複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します₂フラックスと放射性炭素分析

1.準備とフィールドのインストール必要なフィールド機器を調達。ポンプ、電源（電池、太陽電池、変圧器、 等 ）、チューブ、ウェルキャップ、付属品、サンプルバイアルとボトル、プローブ（pHは、え、 等 ）と低電圧ポンプ。 バッテリ駆動空気ポンプをシール。 「1/16のポンプハウジング（サイズ53）とルート短い断片（3-5）」（例えばPFA用）プラスチック製のガス不透過性チューブに穴を開けます。 シリコーンシーラントのコートに続く海洋シーラントで（下ゴム筐体の周りに）ポンプのすべての外側の部分を密封します。 圧力は、流出を遮断しながら静かに住宅チューブに吹き込むことにより、ポンプをテストします。視覚的に漏れを確認してください。 注：空気の漏れ（ 図1）が存在しない場合、ライト圧力が保持する必要があります。 必要に応じてモニタリング井戸をインストールします（この研究では、既存の井戸を使用した-通気全体でスクリーニング：地下インタフェース）18 </SUP>。 注：1つのよくバックグラウンドウェル中の汚染部位の位置を代表するものでなければならない – しかし、知られていない石油系汚染に。 18が記載されているように、彼らは（透水係数、帯水層の気孔率、土壌の密度などの特定の収量、油圧勾配を、）が存在しない場合は、予備の地下水モデリングデータを取得します。影響のゾーン（ZOI）モデル（CO 2捕捉ゾーンの推定値）を開発するために、このデータを使用してください。補足資料18に記載されているようにZOIモデルを準備します。 100ミリリットルの血清ボトルに〜25gのNaOHおよび転送を計量することにより、CO 2のトラップを準備します。隔壁で血清ボトルに蓋をし、しっかりと圧着します。各収集ウェル（ 図2）に加え、フィールドを空白のトラップを準備します。 初期のpHを得るために必要な初期の地下水のサンプリングを行い、溶存無機炭素（DIC）濃度及びカチオン濃度10,18。揮発性の40ミリリットルを入力しますか、ganic分析（VOA）バイアルは、地下水（ベイラー介してサンプル、蠕動ポンプ、または真空ライン）と凸状メニスカスの下から、飽和のCuSO 4溶液19の5滴を加え、わずかに（セプタム・キャップを使用する必要があります）しっかりとキャップできるだけヘッドスペース。 他の分析のための追加のバイアル（例えば、汚染物質の濃度を、）を取ります。メーターは、フィールドで使用できない場合のpH測定のための未保存バイアルを使用してください。研究室への冷蔵と輸送。 ルートを各ウェルに地面や他の便利な手段に沿って（〜1アンペアを運ぶことができる）電源ライン。修正されたポンプを固定（1.2を参照）、ポンプ（それが働いて聞くことができるはずです）動作していることを確認してください。 注：ポンプが（ 図3）を 12 Vに対応するが、電力を節約するために低電圧を使用することができます。 修正された気密のウェルキャップ付きキャップウェル。 キャップを準備するには、しっかりとフィット1/1するために、キャップを介して2つの穴（ドリルサイズ53）ドリル6「ガスライン。キャップを通るルート2のガスライン。 それが地下水テーブル（ 図4）に近接してかかっているように、1行を引き出します。ラインを圧迫ために、最後に重いステンレスナットを固定。 他のラインだけキャップ下のルート（これはガス戻しラインとなります）。コート十分な真空グリースとシール面とのスレッドが任意の空気交換を阻害します。ウェルキャップで締めます。 ルートポンプ入口に低いチューブ。ルートセプタムを通して＃16ゲージの針を用いてCO 2トラップ（のNaOH）にポンプからのガスライン。ルートだけキャップの下に終わるガスラインに（第二＃16針を使用）、トラップからのリターンライン。 これは、ウェルヘッドスペースの容量に依存（電源を供給することにより、ポンプを起動して、少なくとも30ウェルボリュームを集める。それはすなわち 、地下水のテーブルによく半径（r）と推定距離（L）を用いて計算することができ、 πR2リットル）。 （ヘッドスペースをクリアするために）最初のトラップを破棄します。 各ボトルの隔膜からニードルを引き抜き、新しいボトルのセプタムでそれらを置くことによって実験的なCO 2を収集する前に削除し、新たなトラップと交換します。ポンプのターンオン時間と日付を注意してください。 2.初期サンプル分析クーロメトリー20によりDICを測定するには： 40ミリリットルセプタムで蓋をした血清バイアルに三回1ミリリットルのサブサンプルを転送します。 1 mlの80％のH 3 PO 4でサブサンプルを酸性化します。 CO 2を含まない空気流との散布。 シーケンシャルのMg（のClO 4）2、シリカゲル（230〜400メッシュ、60オングストローム）のトラップに沿って進化したCO 2ガス流とスクラブを乾燥させます。気泡比色アッセイは、CO 2を定量するために使用される電量細胞内へのガスの流れ。測定値21を校正するために認証標準物質を使用してください。 メジャー標準較正pHメーターを用いてpH。サイト上または保存サンプルのpH値を測定します。 イオンクロマトグラフィーによる溶解陽イオンを測定します。 ピペットで5ミリリットル非保存地下水のサンプルは、バイアルをオートサンプラーします。イオンクロマトグラフに接続されたオートサンプラでキャップバイアルと場所。 分析10,18のための陽イオン特定の列を使用してください。溶離液およびクロマトグラフィーのフローに設定〜0.7ミリリットル分-1として20mMのメタンスルホン酸を使用してください。 精製水を用いて1：4.5：1：4,2：3,3：2、及び4~6カチオン（最低限およびMg、Ca、Na、及びKを含む）規格0.5のストック溶液を希釈します。分析の開始時および各25未知のサンプルの後に、これらの標準を実行します。各サンプル（三連で）3回を実行します。ピーク面積に対する陽イオン濃度をプロットし、線形回帰を生成することにより、標準曲線を作成します。それに応じて10,18フィールドのサンプルを分析します。 3.測定CO 2生産ANオンサイトD鉱化レート約2週間後、2ヶ月に（ その場微生物代謝率に基づいてサイトへのサイトから最も可能性の高い異なります）、それらを抜いて、ポンプの電源を遮断してください。 再循環ガスのトラップについては、針を削除し、「新鮮な」CO 2トラップを交換してください。 （CF 図3）密封された場合にトラップを長期保存のために安定しています。 とき、分析の準備ができて、残りの未使用（固体）のNaOHを溶解し、希釈量を得るために、容積デバイスに液体全体の内容を転送します。セプタムと40ミリリットルバイアルにフルボリューム（例えば200ミリリットルが完全に残っているのNaOHを溶解するために）、転送サブサンプル（5〜10 ml）を決定します。 スパージを50％（v / v）のリン酸を注入することにより酸性化し、電量分析により得られたガス流を（2.1を参照）を分析します。 手動で全体volumにサブサンプルをスケーリングすることによってCO 2回収率を計算しますeおよび収集の時間に（ すなわち、X日あたりのグラムのCO 2）。フィールド空白のCO 2含有量を差し引きます。完全に溶解した水酸化ナトリウム200 mlである場合、例えば、総CO 2濃度を反映するために20で10mLのサブサンプルを乗算します。 注：そのサンプルがコレクションの14日を表す場合、回収率は、14日で割ったスケーリングされたCO 2濃度であろう。初期DIC濃度に対するCO 2回収率をプロットします。相関がない場合には、回収率は、平衡動力学の唯一の機能ではありません。 サンプリング期間中にすべての他のウェルの回収率から最低の回収率を減算し、手動で、平衡動力学を考慮するためです。 注：番目を得るために例えば、最低の回収率は0.0001ミリグラムさd -1であった場合、これは単に平衡コレクションを表すこと保守的な仮定をして、他のすべての回収率のためにその値を減算劣化による電子CO 2生成速度。スケール率は、（いくつかの汚染物質の石灰化が含まれる場合があります最低レートなど保守的な）有機炭素無機化率です。 放射性炭素含有量22を決定するために、加速器質量分析（AMS）によって残りのCO 2を分析します。この分析のために約1 mgの炭素を使用してください。十分なCO 2を収集する収集時間（秒）スケール。マスバランス（空白のフィールド中のCO 2量にスケーリングされた放射性炭素測定）によって、空のフィールドに放射性炭素含有量を引きます。 注：記載された試験サイトの場合、2週間のコレクションは1mgの炭素を得るために十分以上でした。 CO 2のためのサンプリング土壌ボリュームを推定するための4モデルに及ぼす影響のゾーン CO 2拡散と平衡をシミュレートするためにModelMuseインターフェース25を介してMODFLOW-2005 24に結合されたMT3DMS 23を使用しますよく画面（ビデオ1）に関連付けられています。モデルの解像度は約ウェルの断面に等しいとZOI推定のための合理的な考えである0.09メートル0.09メートルです。 ダウンロードしてインストールMODFLOW-2005（http://water.usgs.gov/ogw/modflow/MODFLOW.html#downloads）、MT3DMS（http://hydro.geo.ua.edu/mt3d/）、およびModelMuse（HTTP ：//water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html）。 MODFLOWプログラムの場所でModelMuseを設定します。これを行うには、「モデル」メニューをクリックし、次に「MOFLOWプログラムの場所を…」を選択し、その後、MODFLOW-2005プログラムのインストールディレクトリにプログラムを指す：/bin/mf2005.exe。この同じダイアログの下では、MT3DMSプログラムの場所（：/bin/mt3dms5b.exeインストールディレクトリ）でModelMuseを設定します。 MODFLOWパッケージ（ModelMuse内の）プログラムを構成します。これを行うには、「… MODFLOWパッケージとプログラム。」「モデル」メニュー、次にを選択します。 「フロー」の下のLPFを選択します。4;レイヤプロパティ・フロー・パッケージ」。 下の「境界条件」を選択し「指定したヘッドは、「その後、CHDを選択します。時変指定-ヘッドパッケージをMT3DMSを「選択」BTN "選択"：。。基本的なトランスポートパッケージを「CO 2への移動種を設定します。 ModelMuse内MODFLOWオプションを設定します。これを行うには、その後、「モデル」メニュー、MODFLOWオプション]を選択します。 「オプション」タブで、モデルの単位（メートル、時間、グラム（グラム））を設定します。 その後、「モデル」メニューを選択することにより、「MODFLOW時間を。」MODFLOW時間を設定します360の長さのストレス期間を使用すると、15日間のシミュレーションの実行を持つことになります。 設定しMODFLOWデータは「データ」メニューを選択することで設定し、選択して "データセット。"興味のあるサイトからのデータを入力します。水文（3次元のK値は、初期頭をMODFLOW、MODFLOWは、ヘッドを指定）。 MT3DMS：（拡散係数CO 2、初期濃度のCO 2、縦分散度）。 EDITグローバル変数。 「データ」メニューを選択し、選択して "グローバル変数を。」 （サイトからの）CO 2回収率と初期の CO 2濃度を入力します。 シミュレーションを実行します。シミュレーションを開始するために一番上のアイコンバーに緑色の矢印を押します。プロンプトが表示されたら、入力ファイルを保存します。シミュレーションが実行されます。実行後、エクスポートが入力ファイルをMT3DMS：次に「エクスポート、 "その後MT3DMS入力ファイル、「ファイル」メニューを選択します。シミュレーションデータをコンパイルし、エクスポートします。 観察出力モデルの結果。アイコンバー上の可視化アイコンをクリックします。シミュレーションを選択します。 X、Y及びZ軸方向における出力ZOI境界値注：このモデルは、CO 2回収のために及ぼす影響のゾーン（フルモデル開発を支援する材料から使用可能なレポート形式で記述されている）18を表しています 。 95％以下のCO 2濃度を有する帯水層の量として定義されるZOIは、油圧勾配に関して対称であるように思われますこれは乾季小水力勾配の移流過程の比較的小さな効果を示唆しています。さらなる分析は、帯水層の体積が任意のCO 2の枯渇（ すなわち 、<99％）エクステントが有意に長くdowngradientであることを示します。 ボリューム5.カップル放射性炭素のCO 2生産速度との内容及び規模（ZOI付き） 標準式22を使用して、ミル表記あたりに（必要に応じて）放射性炭素年代を変換します。式（1）で知られている（Δ14 CのNOM）として、背景だけでなく放射性炭素の値を使用してください。 Δ14 Cの石油はノウハウ（-1000）です。 Δ14 CO 2のための個々のウェルの値を使用します。 分数の石油を求めます。 （1）Δ14 CO 2 =（Δ14 C 石油 X 端数 石油 ）+ [Δ14 C NOMのx（1 – 分数石油 ）] 汚染物質無機化率を決定するために、CO 2石灰化率（3.1）によって画分石油を乗算（ すなわち、50％のx 1.0 mgのD -1 = 0.5 mgの汚染物質、カーボンD -1）。 単位体積当たりの単位時間当たりの汚染物質の質量石灰化（ すなわち、0.05 mgのCはM -3 D -1）を決定するために（4）で計算されたZOI量によって汚染物質無機化率を分割します。