Διερεύνηση Εφαρμοσιμότητας Της Επί Τόπου Βιολογικής Εξυγίανσης Εδαφών Και Υπόγειων Υδροφορέων Ρυπασμένων Με Χλωριωμένους Υδρογονάνθρακες

Abstract

Από την ομάδα των χλωριωμένων αιθενίων, το τριχλωροαιθένιο (Trichloroethylene, TCE) χρησιμοποιείται πιο συχνά ως απολιπαντικό και διαλύτης στον εμπορικό και τον βιομηχανικό τομέα. Η ευρύτατη χρήση του, σε συνδυασμό με τις μη ορθές πρακτικές αποθήκευσης και διάθεσης οδήγησαν στη συχνή ανίχνευσή του στο υπόγειο νερό. Ταυτόχρονα, το TCE έχει την τάση να εξαπλώνεται σε μεγάλες αποστάσεις προκαλώντας τη ρύπανση του υπεδάφους εξαιτίας των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του. Αρκετές τεχνολογίες έχουν βρεθεί να απομακρύνουν αποτελεσματικά το TCE υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Το ενδιαφέρον, όμως της επιστημονικής κοινότητας επικεντρώνεται στην αναγωγική αποχλωρίωση, η οποία μπορεί να επιτευχθεί είτε αβιοτικά είτε βιολογικά μέσω οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Η αβιοτική αναγωγή προκαλεί την πλήρη αποχλωρίωση με τη χρήση ορυκτών που έχουν σχηματιστεί από μικροοργανισμούς. Ένα ορυκτό που μπορεί να σχηματιστεί είναι ο θειούχος σίδηρος, εάν προϋπάρχουν θειικά ιόντα και σίδηρος, ενώ μπορεί να ανάγει τα χλωριωμένα αιθένια σε αιθάνιο. Βέβαια, για την πραγματοποίηση της βιολογικής αναγωγής των χλωριωμένων αιθενίων στο επιθυμητό αιθένιο, απαιτούνται συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως είναι η διαθεσιμότητα του δότη ηλεκτρονίων και των θρεπτικών συστατικών, η παρουσία συγκεκριμένων μικροοργανισμών και το κατάλληλο οξειδοαναγωγικό καθεστώς. Υπό θειικοαναγωγικές συνθήκες, η απόδοση της αναγωγικής αποχλωρίωσης φαίνεται να ποικίλλει στα εργαστηριακά πειράματα και το πεδίο, εφόσον είτε δεν πραγματοποιείται πλήρως είτε καθυστερεί, αν και σε μια έρευνα δεν παρατηρήθηκε κάποια διαφορά. Επιπλέον, προσομοιώσεις μοντέλου αποχλωρίωσης υπό θειικοαναγωγικές συνθήκες έδειξαν ότι η μακροχρόνια έκθεση σε σουλφίδια αναστέλλει τη δράση συγκεκριμένων ειδών αποχλωριωτών που είναι αποδοτικοί, προωθώντας παράλληλα λιγότερο αποτελεσματικά είδη οργανοαλογονικής αναπνοής.Από τα παραπάνω φαίνεται ότι τίθενται πολλά ερωτήματα που αφορούν κυρίως στην αποσαφήνιση της αποχλωρίωσης υπό συνθήκες αναγωγής θειικών ιόντων και σιδήρου. Αναλυτικότερα, στο πλαίσιο της διατριβής οι ερευνητικοί στόχοι που τέθηκαν ήταν η διερεύνηση της επίδρασης α) της συγκέντρωσης των θειικών ιόντων και β) του είδους και της ποσότητας του δότη ηλεκτρονίων και των φυσικών αναγωγικών μέσων.Με σκοπό τη μελέτη των παραπάνω στόχων σχεδιάστηκαν πειράματα διακοπτόμενης τροφοδοσίας και αναπτύχθηκαν καλλιέργειες που τροφοδοτούνταν με θρεπτικά συστατικά, βουτυρικό οξύ, TCE και θειικά ιόντα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων δείχνουν ότι η αύξηση της συγκέντρωσης των θειικών ιόντων προκαλεί τη μείωση της ταχύτητας αναγωγής του cDCE και κυρίως, του VC, αλλά δεν επηρεάζει την πραγμάτωση του τελικού σταδίου της διεργασίας. Όταν η δόση δότη ηλεκτρονίων κάλυπτε τις ανάγκες της αποχλωρίωσης, παρατηρήθηκε η πλήρης μετατροπή των χλωριωμένων αιθενίων σε αιθένιο μετά την πάροδο μεγάλης χρονικής διάρκειας. Η ύπαρξη του θειούχου σιδήρου υποβοηθά στην πραγματοποίηση των αναγωγικών αντιδράσεων με την παροχή ηλεκτρονίων αλλά η αναγωγική αποχλωρίωση με την προσθήκη του θειούχου σιδήρου ακολούθησε το βιολογικό μονοπάτι και όχι το αβιοτικό της β-απόσπασης, σε αντίθεση με τα ευρήματα της βιβλιογραφίας.