Financial support for this research was provided by the Strategic Environmental Research and Development Program (SERDP ER-2338; Andrea Leeson, Program Manager). Michael Pound, Naval Facilities Engineering Command, Southwest provided logistical and site support for the project. Brian White, Erika Thompson and Richard Wong (CBI Federal Services, Inc) provided on-site logistical support, historical site perspective and relevant reports. Todd Wiedemeier (T.H. Wiedemeier &amp; Associates) provided documentation, discussion and historical site perspectives.

1. הכנה והתקנת השדה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש ציוד שדה צורך; משאבות, כוח (סוללות, שמש, שנאים, וכו &#39;), צינורות, גם כובעים, אבזרים, צלוחיות מדגם ובקבוקים, בדיקות (pH, אה, וכו&#39;) ומשאבות מתח נמוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם משאבות אוויר המופעל באמצעות סוללות. לקדוח חור לתוך דיור המשאבה (גודל 53) ונתב קטע קצר (3-5 &quot;) של 1/16&quot; צינורות גז-חדיר פלסטיק (עבור PFA למשל). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את כל המנות החיצוניות של המשאבה (סביב דיור הגומי הנמוך) עם איטום ימי ואחריו מעייל של איטום סיליקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ בדיקות משאבות על ידי נושב בעדינות בצינור הדיור תוך חסימת היצוא. בדוק דליפה חזותית. הערה: לחץ קל צריך להחזיק אם אין דליפת אוויר (איור 1).. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן בארות ניטור במידת הצורך (במחקר זה בארות קיימות שימשו - הוקרן ברחבי vadose: ממשק תהום) 18 </sup&gt;. הערה: גם אחד חייב להיות רקע היטב נציג מיקומו של האתר המזוהם - אך ללא זיהום נפט מבוסס ידוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבל נתוני דוגמנות תהום ראשוניים אם הם לא קיימים (מוליכות הידראוליות, נקבובי האקוויפר, צפיפות קרקע, תשואה מסוימת, שיפוע הידראולי, וכו &#39;) כמתואר 18. השתמש בנתונים אלה כדי לפתח אזור השפעה (זואי) מודל (אומדן של האזור הלכיד CO 2). הכן את המודל זואי כמתואר חומרים משלימים 18. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן CO 2 מלכודות בשקילה החוצה ~ 25 גרם NaOH והעברת בקבוק סרום 100 מיליליטר. כיסוי או בקבוק הסרום עם מחץ ו crimp בחוזקה. הכינו מלכודת עבור כל טוב אוסף (איור. 2), בתוספת שדה ריק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל דגימת תהום ראשונית לפי צורך כדי להשיג pH הראשונית, פחמן אורגני מומס ריכוזים (DIC) וריכוזי קטיון 10,18. מלאו 40 מ&quot;ל נדיפים אובקבוקון ניתוח ganic (VOA), מלמטה המניסקוס קמור עם מי התהום (מדגם באמצעות ביילר, משאבת peristaltic, או קו ריק), להוסיף 5 טיפות של תמיסת CuSO 4 רווי 19, מכסה הדוק (חייב להשתמש כמוסות מחצה) ובו סכום נמוך אמיץ ככל האפשר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח בקבוקונים נוספים עבור ניתוחים אחרים (ריכוזי מזהמים, למשל). השתמש בקבוקון unpreserved למדידת pH אם מטר אינו זמין בתחום. מכניסים למקרר והובלה למעבדה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתב את קווי החשמל (מסוגלים לשאת ~ 1 אמפר) על פני הקרקע או אמצעי נוח אחר זה טוב. להטביע משאבה שונה (ראה 1.2) ולוודא המשאבה מבצעית (אמור להיות מסוגל לשמוע את זה עובד). הערה: המשאבות יכולות להכיל 12 V אבל להשתמש במתח נמוך כדי לחסוך בצריכת חשמל (איור 3).. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בארות קאפ עם כובעים גם גז חזק שונים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להכין כובעים, שני לקדוח חורים (תרגיל גודל 53) דרך כובעים כדי בכושר בחוזקה 1/16 &quot;נתיבי גז. קווי גז הכביש שני דרך הכובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משוך קו אחד כך שהוא ינוח בסמיכות לשולחן מי התהום (איור. 4). להטביע אגוז חלד כבד בקצה כדי להכביד הקו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כביש בקו השני ממש מתחת הכובע (זה יהיה הקו בתמורת גז). מעיל משטחים וחוטים איטום עם גריז ואקום מספיק כדי לאסור כל חילופי האוויר. הדק על מכסה הבאר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתב את הצינורות הנמוכים לתוך כניסת המשאבה. כביש קו גז מהמשאבה מלכודת 2 CO (NaOH) באמצעות מחט מד 16 # דרך מחצה. כביש קו החזרה מהמלכודת (באמצעות מחט # 16 שני) אל קו הגז שהסתיים ממש מתחת הכובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המשאבה על ידי אספקת כוח ולאסוף לפחות כרכים גם 30 (זה תלוי בנפח של החלל-הראש גם. זה יכול להיות מחושב עם הרדיוס היטב (r) ומרחק מוערך שולחן התהום (L), כלומר, πr 2 ליטר). מחק את המלכודות הראשוניות (כדי לנקות את האמיץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור ולהחליף עם מלכודות טריות לפני איסוף CO ניסיוני 2 על-ידי משייכת המחטים מכל מחץ בקבוק של ומכניס אותם על מחצה הבקבוק החדש. הערת שעה ותאריך עבור מדליק משאבה. </li></ol></li></ol> 2. ניתוח מדגם ראשוני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למדוד דסק&quot;ש ידי coulometry 20: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת בשלושה עותקים 1 subsamples מ&quot;ל ל 40 מ&quot;ל בקבוקונים בסרום כתרים עם septa. לחומצה subsamples עם 1 מ&quot;ל 80% H 3 PO 4. Sparge עם זרם אוויר CO 2 -חינם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את זרם גז CO 2 התפתח שיחים עולים בקנה אחד עם Mg הרציף (CLO 4) 2 וג&#39;ל סיליקה (230-400 רשת, 60 א) מלכודות. הבועה זרם הגז לתא coulometric שבו assay colorimetric משמש לכמת CO 2. השתמש בחומרי ייחוס מאושרים לכייל מדידות 21. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לִמְדוֹדpH באמצעות מד pH מכויל סטנדרטי. מדוד pH שבאתר או על דגימות נשמרו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד הקטיונים המומסים על ידי כרומטוגרפיה יון: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Pipet 5 מ&quot;ל דגימות מי תהום unpreserved כדי autosampler מבחנות. בקבוקונים שווים והכניס autosampler מצמיד את כרומטוגרף יון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בעמודת קטיון הספציפי לניתוח 10,18. השתמש 20 מ&quot;מ חומצה methanesulfonic כמו eluent ותזרים chromatographic מוגדר ~ 0.7 מ&quot;ל דקות -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל פתרון המניות של 6 תקנים קטיון (המכיל Mg, Ca, Na, ו- K לכל הפחות) 0.5: 4.5, 1: 4, 2: 3, 3: 2, ו -4: 1 שימוש במים מטוהרים. הפעל תקנים אלו בתחילת הניתוח ואחרי 25 כל דגימות ידועות. הפעל מדגם שלוש פעמים (בשלושה עותקים). צור עקומת סטנדרט ידי התוויית ריכוז קטיון לעומת אזור השיא ויצירת רגרסיה ליניארית. ניתוח דגימות שדה בהתאם 10,18. </li></ol></li></ol> 3. למדוד CO 2 הפקהד מינרליזציה דרג באתר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר כשבועיים עד חודשיים (ישתנו ככל הנראה מאתר לאתר המבוססת על קצב חילוף החומרים של חיידקים באתרה), יפסיק את הספקת החשמל למשאבות ידי ניתוק אותם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור מלכודות גז ממוחזר, להסיר מחטים ולהחליף עם מלכודת &quot;טרי&quot; CO 2. מלכודות יציבות במשך אחסון לטווח ארוך אם אטום (cf איור. 3). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר מוכן לניתוח, לפזר כל unspent (מוצק) הנותרים NaOH ולהעביר את התוכן נוזל כולו למכשיר נפח להשיג נפח דילול. לקבוע את עוצמת הקול מלא (למשל 200 מ&quot;ל לפזר את NaOH הנותרים מלא) subsamples העברה (5-10 מ&quot;ל) ל 40 מ&quot;ל צלוחיות עם septa. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחומצה על ידי הזרקת 50% (v / v) חומצה זרחתית, sparge ולנתח את זרם הגז כתוצאה ידי coulometry (ראה 2.1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן ידני לחשב את שיעור הגבייה CO 2 על ידי קנה המידה של subsample אל volum כולודואר וכדי בזמן איסוף המידע (כלומר, X גרם CO 2 ליום). הפחת את תוכן CO 2 שדה ריק. לדוגמה, אם NaOH-נמס לגמרי הוא 200 מ&quot;ל, להכפיל subsample 10 מ&quot;ל ב -20 לשקף את ריכוז CO 2 בקטגוריה כולה. הערה: אם כי מדגם מיוצג 14 ימים של איסוף, שיעור הגבייה יהיה הריכוז המדורג CO 2 מחולק ל 14 ימים. מגרש את שיעור גביית CO 2 נגד ריכוז דסק&quot;ש הראשוני. אם אין התאמה, שיעור הגבייה הוא לא פונקציה הבלעדית של קינטיקה שיווי משקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת לתת דין וחשבון על קינטיקה שיווי משקל, ידני להפחית את שיעור הגבייה הנמוך משיעור אוסף של כל בארות אחרות בתקופת הדגימה. הערה: לדוגמה, אם שיעור הגבייה הנמוך ביותר היה 0.0001 מ&quot;ג ד -1, להפיק את בהנחה שמרנית כי זה מייצג אוסף שיווי משקל אך ורק ולחסר ערך עבור כל שיעורי גביית אחרים כדי להשיג ההדואר CO 2 ייצור שיעור עקב הידרדרות. השיעור המדורג הוא שיעור מינרליזציה פחמן האורגני (השמרני כפי השיעור הנמוך ביותר עשוי לכלול כמה מינרליזציה מזהם). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתח את הנותרים CO 2 על ידי Accelerator ספקטרומטריית מסה (AMS) כדי לקבוע את התוכן פחמן רדיואקטיבי 22. השתמש כ פחמן 1 מ&quot;ג לניתוח זה. קנה המידה של הזמן אוסף (ים) כדי לאסוף CO 2 מספיק. הפחת את תוכן פחמן רדיואקטיבי את השדה הריק ידי מאזן מסה (מדידת פחמן רדיואקטיבי מדורגת לסכום CO 2 בתחום ריק). הערה: לקבלת באתר הבדיקה המתוארת, 2 אוספים בשבוע היו יותר מאשר מספיק כדי להשיג 1 פחמן מ&quot;ג. </li></ol> דגם 4. אזור השפעה כדי לאמוד את היקף הקרקע שנדגמו עבור CO 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 23 MT3DMS יחד עם MODFLOW-2005 24 דרך ממשק ModelMuse 25 כדי לדמות דיפוזיה CO 2 ושיווי משקלהקשורים המסך היטב (וידאו 1). ההחלטה של ​​המודל היא 0.09 מ &#39;0.09 מ&#39; וזה שווה בערך החתך של הבאר נחשבת סביר להערכת זואי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הורד והתקן MODFLOW-2005 (http://water.usgs.gov/ogw/modflow/MODFLOW.html#downloads), MT3DMS (http://hydro.geo.ua.edu/mt3d/), ו ModelMuse (http : //water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/ModelMuse/ModelMuse.html). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גדר ModelMuse עם מיקום של תכנית MODFLOW. לשם כך, לחץ על &quot;מודל&quot; תפריט, ולאחר מכן בחר &quot;מיקומיתוכניות MOFLOW ...&quot;, ולאחר מכן צבע תכנית ספריית התקנת תכנית MODFLOW-2005: /bin/mf2005.exe. תחת שיח זה אותו הדבר, להגדיר ModelMuse עם מיקום של תכנית MT3DMS (ספריית התקנה: /bin/mt3dms5b.exe). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גדר חבילות MODFLOW תוכניות (בתוך ModelMuse). כדי לעשות זאת, בחר בתפריט &quot;דגם&quot;, ואז &quot;חבילות MODFLOW תוכניות ....&quot;. תחת &quot;זרימה&quot;, בחר LPF:4; שכבת אריזת זרימת נכס &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחת &quot;תנאי שפה,&quot; בחר &quot;ראש הוגדר,&quot; ולאחר מכן בחר CHD: Time-Variant הוגדרה-ראש חבילה &quot;בחר&quot; MT3DMS &quot;בחר&quot; BTN:... חבילה הכולל טיסה בסיסית &quot;קבעת את המינים הניידים ל- CO 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר אפשרויות MODFLOW בתוך ModelMuse. כדי לעשות זאת, בחר &quot;דגם&quot; בתפריט, ואז אפשרויות MODFLOW. בכרטיסייה &quot;אפשרויות&quot;, להגדיר יחידות מודל (מטרים, שעות, g (גרם)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גדר MODFLOW זמן על ידי בחירת תפריט &quot;דגם&quot;, ואז &quot;MODFLOW זמן.&quot; שימוש תקופת מתח אורך 360 יהיה בטווח הסימולציה עבור 15 ימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גדר נתוני MODFLOW סטים על ידי בחירת תפריט &quot;נתונים&quot;, בחרו &quot;מערכי נתונים.&quot; הזן נתונים מהאתר של עניין: הידרולוגיה (ערכי K ב 3 מימדים, Modflow ראש ראשוני, Modflow הוגדר ראש); MT3DMS: (סי מקדם דיפוזיה 2, CO ריכוז ראשוני 2, אורך Dispersivity). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Eמשתנה גלובלי dit. בחר בתפריט &quot;נתונים&quot;, בחר &quot;משתנה גלובלי.&quot; הזן את שיעור גביית 2 CO (מאתר) ואת ריכוז 2 הראשוני CO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סימולציה לרוץ. לחצו על החץ הירוק בסרגל הסמל העליון כדי להתחיל את הסימולציה. שמור קבצי קלט כאשר תתבקש לעשות זאת. סימולציה תפעל. אחרי הגלישה, יצוא MT3DMS קבצי קלט: בחר תפריט &quot;קובץ&quot;, ולאחר מכן &quot;ייצוא&quot; ואז MT3DMS קבצי קלט. סימולציה תגבש ונתוני יצוא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים ותוצאות מודל פלט. לחץ על הסמל צג על בר סמל. בחר את הסימולציה. ערכי גבול הפלט זואי ב X, Y ו- Z ציר הערה: מודל זה מייצג אזור השפעה לאיסוף CO 2 (פיתוח המודל המלא מתואר טופס דיווח זמין מהחומרים התומכים) 18. זואי, אשר מוגדר כנפח האקוויפר אשר ריכוז CO 2 של 95% או פחות, נראה סימטרי על שיפוע הידראולי,אשר טוען השפעה קטנה יחסית של תהליך advection עם השיפוע ההידראולי הקטן במהלך העונה היבשה. ניתוח נוסף מציין כי היקף האקוויפר עם כל דלדול CO 2 (כלומר, &lt;99%) ובמידות downgradient ארוך משמעותית. </li></ol></li></ol> 5. תוכן פחמן רדיואקטיבי זוג עם CO 2 הפקה דרג סולם כדי Volume (עם זואי) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת הגילאים פחמן רדיואקטיבי (במידת הצורך) כדי לכל בסימון mil שימוש בנוסחאות תקן 22. השתמש ערך פחמן רדיואקטיבי גם רקע בתור (NOM Δ 14 C) ידוע במשוואה (1). Δ 14 C נפט הוא יודע (-1000). השתמש הערך של הפרט עבור Δ 14 CO 2. לפתור עבור נפט חלק. (1) Δ 14 CO 2 = (Δ 14 C x נפט נפט שבריר) + [Δ 14 C NOM x (1 - חלקנפט)] </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכפל את הנפט שבר בשיעור מינרליזציה CO 2 (3.1) כדי לקבוע את שיעור מינרליזציה המזהם (כלומר, 50% x 1.0 מ&quot;ג ד -1 = 0.5 מ&quot;ג -1 המזהם פחמן ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחלקים את שיעור מינרליזציה מזהמים על פי היקף זואי מחושב ב (4) לקבוע mineralized מסת המזהם ליחידת זמן ליחידת נפח (כלומר, 0.05 מ&quot;ג C מ -3 ד -1). </li></ol>

<ol>
	<li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+bioremediation:+When+does+it+work.">In situ bioremediation: When does it work.</a> National Research Council. , 1-207 (1993).</li><li>Vangelas, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Summary Document of Workshops for Hanford, Oak Ridge and Savannah River Site as part of the Monitored Natural Attenuation and Enhanced Passive Remediation for Chlorinated Solvents - DOE Alternative Project for Technology Acceleration. , 1-89 (2003).</li><li>Wiedemeier, T. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Technical Protocol for Evaluating Natural Attenuation of Chlorinated Solvents in Ground Water. , 1-248 (1998).</li><li>Wilson, J. T., Kampbell, D. H., Ferrey, M., Estuestra, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Evaluation of the Protocol for Natural Attenuation of Chlorinated Solvents: Case Study at the Twin Cities Army Ammunition Plant. , 1-49 (2001).</li><li>Elsner, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+challenges+in+compound-specific+stable+isotope+analysis+of+environmental+organic+contaminants.">Current challenges in compound-specific stable isotope analysis of environmental organic contaminants.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 403 (9), 2471-2491 (2012).</li><li>Meckenstock, R. U., Griebler, C., Morasch, B., Richnow, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+isotope+fractionation+analysis+as+a+tool+to+monitor+biodegradation+in+contaminated+acquifers.">Stable isotope fractionation analysis as a tool to monitor biodegradation in contaminated acquifers.</a> Journal of Contaminant Hydrology. 75 (3-4), 215-255 (2004).</li><li>Kirtland, B. C., Aelion, C. M., Stone, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+in+situ+mineralization+of+recalcitrant+organic+compounds+in+vadose+zone+sediments+using+&#948;13C+and+&#916;14C+measurements.">Assessing in situ mineralization of recalcitrant organic compounds in vadose zone sediments using &#948;13C and &#916;14C measurements.</a> Journal of Contaminant Hydrology. 76 (1-2), 1-18 (2005).</li><li>Kirtland, B. C., Aelion, C. M., Stone, P. A., Hunkeler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotopic+and+Geochemical+Assessment+of+in+Situ+Biodegradation+of+Chlorinated+Hydrocarbons.">Isotopic and Geochemical Assessment of in Situ Biodegradation of Chlorinated Hydrocarbons.</a> Environmental Science and Technology. 37 (18), 4205-4212 (2003).</li><li>Aelion, C. M., Kirtland, B. C., Stone, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiocarbon+assessment+of+aerobic+petroleum+bioremediation+in+the+vadose+zone+and+groundwater+at+an+AS/SVE+site.">Radiocarbon assessment of aerobic petroleum bioremediation in the vadose zone and groundwater at an AS/SVE site.</a> Environmental Science and Technology. 31 (12), 3363-3370 (1997).</li><li>Boyd, T. J., Pound, M. J., Lohr, D., Coffin, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiocarbon-depleted+CO2+evidence+for+fuel+biodegradation+at+the+Naval+Air+Station+North+Island+(USA)+fuel+farm+site.">Radiocarbon-depleted CO2 evidence for fuel biodegradation at the Naval Air Station North Island (USA) fuel farm site.</a> Environmental Science: Processes &amp; Impacts. 15 (5), 912-918 (2013).</li><li>Coffin, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiocarbon+and+Stable+Carbon+Isotope+Analysis+to+Confirm+Petroleum+Natural+Attenuation+in+the+Vadose+Zone.">Radiocarbon and Stable Carbon Isotope Analysis to Confirm Petroleum Natural Attenuation in the Vadose Zone.</a> Environmental Forensics. 9 (1), 75-84 (2008).</li><li>Sihota, N. J., Ulrich Mayer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+vadose+zone+hydrocarbon+biodegradation+using+carbon+dioxide+effluxes,+isotopes,+and+reactive+transport+modeling.">Characterizing vadose zone hydrocarbon biodegradation using carbon dioxide effluxes, isotopes, and reactive transport modeling.</a> Vadose Zone Journal. 11, (2012).</li><li>Sihota, N. I., Singurindy, O., Mayer, K. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2-Efflux+Measurements+for+Evaluating+Source+Zone+Natural+Attenuation+Rates+in+a+Petroleum+Hydrocarbon+Contaminated+Aquifer.">CO2-Efflux Measurements for Evaluating Source Zone Natural Attenuation Rates in a Petroleum Hydrocarbon Contaminated Aquifer.</a> Environmental Science &amp; Technology. 45 (2), 482-488 (2011).</li><li>Norman, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+six+methods+for+measuring+soil-surface+carbon+dioxide+fluxes.">A comparison of six methods for measuring soil-surface carbon dioxide fluxes.</a> J. Geophys. Res. 102 (24), 28771-28777 (1997).</li><li>Amos, R. T., Mayer, K. U., Bekins, B. A., Delin, G. N., Williams, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+dissolved+and+vapor-phase+gases+to+investigate+methanogenic+degradation+of+petroleum+hydrocarbon+contamination+in+the+subsurface.">Use of dissolved and vapor-phase gases to investigate methanogenic degradation of petroleum hydrocarbon contamination in the subsurface.</a> Water Resources Research. 41 (2), 1-15 (2005).</li><li>Molins, S., Mayer, K. U., Amos, R. T., Bekins, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vadose+zone+attenuation+of+organic+compounds+at+a+crude+oil+spill+site+-+Interactions+between+biogeochemical+reactions+and+multicomponent+gas+transport.">Vadose zone attenuation of organic compounds at a crude oil spill site - Interactions between biogeochemical reactions and multicomponent gas transport.</a> Journal of Contaminant Hydrology. 112 (1-4), 15-29 (2010).</li><li>McCoy, K., Zimbron, J., Sale, T., Lyverse, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Natural+Losses+of+LNAPL+Using+CO2+Traps.">Measurement of Natural Losses of LNAPL Using CO2 Traps.</a> Groundwater. , (2014).</li><li>Boyd, T. J., Montgomery, M. T., Cuenca, R. H., Hagimoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+radiocarbon+and+CO2+flux+measurements+used+to+determine+in+situ+chlorinated+solvent+mineralization+rate.">Combined radiocarbon and CO2 flux measurements used to determine in situ chlorinated solvent mineralization rate.</a> Environmental Science: Processes &amp; Impacts. , (2015).</li><li>Winslow, S. D., Pepich, B. V., Bassett, M. V., Wendelken, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+inhibitors+for+US+EPA+drinking+water+methods+for+the+determination+of+organic+compounds.">Microbial inhibitors for US EPA drinking water methods for the determination of organic compounds.</a> Environmental Science and Technology. 35 (20), 4103-4110 (2001).</li><li>Johnson, K. M., Sieburth, J. M., Williams, P. J. l. B., Br&#228;ndstr&#246;m, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coulometric+total+carbon+dioxide+analysis+for+marine+studies:+Automation+and+Calibration.">Coulometric total carbon dioxide analysis for marine studies: Automation and Calibration.</a> Mar.Chem. 21 (2), 117-133 (1987).</li><li>Dickson, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standards+for+ocean+measurements.">Standards for ocean measurements.</a> Oceanography. 23 (3), 34-47 (2010).</li><li>Stuiver, M., Polach, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discussion:+Reporting+of+14C+Data.">Discussion: Reporting of 14C Data.</a> Radiocarbon. 19 (3), 355-363 (1977).</li><li>Zheng, C., Wang, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> MT3DMS: A modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; documentation and user's guide. , (1999).</li><li>Harbaugh, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> MODFLOW-2005, the US Geological Survey modular ground-water model: The ground-water flow process. , (2005).</li><li>Winston, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ground Water - Book 6. Vol. Techniques and Methods. , (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Semi-Annual Post-Closure Maintenance Report for Calendar Year 2011 Installation Restoration (IR) Program Site 2 (Old Spanish Bight Landfill), Site 4 (Public Works Salvage Yard), and Site 5, Unit 1 (Golf Course Landfill). , (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Annual Progress Report October 2010 to December 2011, Operable Unit 24. , (2012).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests

פרוטוקול מתואר שמטרתה לשלב מדידות קצב, מינרליזציה שיעור מן המזהם (ים) ו זואי לקבוע שפלה מזהמת כוללת של אתר. הרכיבים הקריטיים הם, מדידת CO 2 ייצור (מינרליזציה כאשר תקן) לאורך זמן, במקביל לאיסוף CO respired 2 בכמות מספקת (~ 1 מ&quot;ג) לניתוח פחמן רדיואקטיבי AMS מתן סכום נגזר שפלה מזהמת, ו, יצירת מודל זואי להתייחס בשבי CO 2 עד נפח של אדמה או מי תהום ידועה (או שניהם). המרכיבים העיקריים שלושה אלה משולבים להגיע חישוב הכולל בכל נקודת דגימה עבור כמות המזהם מושפל ליחידת נפח ליחידת זמן (GM -3 ד -1, למשל). קנה מידה של החישובים, באמצעות מדידות מופרדות חזרו וגיאוגרפית (בארות המשתרעות על אתר subsampled מעל בסקאלות זמן ארוכה יותר), יאפשר למנהלי אתר להעריך מרחבית temporדינמיקה שפלה אל ולהגיב בהתאם לרגולטורים ובעלי עניין. הפרוטוקול המתואר משתמש משאבות סירקולציה או דוגמים פסיביים פרוסים לטווח ארוך (אסטרטגיה בשלבי פיתוח) כדי ללכוד את ה- CO 2 מגז אמיץ היטב. הסיבה היא פי כמה וכמה. בראש ובראשונה, מספיק CO 2 יש לאסוף כדי להשיג מדידות פחמן רדיואקטיבי (~ 1 מ&quot;ג). שיעורי נשימה ניתן למדוד באמצעות קרקע משטח: מלכודות חילוף אוויר או על ידי שימוש במכשירי נשימת אדמה (תא שטף Licor למשל). שיטות אלה סובלים הצורך לאסוף CO מספיק אסינכרוני 2 לניתוח פחמן רדיואקטיבי - ובכך אולי הטיית המדידה. למשל, בתא שטף ניתן לבוש למדוד אדמה: אוויר CO 2 חליפין תוך התחשבות נהירה של אטמוספרי CO 2 17. אלא אם כן שיעורי נשימה הם גבוהים, מספיק CO 2 למדידות פחמן רדיואקטיבי לא יכול להיות לכוד. בבמקרה זה, ניתן לקחת דגימות ממדגמים גז קרקע גדולים או ממי תהום (עם DIC) 12. יתר על כן, מדידת שטף CO 2 על הקרקע: משטח אוויר כפוף זרם מן לרוחב האווירה לתא או מלכודת השטף. אמיץ גם דגימה &quot;מבודד&quot; האות לאזור של זיהום (בהתאם להתקנה גם במידה מסוימת) אבל מוסר כראוי מפני זרם אטמוספרי (ו- CO 14 המודרני שנוצר atmospherically 2). הקושי העיקרי הוא דגימה מן הבאר מבלי לפתוח אותו כדי לשנות מלכודות (עבור דגימה זמנית). באמצעות משאבות הסירקולציה המחודשת מאפשרת לאדם לטעום אמיץ היטב ולשנות CO 2 מלכודות במרווחי זמן קבועים מבלי לחשוף את מיקום מדגם 14 אטמוספרי CO 2. זה גם מאפשר לדגום CO 2 הניכר אשר לאחר מכן ניתן לנתח עבור שטף ותוכן פחמן רדיואקטיבי טבעי. ה- PR הסחרורotocol הוא לא בלי קושי. אחת הבעיות המרכזיות היא מסירת כוח מספיק כדי להפעיל משאבות ברציפות בתחום. לצורך הניסוי הראשוני (המתואר כאן), פאנלים סולאריים מסופק מספיק אנרגיה כדי להפעיל משאבות עבור כל תקופה של שבועיים. יומני מתח הראו כי לאחר מספר ימים, אנרגיה סולארית לא יכול לשמור על קשר עם הכוח הדרוש ומשאבות לא פעלו במשך כמה שעות בכל יום. זה לא היה מהותי דוגמנות השטף ואיסוף הכוללת, אך מדגיש את הקושי במתן חשמל בשפע לחומרה לשדה-פרסה. בשינה כרגע ריצה אוסף, כוח המשאבות הופרע על ידי צוותות קרקע לכסח בתחום גם ניטור. קווי חשמל מספר נותקו. אנו בוחנים כעת מלכודות CO 2 הפסיבי-לפרוס אמיץ אשר יכול להיות וריד לתוך הבאר לאחזר במועד מאוחר יותר עם נספג CO 2. ניתוח סיכון-תועלת מתנהל (את הסיכון בעיקר נגזר מצורך לפתוח את הראש היטב ולאפשר ב אטמוספרי14 CO 2). המגבלות העיקריות של הטכניקה הם לא להיות מסוגלים להבחין בין מקור הנשימה המדויק במערכות מזהם מעורבות ולא להיות מסוגל לתת דין וחשבון על מוצרים פגומי ביניים מבוססי פחמן (כלומר, DCE, VC, מתאן). למשל, באתר הנוכחי, היה זיהום פחמימני דלק היסטורי בנוסף זיהום CH. CHS כמעט נעשית אך ורק ממקורות נפט. באתר תיאר, CH הוא מבודד בעיקר באזור למד - תוך כמה נפט שיורית כנראה קיים לצפון. אין נפט נמצא בבארות שנדגמו עבור עבודה זו. עם זאת, באתר מזהם מעורב, שיעור מינרליזציה הכולל עשוי להיות קשה לקשור עוזר יחיד או מח&#39; של מזהמים. באמצעות שיטה זו, ניתן לכמת את שפלת CH המלאה (עד 2 CO). אם, פחמן מזהם מומר CH 4 (בתנאים אנאירוביים), את CH 4 עשוי להיות &amp; #34;. אבוד &quot;אם מפזרת הרחק זואי זה פחמן יומר סביר ל- CO 2 בתוך חלקי oxic באזור vadose אם זו אינה מתרחשת בתוך זואי, שיטת הדיווח לא תהווה אותו במקרה זה.. יכולה להיחשב, השיטה המתוארת אומד שמרני, אשר מנקודת מבט רגולטורית, רצוי. בנוסף, מודלי זואי אינם נטולי ודאות. סימולציות מבוססות על ערכים &quot;יחידים&quot; כגון נקבובי וצפיפות בתפזורת אשר נמדדים subsamples להניח להיות הומוגנית - אבל במציאות הם הטרוגניים בבית מקרו microscales מגבלה נתפסת עשויה להיות עלות ניתוח עבור פחמן רדיואקטיבי שפע טבעי (אשר יכול להיות כל כך כמו 600 $ לדגימה) האופי הסופי של המידע שנאספת גורם פחמן רדיואקטיבי.. העלות נמוכה מאוד במציאות. עם דגימות קולעות כמה, אפשר לקבוע אם תיקון משמעותי מתרחש. אם, למשל w הקשורים CO 2ה- i פלומה מזהמת הוא יחסית מדולדל פחמן רדיואקטיבי לאתר רקע 10. אתר עם pH הסביבה הנמוך (&gt; ~ 4.8) ואבן גיר ניכר (קאקו 3) עשוי להיות מועמד עני ליישום הטכניקה הזו. שכבות קרבונט עתיקות עשויות להתמוסס pH הנמוכים הטיה בניתוח. המשמעות של הטכניקה היא ניכר, כסוג מדידה יחיד (פחמן רדיואקטיבי שפע הטבעי) יכול מייד לשמש כדי לאשר בגיור באתרו של מזהם ל- CO 2. ניתוח זה הוא סופי. פחמן רדיואקטיבי לא יכול להיות מדולדל אלא דרך התפרקות רדיואקטיבית - שהוא קבוע למרות פיזית, כימי או שינוי ביולוגי של כל חומר מוצא. מדידות פחמן רדיואקטיבי סטטי (למשל DI 14 C) יכולות להתבצע על דגימות יצוו ולאשר באופן מיידי אם 14 C-מדולדל CO 2 הוא נפוץ באתר (המציין מינרליזציה מזהם עוררין ל- CO 2). Informa זהtion לבד הוא מאוד יקר למנהלי אתר כמו בלעדיו, הם נדרשים להשתמש קווי ראיות עקיפים רבים להסיק כי מינרליזציה המזהם מתרחש. אין מדידה בודדת אחרים יכולים לספק חיבור בטון בין מזהמים מבוססי פחמן פחמן המכיל CO 2 מיוצר באמצעות השפלה מוחלטת. יישומים עתידיים נערכים כיום שבו הקבוצה שלנו תגדל דגימת פתרון זמני להקיף שנה שלמה. על ידי איסוף CO 2, וקביעת מידת מינרליזציה (ים) על מידת המרחבי של האתר, נוכל לחדד מודלים שפלים מזהם לאורך זמן. מידע זה נחוץ באופן ביקורתי על ידי מנהלי האתר על מנת בצורה היעילה ביותר לנהל אתרים מזוהמים. בשימוש מוגבל, רגולטורים בשלושה אתרים שבם הטכניקה יושמה הכירו שיטות תוצאות סופיות. זה הוביל חיסכון בעלויות וכן סייע להדריך אלטע מתקנתrnatives.

עלויות הניקוי הסביבה מדהימים, עם אתרים מזוהמים רבים בארה&quot;ב ומחוצה לה. זה עושה אסטרטגיות טיפול ומעקב חדשניים חיוניות להשגת תגובה מלא (RC) מעמד (למשל, כל פעולה נוספת צורך) כלכלית. באופן מסורתי, קווי ראיות מתכנסות יש תימוכין ב bioremediation באתרו, מרת מזהם אביוטי, או צורות אחרות של הנחתה טבעית. קווים של ראיות לא יכולים לשמש בהחלט לאשר שפלה או לאסוף מידע קצב הידרדרות מזהם תחת בתנאים באתרו 1. איסוף מגוון רחב של נתונים כדי לחזות זמני משיקום (ים) פעמים רבות מומלצת, אולם חיבור בין נתונים אלה חסכוניים כדי לאשר תיקון לחלוטין כבר בעייתי 2-4. קבלת נתוני המודל הרעיוני אתר המציאותי והשלמים ביותר עם עלות קטנה ככל האפשר הנה מטרת אתר ניהול אולטימטיבית. יתר על כן, הרגולטור stakeholדרישות דר מייצגים נהגים נוספים לקבלת מידע עדכני ביותר, בעל ערך וחסכונית. זולות יחסית שיטות מסוגלות לספק הוכחות משכנעות שיעורי תחלופה מזהמים להציע את הערך הגבוה ביותר עבור עמידה ביעדי ניקוי. בגלל חתימות איזוטופי מאוד ברורות זמינות מזהמים מבוסס פחמן, האיזוטופים של פחמן יושמו לאחרונה להבנת תהליכי הנחתה מזהמות באתרי שדה 5-13. האיזוטופים של פחמן אורווה יכולה לשמש כדי לקבוע אם מקור הוא ניחות מבוסס על קינטיקה זיקוק ריילי (cf 5,6 לסקירות). מתודולוגיה זו, בעוד נוח, עשויה להיות מוגבלת כאשר מזהמים הם ממקורות מעורבים - או אינו מייצגים לשפוך isotopically-ייחודי &quot;החל&quot; (שממנו יחסי איזוטופ פחמן יציב ראשוניים ניתן לגזור). ניתוח פחמן רדיואקטיבי שפע טבעי מייצג אלטרנטיבה (ואולי משלימים) רח איזוטופיrategy למדידת שפלה מזהמת מבוסס פחמן ל- CO 2. דלקים וכימיקלים תעשייתיים נגזרים ממקורות נפט יהיו נטולים לחלוטין של 14 C ביחס עכשווי (רכיבה על אופניים פעילים) פחמן, אשר מכיל 14 C נוצר על ידי תגובות קרינה קוסמיות באטמוספרה. ניתוח פחמן רדיואקטיבי אינו כפוף חלוקה כמו ניתוח איזוטופ פחמן יציב, ו -14 C ריקבון לא השפיעו באופן משמעותי על ידי פיזיקליות, כימיות או תהליכים ביולוגיים. יתר על כן, 14 אות C - או היעדרה - בחומרים שמקורם נפט מופץ באופן שווה על פני הברכה המזהמת מה שהופך אותו נותב בליל מלא. הטכניקה המתוארת כאן מסתמכת על התצפית כי כל CO 2 מופק מזהם נגזר מאובנים יהיה נטול 14 C תוך CO 2 שנוצר מפני מיקרואורגניזמים המשפילים NOM יכיל כמויות-מדידים בקלות של 14 ג מדידה14 CO 2 גם מאפשר לקשר שפלת מזהם מלא ישירות (כלומר, מינרליזציה) למוצר סוף מזיק. 14 CO 2 ניתוח נעשה שימוש כדי לעקוב אחרי מוצרים פגומים מזהם מאובנים הנגזרים דלק 7-13. זאת בשל ההחלטה אנליטית בין חברי הסוף (מאובנים ועכשוויים) שהיא בערך 1,100 חלקה לאלף (‰). באופן כללי, מאיץ ספקטרומטריית מסה (AMS) משמשת כדי לפתור פחמן רדיואקטיבי שפע טבעי. האטמוספירה CO 2 (~ + 200 ‰) החיים ביומסה (~ + 150 ‰) ואת הנגזרות החומר האורגני בקרקע CO 2 (~ -200- + 100 ‰) הם כולם ברורים אנליטית מן הנגזרות מאובנים CO 2 (-1000 ‰). זאת בשל ההתפרקות המוחלטת של כל 14 C, אשר יש זמן מחצית חיים של בערך 6,000 שנים. דלקים וכימיקלים תעשייתיים נגזר ממקורות נפט, שהן מיליוני שנים יוסר אופניים פחם פעיליש, חתימת פחמן רדיואקטיבי ברורה (-1000 ‰ ≈ 0% מודרניות - כלומר אין זיהוי על AMS). המדידה היא פשוטה והן מבחינת זיהום מדגם, כמעט כל ההטיות הפוטנציאליות הן כלפי השמרני (זיהום מדגם עם CO המודרנית 2). למשל, CO אטמוספרי 2 נכנס מדגם יגדיל את חתימת איזוטופי פחמן רדיואקטיבי ובכך לגרום להמעיט את קצב ההידרדרות. CO 2 התפתח שפלה מזהמת מבוססת-דלק מאובנים יהיה נטול פחמן רדיואקטיבי. באתר ברקע ללא זיהום, CO 2 respired מחומר אורגני טבעי (NOM) יהיה מתאים לגיל אל NOM. בתוך הפלומה או בשולים, מזהמים שמקורם CO 2 יהיו 0% פחמן מודרני. CO 2 ממקורות NOM ו- CO 2 נגזר ממקורות מאובנים ניתן להבחין עם ערבוב שני מקצה חבר מודל 11. זה אפשרי ולכן estimate חלקם של הברכה CO 2 כולו (פחמן respired) המיוחסת המזהם. שימוש אך ורק שיעור זה, מאובן-פחמימנים או לחמצון כימי תעשייתי באתרי שדה אושר 7-13. חלקם של מזהמים אלו נבעו CO 2 לאחר מכן ניתן בשילוב עם שיעור מינרליזציה הכולל CO 2 (כל CO 2 שנאספו ליחידת זמן ונפח) כדי לקבוע את קצב מינרליזציה המזהם מהותי. בהנחת שיעור הנחתה זו תמשיך בתנאי אתר נתונים, אפשר אז להעריך זמן דרוש לסגירת אתר. טכניקות זמינות לקביעת אדמת אופק CO 2 ונתיבים עם שיטות שיש פעורות או סגור מערכת עיצובי 14. תאי שטף סגור מערכת ומודלי שטף הגז שמשו כדי לקבוע נשימה נטתה בקרקעות מזוהמות 12,13,15-17. במחקרים אלה, מדידות מרחבית קשורה ישירות עם פלומת מזהם ועם backgrouבאזורי nd הראו משופרים לפירוק מזהם אורגני. שיטות מידול שונות שמשו סולם מדידות שטף אנכיים נפח אתר. מטרת המחקר הנוכחי הייתה לפתח שיטות לאיסוף CO בשפע 2 לניתוח AMS (~ 1 מ&quot;ג) ללא השפעה מזיהום אטמוספרי CO 2 (בארות אטומות) תוך שימוש בשיעור האוסף לקבוע נשימה מזהמת. לבסוף, דוגמנות אזור השפעה (זואי) בסופו של דבר לטפס על המדידה 3 מימדים (נפח) ניתן להביא לקביעת פחמימנים כלוריים (CH) המרה על יחידה לפי נפח בסיס לכל יחידת זמן. זואי מאפשרת לקבוע כמה נפח מדידות נשימת פחמן רדיואקטיבי לקוחים. השיטה מורכבת של השמנה התפתחה CO 2 על ידי הסירקולציה מחודשת גז אמיץ גם דרך מלכודת NaOH, מדידת תוכן פחמן רדיואקטיבי של CO שנאסף 2, באמצעות מודל הסוף-חבר שנים עד לחלק את CO 2 שנאסף כדי מזהם אוריםג&#39;ין, אז קנה מידה של המדידה עד נפח מחושב על ידי מודל תהום באתר ספציפי. הגז האמיץ גם הוא ממוחזר כך שרק שיווי משקל מעבדת &quot;למשוך&quot; CO 2 מן זואי הסמוכה.

<table><tbody><tr><td>Air pump; Power Bubbles 12 V</td><td>Marine Metal</td><td>B-15</td><td></td></tr><tr><td>Marine Sealant</td><td>3M</td><td>5200</td><td>for sealing pumps</td></tr><tr><td>Silicone Sealant</td><td>Dap</td><td>08641</td><td>for sealing pumps</td></tr><tr><td>Tubing for gas recirculation</td><td>Mazzer</td><td>EFNPA2</td><td></td></tr><tr><td>Stopcocks (for gas lines)</td><td>Cole-Parmer</td><td>30600-09</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>Male Luer lock fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-45503-00</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>Female Luer lock fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-45500-00</td><td>for assembling gas lines</td></tr><tr><td>4&quot; Lockable J-Plug well cap</td><td>Dean Bennett Supply</td><td>NSN</td><td>2&quot; if smaller wells</td></tr><tr><td>HOBO 4-Channel Pulse Data Logger</td><td>Onset</td><td>UX120-017</td><td>Older model no longer available. Use to monitor pump operation</td></tr><tr><td>Serum bottles 100 ml (cs/144)</td><td>Fisher Scientific</td><td>33111-U</td><td>For CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; traps</td></tr><tr><td>Septa (pk/100)</td><td>Fisher Scientific</td><td>27201</td><td>For CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; traps</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Coulometry&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Anode solution</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-001</td><td></td></tr><tr><td>Cathode solution</td><td>UIC, Inc</td><td>CM300-002</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;For IC analysis&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dionex Filter Caps 5 ml 250/pk</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253179</td><td>Caps for IC</td></tr><tr><td>Dionex 5 ml vials, 250/pk</td><td>Fisher Scientific</td><td>NC9253178</td><td>Vials for IC</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;If using solar power&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Renogy Solar Panel kit(s)</td><td>Renogy&amp;nbsp;</td><td>KT2RNG-100D-1</td><td>Bundle provides 200 W</td></tr><tr><td>VMAX Solar Battery</td><td>VMAX</td><td>VMAX800S</td><td>For energy storage</td></tr></tbody></table>

measuring carbon-based contaminant mineralization using combined co2 flux and radiocarbon analyses

שיטה מתוארת המשתמשת בהיעדר פחמן רדיואקטיבי כימיקלים תעשייתיים ודלקים עשו ממקורות נפט אשר לעתים קרובות לזהם את הסביבה. אות פחמן רדיואקטיבי זה - או לייתר דיוק עדר אות - מופצת באופן שווה על פני ברכת מקור מזהמת (שלא כמו נותב מוסיף אותו) אינו מושפעת ביולוגי, כימי או תהליכים פיסיקליים (למשל, שיעור ההתפרקות רדיואקטיבית 14 C הוא משתנה). אם החומר מזהם נגזר מאובנים נפגע באופן מלא ל- CO 2, מוצר-סוף מזיק, כי CO 2 יכיל שום פחמן רדיואקטיבי. CO 2 שמקורם בחומר אורגני טבעי שפלה (NOM) ישקף את תוכן פחמן רדיואקטיבי NOM (בדרך כלל &lt;ישן 30,000 שנים). לאחר שקבל תוכן פחמן רדיואקטיבי ידוע NOM (רקע אתר), מודל ערבוב שני מקצה חבר יכול לשמש כדי לקבוע את ה- CO 2 נגזר ממקור מאובן במדגם תהום או גז קרקע נתון. צימוד pCO ercent 2 נגזר המזהם עם קצב הנשימה CO 2 מספקת אומדן של הסכום הכולל של המזהם מושפל ליחידת זמן. לבסוף, קביעת אזור השפעה (זואי) המייצג את הנפח שממנו באתר CO 2 נאספו מאפשר קביעת השפלה המזהמת ליחידה זמן ונפח. יחד עם אומדני מסת מזהם שלם, הרי בסופו של דבר יכולים לשמש כדי לחשב את זמן יציאת remediate או להשתמש בכל דרך אחרת על ידי מנהלי אתר לקבלת החלטות.

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses at JoVE.com

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time.

פחמן מבוסס מדידת מינרליזציה מזהם שימוש המשולב CO<sub&gt; 2</sub&gt; ניתוח שטף ו פחמן רדיואקטיבי

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

measuring-carbon-based-contaminant-mineralization-using-combined-co2

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Environment

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

11.6K Views.  US Naval Research Laboratory. A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time. 

Video: Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

מדידת שטפים של חומרים מזינים ומינרליים רעלים בצמחים עם חומרים רדיואקטיביים

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

מדידה של שטף גזי חממה מקרקעות חקלאיות באמצעות לשכות סטטי

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most experiments examine only two or a few levels of CA concentration and a single soil type, but if CA can be varied as a gradient from subambient to superambient concentrations on multiple soils, we can discern whether past ecosystem responses may continue linearly in the future and whether responses may vary across the landscape. The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility applies a 250 to 500 &#181;l L-1 CA gradient to Blackland prairie plant communities established on lysimeters containing clay, silty clay, and sandy soils. The gradient is created as photosynthesis by vegetation enclosed in in temperature-controlled chambers progressively depletes carbon dioxide from air flowing directionally through the chambers. Maintaining proper air flow rate, adequate photosynthetic capacity, and temperature control are critical to overcome the main limitations of the system, which are declining photosynthetic rates and increased water stress during summer. The facility is an economical alternative to other techniques of CA enrichment, successfully discerns the shape of ecosystem responses to subambient to superambient CA enrichment, and can be adapted to test for interactions of carbon dioxide with other greenhouse gases such as methane or ozone.

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

The Lysimeter Carbon Dioxide Gradient Facility creates a 250 to 500 &#181;l L-1 linear carbon dioxide gradient in temperature-controlled chambers housing grassland plant communities on clay, silty clay, and sandy soil monoliths. The facility is used to determine how past and future carbon dioxide levels affect grassland carbon cycling.

CO<sub&gt; 2</sub&gt; מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO<sub&gt; 2</sub&gt; העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in nutrient and gas cycles. After cores with intact sediment-water interfaces are collected, they are submerged in incubation tanks and kept under aerobic conditions at in situ temperatures. To initiate a time course of overlying water chemistry, cores are sealed without bubbles using a top cap with a suspended stirrer. Time courses of 4-7 sample points are used to determine the rate of sediment water exchange. Artificial illumination simulates day-time conditions for shallow photosynthetic sediments, and in conjunction with dark incubations can provide net exchanges on a daily basis. The net measurement of N2 is made possible by sampling a time course of dissolved gas concentrations, with high precision mass spectrometric analysis of N2:Ar ratios providing a means to measure N2 concentrations. We have successfully applied this approach to lakes, reservoirs, estuaries, wetlands and storm water ponds, and with care, this approach provides valuable information on biogeochemical balances in aquatic ecosystems.

The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

Here, we present small core incubations for the measurement of sediment-water gas and solute exchange. These will provide reliable measurements of sediment-water exchange that assess the role of sediment in influencing biological and biogeochemical processes in aquatic ecosystems.

Benthic Exchange של O<sub&gt; 2</sub&gt;, N<sub&gt; 2</sub&gt; וחומרים מזינים מומסים באמצעות קטנים Core incubations

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is highly sensitive to disturbance. It is also the primary substrate for soil microorganisms, which is fundamental to nutrient cycling. Due to these attributes, labile organic carbon (LOC) has been identified as an indicator parameter for soil health. Quantifying the turnover rate of LOC also aids in understanding changes in soil nutrient cycling processes. A sequential fumigation incubation method has been developed to estimate soil LOC and potential C turnover rate. The method requires fumigating soil samples and quantifying CO2-C respired during a 10 day incubation period over a series of fumigation-incubation cycles. Labile organic C and potential C turnover rate are then extrapolated from accumulated CO2 with a negative exponential model. Procedures for conducting this method are described.

Labile organic carbon (LOC) and the potential carbon turnover rate are sensitive indicators of changes in soil nutrient cycling processes. Details are provided for a method based on fumigating and incubating soil in a series of cycles and using the CO2 accumulated during the incubation periods to estimate these parameters.

הערכת פחמן אורגני יציב בקרקע שימוש סדרתית פומיגציה ונהלי דגירה

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Reservoir Condition Pore-scale Imaging of Multiple Fluid Phases Using X-ray Microtomography

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space of a carbonate rock at pressures and temperatures representative of typical formations used for CO2 storage. Chemical equilibrium between the CO2, brine and rock phases was maintained using a high pressure high temperature reactor, replicating conditions far away from the injection site. Fluid flow was controlled using high pressure high temperature syringe pumps. To maintain representative in-situ conditions within the micro-CT scanner a carbon fiber high pressure micro-CT coreholder was used. Diffusive CO2 exchange across the confining sleeve from the pore-space of the rock to the confining fluid was prevented by surrounding the core with a triple wrap of aluminum foil. Reconstructed brine contrast was modeled using a polychromatic x-ray source, and brine composition was chosen to maximize the three phase contrast between the two fluids and the rock. Flexible flow lines were used to reduce forces on the sample during image acquisition, potentially causing unwanted sample motion, a major shortcoming in previous techniques. An internal thermocouple, placed directly adjacent to the rock core, coupled with an external flexible heating wrap and a PID controller was used to maintain a constant temperature within the flow cell. Substantial amounts of CO2 were trapped, with a residual saturation of 0.203 &#177; 0.013, and the sizes of larger volume ganglia obey power law distributions, consistent with percolation theory.

We present a methodology for the imaging of multiple fluid phases at reservoir conditions by the use of x-ray microtomography. We show some representative results of capillary trapping in a carbonate rock sample.

הדמיה מאגר מצב נקבובי בקנה מידה של שלבי נוזלים מרובים באמצעות Microtomography X-ray

X-ray microtomography was used to image, at a resolution of 6.6 &#181;m, the pore-scale arrangement of residual carbon dioxide ganglia in the pore-space ...

Engineering

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonate (CaCO3) profiles. The objective is to describe a simple conceptual model and detailed protocol for repeatable field and laboratory measurements of these quantities. Here, accurate elevation is measured using a ground-based differential global positioning system (GPS); other data acquisition methods could be applied to the same basic method. Soil samples are collected from prescribed depth intervals and analyzed in the lab using an efficient and precise modified pressure-calcimeter method for quantitative analysis of inorganic carbon concentration. Standard statistical methods are applied to point data, and representative results show significant correlations between changes in soil surface layer CaCO3 and changes in elevation consistent with the conceptual model; CaCO3 generally decreased in depositional areas and increased in erosional areas. Maps are derived from point measurements of elevation and soil CaCO3 to aid analyses. A map of erosional and depositional patterns at the study site, a rain-fed winter wheat field cropped in alternating wheat-fallow strips, shows the interacting effects of water and wind erosion affected by management and topography. Alternative sampling methods and depth intervals are discussed and recommended for future work relating soil erosion and deposition to soil CaCO3.

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes in elevation are related to changes in near-surface soil carbonates. Repeatable methods for field and laboratory measurements of these quantities and data analysis methods are described here.

מדידה ומיפוי דפוסים של סחף אדמה ומשקעים הקשורים אדמה ריכוזים קרבונט תחת ניהול חקלאיים

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, this resolution provides records at the annual to decadal scale, at best. An extrusion method, using a calibrated, threaded-rod is presented here, which allows for millimeter-scale subsampling of aquatic sediment cores of varying diameters. Millimeter scale subsampling allows for sub-annual to monthly analysis of the sedimentary record, an order of magnitude higher than typical sampling schemes. The extruder consists of a 2 m aluminum frame and base, two core tube clamps, a threaded-rod, and a 1 m piston. The sediment core is placed above the piston and clamped to the frame. An acrylic sampling collar is affixed to the upper 5 cm of the core tube and provides a platform from which to extract sub-samples. The piston is rotated around the threaded-rod at calibrated intervals and gently pushes the sediment out the top of the core tube. The sediment is then isolated into the sampling collar and placed into an appropriate sampling vessel (e.g., jar or bag). This method also preserves the unconsolidated samples (i.e., high pore water content) at the surface, providing a consistent sampling volume. This mm scale extrusion method was applied to cores collected in the northern Gulf of Mexico following the Deepwater Horizon submarine oil release. Evidence suggests that it is necessary to sample at the mm scale to fully characterize events that occur on the monthly time-scale for continental slope sediments.

An extrusion method using a calibrated threaded-rod is presented, which allows for mm scale subsampling of aquatic sediment cores. Millimeter-scale sampling is necessary to fully characterize recent event stratigraphy in sediment records.

משקעי Core שחול שיטה ברזולוצית המילימטר בעזרת מכויל, הברגה-מוט

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

Chemistry

Sampling and Pretreatment of Tooth Enamel Carbonate for Stable Carbon and Oxygen Isotope Analysis

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and paleoenvironmental research from recent historical periods back to over 10 million years ago. Bulk approaches provide a representative sample for the period of enamel mineralization, while sequential samples within a tooth can track dietary and environmental changes during this period. While these methodologies have been widely applied and described in archaeology, ecology, and paleontology, there have been no explicit guidelines to aid in the selection of necessary lab equipment and to thoroughly describe detailed laboratory sampling and protocols. In this article, we document textually and visually, the entire process from sampling through pretreatment and diagenetic screening to make the methodology more widely available to researchers considering its application in a variety of laboratory settings.

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been used as a proxy for individual diet and environmental reconstruction. Here, we provide a detailed description and visual documentation of bulk and sequential tooth enamel sampling as well as pretreatment of archaeological and paleontological samples.

דגימה רעלני של זגוגית השן פחמתי פחמן יציב וניתוח איזוטופ החמצן

Stable carbon and oxygen isotope analysis of human and animal tooth enamel carbonate has been applied in paleodietary, paleoecological, and ...

Biochemistry

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem production, NEP), in non-typical ecosystems, on a currently reforested windthrow area in Poland. After a tornado event, a relatively narrow &#8220;corridor&#8221; was created within surviving forest stands, which complicates such kind of experiments. The application of other measuring techniques, such as the chamber method, is even more difficult under these circumstances, because especially at the beginning, fallen trees and in general great heterogeneity of the site provide a challenging platform to perform flux measurements and then to properly upscale obtained results. In comparison with standard EC measurements carried out in untouched forests, the case of windthrow areas requires special consideration when it comes to the site location and data analysis in order to ensure their representativeness. Therefore, here we present a protocol of real-time, continuous CO2 flux measurements at a dynamically changing, non-ideal EC site, which includes (1) site location and instrumentation setup, (2) flux computation, (3) rigorous data filtering and quality control, and (4) gap filling and net fluxes partitioning into CO2 respiration and absorption. The main advantage of the described methodology is that it provides a detailed description of the experimental setup and measurement performance from scratch, which can be applied to other spatially limited ecosystems. It can also be viewed as a list of recommendations on how to deal with unconventional site operation, providing a description for non-specialists. Obtained quality-checked, gap filled, half-hour values of net CO2, as well as absorption and respiration fluxes, can be finally aggregated into daily, monthly, seasonal or annual totals.

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

The presented protocol uses the eddy covariance method at non-typical locations, applicable to all types of short-canopy ecosystems with limited area, on a currently reforested windthrow site in Poland. Details of measuring site setup rules, flux calculations and quality control, and final result analysis, are described.

מדידות של CO2 פלוסים באתרים לא אידיאליים של אדי השונות המשותפת

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem ...

פחמן מבוסס מדידת מינרליזציה מזהם שימוש המשולב CO

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video