Hoe kwantificeer je de afbraak van verontreiniging in aquifers?

Grondwater is een belangrijke bron voor onze samenleving en ecosystemen. Verontreiniging door industrie, landbouw, afvalbeheer enzovoort brengt dus grote risico's met zich mee als deze niet worden afgebroken. Om deze grondwaterverontreinigingen in kaart te brengen worden isotopenanalyses gebruikt. Dit is een krachtig hulpmiddel voor het begrijpen van natuurlijke afbraakprocessen die in de aquifers plaatsvinden.  Dit artikel onderzoekt het belang van isotopenanalyse bij het bestuderen van grondwaterverontreinigingen en hoe deze analyses bijdragen aan ons begrip van het natuurlijke afbraakpotentieel. 

Wat is isotopenanalyse?

Isotopen zijn atomen van hetzelfde element die een verschillende massa hebben door een verschillend aantal neutronen. Sommige isotopen zijn stabiel, terwijl andere radioactief zijn en na verloop van tijd vervallen. Bij isotopenanalyse wordt de abundantie van specifieke isotopen in een staal gemeten en vergeleken met bekende standaarden of referenties. In de context van grondwaterverontreiniging bieden isotopen unieke patronen die licht werpen op de oorsprong, verspreiding en transformatie van verontreinigingen.

Hoe is dit relevant voor het kwantificeren van natuurlijke afbraak?

Isotopenanalyse helpt bij het traceren van de verspreiding van grondwaterverontreiniging. Isotopische verhoudingen veranderen als verontreinigingen verschillende fysische, chemische en biologische processen ondergaan tijdens hun migratie door de ondergrond. Het monitoren van isotopische veranderingen langs grondwaterstroomtrajecten levert waardevolle inzichten op in afbraakmechanismen, zoals verdunning, adsorptie, biologische afbraak en vervluchtiging. Deze informatie stelt in staat om de mate van natuurlijke afbraak te bepalen.

Isotopenanalyse van grondwaterverontreinigingen biedt talloze voordelen voor saneringsstrategieën en duurzaam waterbeheer. Door de natuurlijke afbraakprocessen te begrijpen, kunnen besluitvormers de sanering optimaliseren en dure technische ingrepen tot een minimum beperken. Isotopenanalyse levert essentiële informatie voor het evalueren van de potentiële natuurlijke afbraak of bioremediatietechnieken, waarbij gebruik wordt gemaakt van natuurlijke processen om verontreiniging te verminderen.

Verder kan het gebruik van stabiele isotopen als tracers helpen bij het identificeren van preferentiële stromingstrajecten, het begrijpen van grondwateraanvulmechanismes en het afbakenen van risicozones binnen aquifers. Deze kennis kan als leidraad dienen voor de implementatie van gerichte monitoringprogramma's en proactieve maatregelen ter voorkoming van verontreiniging vergemakkelijken.

Hoe kun je dit meten?

Samen met Isodetect en Cornet & Renard, is een nieuwe meettool ontwikkeld. IsoFLUX is gelanceerd voor tijdsgeïntegreerde en zeer gevoelige isotopenanalyse van grondwaterverontreinigingen, met het oog op:

• betere grondwaterkwaliteit
• risicobeoordeling door inzicht in de dynamiek van verontreinigingspluimen
• robuustere conceptuele sitemodellen om te beslissen over saneringsmaatregelen
• identificatie van verontreinigingsbronnen en vaststelling van saneringsverantwoordelijkheid
• opvolging van effectiviteit van saneringen

Welke voordelen biedt IsoFLUX?

IsoFLUX levert informatie die niet kan worden verkregen via traditionele grondwatermetingen en -analyses. De technologie biedt een uitgebreider inzicht in de verspreiding en afbraak van grondwaterverontreiniging.

IsoFLUX levert zeer gevoelige en nauwkeurige fluxschattingen en CSIA van verontreinigingen in het grondwater, zoals BTEX, gechloreerde solventen en pesticiden (bijv. fenoxyzuren, desphenylchloridazon).

Batch- en dynamische labtesten lieten een nauwkeurige isotopenanalyse zien die aanzienlijk lagere detectieniveaus bereikte in vergelijking met traditionele sampling procedures.

De testen in het veld, met verontreiniging van BTEX, CVOC en pesticiden (2,4-dichloorprop), waren succesvol.

Interpretatieschema's die gebruik maken van de verkregen flux- en CSIA-gegevens vormen een aanvulling op de IsoFLUX-benadering die een zinvolle en solide beoordeling van het gedrag van de verontreiniging en kwantificering van de degradatie mogelijk maakt.

Dit project is gefinancierd door het gezamenlijk programma Eurostars-2 met cofinanciering van het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie.