有镁，钙，钠，和钾作为最低）0.5的储备溶液：使用纯化水1：4.5，1：4,2：3,3：2和4。运行这些标准在分析的开始和每25未知样品之后。运行每个样品三次（一式三份）。创建通过绘制阳离子浓度对峰面积，并产生一个线性回归的标准曲线。据此分析领域10,18样本。 3.测量二氧化碳的生产ð矿化速率现场经过约两周到两个月（会有所不同很可能是从现场原位微生物代谢率的基础上的网站），拔掉他们切断电源到泵。 对于再循环气体陷阱，取出针，并用“新鲜”CO 2捕集更换。如果密封（ 参见 图3）的陷阱是用于长期储存是稳定的。 当准备用于分析，溶解任何残留的未用（固体）NaOH和整个液体内容传输到一个容积装置以获得稀释体积。确定全卷（例如200毫升剩余的氢氧化钠充分溶解）和转让子样（5-10毫升）到40毫升的小瓶隔。 通过注入50％（V / V）磷酸，喷射酸化和分析由库仑所得气流（见2.1）。 通过缩放子样本到整个volum手动计算二氧化碳收集率e和收集到的时间（ 即X每天克Co 2）。减去领域的空白CO 2含量。例如，如果完全溶解的氢氧化钠为200毫升，以20乘10ml的子样本以反映总的 CO 2的浓度。 注意：如果该样本代表收集的14天，收集率将是缩放的CO 2浓度14天划分。暗算初始浓度DIC CO 2的收集率。如果不存在相关性，收集率是不均衡动力学的唯一功能。 为了考虑平衡动力学，人工采样期间减去所有其他的井的收集率最低的收缴率。 注意：例如，如果最低的收集率为0.0001毫克ð-1，进行保守的假设，这代表只平衡收集和减去该值对于所有其它的收集率，以获得第ËCO 2的生产速度，由于降解。缩放率是有机碳矿化率（保守的最低利率可能包括一些污染物矿化）。 通过加速器质谱（AMS）分析了剩余的CO 2，以确定放射性碳含量22。使用大约1毫克的碳此分析。缩放收集时间（s）收集足够的 CO 2。减去在现场通过质量平衡（放射性碳测量领域的空白缩放到的CO 2）空白的放射性碳含量。 注：所描述的试验场地，2周藏品被绰绰有余获得1毫克的碳。 4.模式影响的区域，以估计取样的 CO 2的卷土通过ModelMuse接口25使用MT3DMS 23加上MODFLOW-2005 24模拟二氧化碳的扩散和平衡与井屏幕（视频1）有关。该模型的分辨率为0.09米0.09米它近似等于所述孔的横截面，并认为合理的ZOI估计。 下载并安装MODFLOW-2005（http://water.usgs.gov/ogw/modflow/MODFLOW.html#downloads），MT3DMS（http://hydro.geo.ua.edu/mt3d/）和ModelMuse（HTTP ：//water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html）。 与MODFLOW程序位置配置ModelMuse。要做到这一点，单击“模型”菜单，然后选择“MOFLOW程序位置…”，然后点程序到MODFLOW-2005程序的安装目录：/bin/mf2005.exe。在此同一对话框中，用MT3DMS程序位置（：/bin/mt3dms5b.exe安装目录）配置ModelMuse。 配置MODFLOW软件包和程序（在ModelMuse内）。要做到这一点，选择“模型”菜单，然后选择“MODFLOW软件包和程序……”。在“流”，选择LPF：4，层属性流程包“。 在“边界条件”，选择“指定头”，然后选择CHD：时变指定-头包“，选择”MT3DMS“选择”BTN：。“基本运输包装将移动物种CO 2。 配置中ModelMuse MODFLOW选项。要做到这一点，选择“模型”菜单，然后选择MODFLOW。在“选项”选项卡，设置示范单位（米，小时，克（克））。 通过选择“模型”菜单，然后配置MODFLOW时间“MODFLOW时间”。使用360长度应激期将有15天的模拟运行。 配置MODFLOW数据集选择“数据”菜单，选择“数据集”。从关注点中输入数据：水文（3维的K值，初始MODFLOW头，Modflow的指定负责人）; MT3DMS：（扩散系数的 CO 2，初始浓度的 CO 2，纵向弥散性）。 ËDIT全局变量。选择“数据”菜单，选择“全局变量”。进入CO 2的收集率（从网站）和初始CO 2浓度。 运行模拟。按下顶部的图标栏上的绿色箭头开始模拟。提示时保存输入文件。模拟运行。运行后，出口MT3DMS输入文件：选择“文件”菜单，然后选择“导出”，然后MT3DMS输入文件。模拟编译和导出数据。 观察并输出模型结果。点击图标栏上的可视化图标。选择模拟。在X，Y，Z轴输出ZOI边界值注：此模式代表了二氧化碳收集影响的区域（整个模型开发以报告的形式从支撑材料描述可用）18。的ZOI，其被定义为含水层的体积已经达到95％或更低的CO 2浓度，似乎是对称的水力梯度这表明与小水力梯度旱季平流过程的影响相对较小。进一步的分析表明，含水层的任何CO 2耗尽的体积（ 即 ，<99％）显著较长扩展区下坡。 5.夫妇放射性碳含量的CO 2的生产速度和规模，以卷（带ZOI） 转换放射性碳年代（如有必要），以每使用标准公式22密耳符号。在方程使用的背景以及放射性碳值作为一个已知的（Δ14 C- NOM）（1）。 Δ14 C- 石油是知道（-1000）。使用了Δ14单井值的 CO 2。解决部分石油 。 （1）Δ14 CO 2 =（Δ14 C- 石油 -X 部分 石油 ）+ [Δ14 C- NOM×（1 – 分数石油 ）] 由二氧化碳矿化率（3.1）乘以部分石油，以确定污染物矿化率（ 即 50％×1.0毫克Ð-1 = 0.5毫克的碳污染物Ð-1）。 通过在计算出的ZOI体积除以污染物矿化速率（4）确定每单位体积（ 即，0.05毫克C M -3ð-1）的每单位时间的污染物质量矿化。