Microcosms-experiments to assess the potential for natural attenuation of contaminated groundwater

Althoff, Katrin; Mundt, Matthias; Eisentraeger, Adolf; Dott, Wolfgang; Hollender, Juliane

doi:10.1016/s0043-1354(00)00315-8

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“…Baker, Deventer, Netherlands) to 2 mL. O 2 -consumption, CO 2 , N 2 , and N 2 O productions were determined by GC with thermo conductivity detector, NO 3 -, NO 2 -, SO 4 2-by ion chromatography, BTEX and the inherent tar oil compounds by MHE (multiple-headspace-extraction)-GC-MS as well as 15 EPA PAHs by RP-HPLC-FLD as described previously [20].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…A heterogeneous contamination, consisting of aliphatic and aromatic hydrocarbons, heterocyclic aromatic compounds as well as phenols was detected at this site [18]. On the basis of groundwater chemical analyses and redox potential in the center of contamination sulfate reduction is the predominant redox condition [19,20]. The wells B 65, B 66, and B 67 are located in the plume near the source of contamination, the well B 85 is situated downstream the plume and not polluted.…”

Section: Samplesmentioning

confidence: 97%

“…Well B 67 was drilled near the former tar distillation and pitch processing. The groundwater and soil samples of this well contained a broad spectrum of contaminants in high concentrations [20]. All soil samples used for the experiments were taken from the first aquifer in a depth of 3 to 5 m. Prior to chemical analysis and microcosm studies the soil samples were stored in the liners in the dark at 4°C.…”

Section: Samplesmentioning

confidence: 99%

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Microbial Degradation of Tar Oil Compounds under Different Redox Conditions

Mundt

Althoff

Dott

et al. 2003

Acta hydrochim. hydrobiol.

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The microbial transformation of typical tar oil compounds such as acridine, benzo(b)thiophene, dibenzofuran, indane, and indene under different redox conditions was investigated in microcosm studies. Under aerobic conditions the inherent contamination in polluted soil as well as the added N-, S-, O-heterocyclic and homocyclic compounds were transformed predominantly apart from thiophene. 1-Indanone was detected by RP-HPLC-DAD and GC-MS as an intermediate metabolite from indane and indene. Under nitrate and sulfate reducing conditions indane, benzo(b)thiophene, and dibenzofuran were transformed in assays with the polluted soil samples from well B 65 and B 66 within 426 days, whereas they were persistent in assays with the highly polluted soil B 67. All heterocyclic and homocyclic compounds added to the non-contaminated soil from well B 85 were not degraded under nitrate and sulfate reducing conditions, too. The results indicate that for the decision, wether natural attenuation can be implemented in the remediation of contaminated site, in addition to BTEX and PAHs especially the fate of further tar oil compounds in anoxic aquifers has to be considered. Mikrobieller Abbau von Teerölbegleitstoffen unter verschiedenen Redox-BedingungenDer mikrobielle Umsatz von typischen Teerölsubstanzen, wie Acridin, Benzo(b)thiophen, Dibenzofuran, Indan und Inden, wurde unter verschiedenen Redoxbedingungen in Mikrokosmen untersucht. Unter aeroben Bedingungen wurde sowohl in belasteten Bodenproben die inhärente Kontamination als auch in unbelasteten Bodenproben die zudotierten heterocyclischen und homocyclischen Verbindungen außer Thiophen überwiegend umgesetzt. 1-Indanon wurde als ein intermediärer Metabolit von Indan und Inden mittels RP-HPLC-DAD und GC-MS nachgewiesen. Unter denitrifizierenden und desulfurizierenden Bedingungen wurden Indan, Benzo(b)thiophen und Dibenzofuran in Ansätzen mit den belasteten Bodenproben von Brunnen B 65 und B 66 innerhalb von 426 Tagen umgesetzt, während sie in denen mit dem hoch belasteten Boden B 67 persistent blieben. Alle heterocyclischen und homocyclischen Stoffe, die den Versuchen mit unbelastetem Boden von Brunnen B 85 zugesetzt wurden, wurden ebenfalls nicht abgebaut. Die Ergebnisse zeigen, dass für die Entscheidung, ob Natural Attenuation an einem Standort implementiert werden kann, neben BTEX und PAK besonders der Verbleib weiterer Teerölverbindungen in anaeroben Aquifern zu prüfen ist.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Samplesmentioning

confidence: 97%

Section: Samplesmentioning

confidence: 99%

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Microbial Degradation of Tar Oil Compounds under Different Redox Conditions

Mundt

Althoff

Dott

et al. 2003

Acta hydrochim. hydrobiol.

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“…Therefore, additional studies in closed systems and under known redox conditions are required to identify the degradation mechanisms. Laboratory (Hunt et al, 1997;Bjerg et al, 1999;Althoff et al, 2001) and in situ microcosms (Gillham et al, 1990a;Gillham et al, 1990b;Acton and Barker, 1992;Bjerg et al, 1996;Bjerg et al, 1999) have frequently been used to demonstrate biodegradation of contaminants by indigenous microorganisms under conditions closely resembling ambient. For example, in a laboratory biodegradation study comparing alkylbenzene biodegradation at two sites, the evaluation of degradation patterns in microcosms constructed with sediment and groundwater from several areas of the plume allowed for a reasonable comparison with field data throughout the plume length.…”

Section: Microcosm Studiesmentioning

confidence: 99%

Intrinsic Aromatic Hydrocarbon Biodegradation for Groundwater Remediation

Tiehm

Schulze

2003

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Biodégradation intrinsèque des hydrocarbures aromatiques pour la réhabilitation de nappes aquifères -La biodégradation intrinsèque, qui représente le processus clé de l'atténuation naturelle, est de plus en plus couramment envisagée comme une alternative aux procédés plus actifs pour la réhabilitation de sites contaminés. Dans cet article, la biodégradation intrinsèque des BTEX et des HAP est discutée. La première partie passe en revue la compréhension actuelle de la dégradation microbienne des hydrocarbures aromatiques ainsi que les méthodes disponibles pour l'évaluation de la bioréhabilitation intrinsèque. Le concept et les résultats obtenus lors d'une étude de cas sont présentés dans une seconde partie. La biodégradation anaérobie et la biodégradation aérobie contribuent toutes deux à l'élimination des polluants de sites contaminés, comme les anciennes usines à gaz ou les décharges polluées par des huiles de pyrolyse. Les processus de biodégradation intrinsèque engendrent habituellement une suite de zones de redox (méthanogène, sulfatoréductrice, Fe(III)-réductrice, dénitifiante, aérobie) dans le panache des polluants dans l'aquifère en aval de la source de contamination. Les méthodes d'évaluation dans ces différentes zones de redox comprennent l'analyse hydro-et géochimique, la mesure des potentiels redox et la détermination de l'hydrogène. La biodégradation des polluants visés peut être démontrée par la modification des profils de polluant, par le fractionnement isotopique, par des produits spécifiques du métabolisme et par des études en microcosmes sur des échantillons du terrain. Les études en microcosmes constituent un outil particulièrement utile pour identifier les mécanismes de dégradation et pour étudier le rôle d'accepteurs d'électrons spécifiques et des conditions redox. Lors d'une étude de cas, nous avons examiné la biodégradation intrinsèque d'un site pollué par des huiles de pyrolyse. Du fait de la faible capacité de sorption de l'aquifère, la diminution de la concentration en polluant le long du panache d'eau polluée a été majoritairement attribuée à de la biodégradation. La réduction des sulfates et la réduction de Fe(III) étaient les principaux processus redox au coeur du panache d'eau souterraine. Les changements de profil des polluants le long du panache indiquaient l'existence de processus de biodégradation actifs, par exemple, la biodégradation du toluène et du naphtalène dans des zones anaérobies. Dans des microcosmes pollués avec des polluants modèles, la biodégradation du toluène et de l'éthylbenzène a été observée en conditions sulfatoréductrices. La dégradation du toluène, de l'éthylbenzène, du benzène et du naphtalène avait lieu en présence de Fe(III). En conditions aérobies, tous les BTEX et HAP étaient rapidement dégradés.Abstract -Intrinsic Aromatic Hydrocarbon Biodegradation for Groundwater RemediationIntrinsic biodegradation, representing the key process in natural attenuation, is increasingly considered for the remediation of contaminated sites as an alternative to mor...

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“…Conventional methods of evaluating biodegradation in ground water comprise either static microcosm or flow-through column studies in the laboratory (Althoff et al, 2001), field-based estimates with reactive well tests (Istok et al, 1997;Istok et al, 2001;Haggerty et al, 1998), or field data analysis especially via numerical modelling (Brauner and Widdowson, 2001;Thornton et al, 2001;Huling et al, 2002;Prommer et al, 2002., Bockelmann et al, 2003.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Statistical estimation of the relative efficiency of natural attenuation mechanisms in contaminated aquifers

Christensen¹,

Cassiani²,

Diggle³

et al. 2004

Stochastic Environmental Research and Risk Assessment

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Using monitored natural attenuation is an increasingly popular strategy for dealing with contaminated aquifers. This paper provides a statistical methodology for the estimation of the relative efficiency of natural attenuation mechanisms. The methodology provides estimates, with associated measures of uncertainty, of the relative efficiency of four types of bio-degradation (oxidation using oxygen as the electron-acceptor, denitrification, iron reduction and sulfate reduction). A data set from Trecate, Italy, is analysed using the methodology. The analysis shows that sulfate is the main cause of hydrocarbon removal on this site. It is also seen that oxidation using oxygen seems to be more preferential than the other reactions, in the sense that this reaction is relatively more efficient than other reactions at locations where the hydrocarbon concentration is low

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Microcosms-experiments to assess the potential for natural attenuation of contaminated groundwater

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Microbial Degradation of Tar Oil Compounds under Different Redox Conditions

Microbial Degradation of Tar Oil Compounds under Different Redox Conditions

Intrinsic Aromatic Hydrocarbon Biodegradation for Groundwater Remediation

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