Search

Förorenad mark är ett problem som kan hota ekologiska värden samt skada människors hälsa. Det finns flera åtgärder för föroreningar både ex-situ och in-situ. På senare tid har användningen av nollvärt järn som in-situ åtgärd studerats, men har inte använts tidigare i Sverige. Denna studie innefattar ett pilotförök i fält där en in-situ injektering av nollvärt järn i nanostorlek (nZVI) i Hjältevad, Eksjö kommun. Där bedrev dåvarande Televerket en impregneringsanläggning för telefonstolpar där de använde koppar, krom och arsenik (CCA) som efter ett läckage i en lagringstank förorenade grundvattnet på platsen. Innan denna studie visade skak och kolonnförsök att tillsats av nZVI till jordprover från Hjältevad minskade koncentrationen av både total arsenik och arsenit med över 90 %. Syftet med pilotförsöket var att undersöka hur långt nZVI skulle spridas i akvifären och om arsenikhalten och grundvattenkemin påverkades på samma sätt av nZVI injekteringen som i labbförsöken. Dynamiska grundvattenprovtagningar utfördes innan behandlingen för att kunna karakterisera grundvattnet i försöksytan. I ett inledande försök uppskattades spridningen av en 5 g/L nZVI slurry med tillsatt 0,75 g/L polyakrylsyra som injekterades med direct push teknologi. Spridningen av en nZVI injektering undersöktes genom mätning av elektrisk konduktivitet samt genom att observera färgen på grundvattnet. En spridning av nZVI mellan 0,6 och 1,5 m observerades och influensradien ökade med djupet i försöksytan samt visar på större vertikal utbredning vid grundare djup. Preferentiellt flöde kunde ses och överlappande injekteringspunkter behövs för en heltäckande utbredning. Pilotförsöket omfattade fem injekteringspunkter som borrades med 2 m avstånd vid källtermen. Sex nya grundvattenrör installerades uppströms och nedströms injektionspunkterna. Vattenprover togs under 4 månader där grundvattenkemiska parametrar som pH, EH, total As, trevärd As, och Fe koncentrationer mättes. Arsenikhalten låg runt 1700 µg/L innan behandlingen och har inte minskat 4 månader efter injektering av nZVI. I grundvattenrören närmast injekteringspunkterna fanns en tendens till ökad totalhalt och andel arsenit. Möjliga orsaker diskuteras och en hypotes är att lägre temperatur i akvifären jämfört med labbförsök förklarar lägre reaktivitet för nZVI. Soil contamination poses ecological risks and enhances risks for human exposure to chemical in many areas of the world. Various ex-situ and in-situ soil remediation strategies have therefore been developed. The in-situ use of zero-valent iron sorbents is a relatively new strategy that has not yet been used in the field in Sweden. The current study involves a pilot study of an in-situ inejction of nano-scale zerovalent iron (nZVI) in a contaminated site in Hjältevad, Eksjö municipality. The former Swedish State-owned telephone compmnay operated a plant where telegraph poles were impregnated with chromated copper arsenate (CCA) that leaked into the groundwater following a tank rupture. Batch and column tests done prior to the current study in the lab showed that addition of nZVI to sediment sampled from the aquifer reduced the dissolved concentrations of total arsenic as well as arsenite with more than 90 %. The aim of this pilot test was therefore firstly to investigate to investigate whether the same reduction could be obtained in the field. Dynamic groundwater sampling was carried out before the pilot test to characterize hydrology and chemistry of the aquifer. A 5 g/L nZVI slurry was injected using direct push technology initially in one injection well to investigate spread of nZVI by measuring electrical conductivity and observing the color of the groundwater. The measured electrical conductivity and color observation showed a spread of nZVI between 0.6 and 1.5 m. The radius of influence increased with depth in the test zone and shows greater vertical spread at shallower depths. Preferential flow could be seen and overlapping injection points are thus needed for a complete coverage of the source zone. Five injection well were then drilled into the source zone at a distance of 2 m. New groundwater wells were installed downstream from the source zone where samples were taken over a period of 4 months in which chemical parameters such as pH, EH, total As, trivalent As, and Fe concentrations were measured. Arsenic concentrations were 1700 µg/L before the treatment and this concentration as well as other measured groundwater paramters did not decrease significantly during the 4 months monitoring period. In the groundwater wells closest to the injection points, the concentration of total and trivalent arsenic increased significantly. Possibly reasons are discussed and it is hypothesized that the lower aquifer temperature in the field comapred to the lab experiments may explain the lower nZVI reactivity.

Anorganisches Arsenit wurde sowohl durch die „International Agency for Research on Cancer“ (IARC) als auch durch die Senatskommission der DFG zur Prüfung gesundheitschädlicher Arbeitsstoffe (MAK-Komission) als Humankanzerogen eingestuft. Dennoch sind zum jetzigen Zeitpunkt die zugrunde liegenden Mechanismen nur unzureichend verstanden. Eine wesentliche Rolle wird der Metabolisierung von anorganischem Arsenit zu drei-und fünfwertigen methylierten bzw. Schwefel-konjugierten Verbindungen sowie deren Interaktion mit thiolhaltigen Molekülen zugeschrieben. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Bedeutung des Transkriptionsfaktors MTF-1 für die Aufnahme, Zytotoxizität und Genotoxizität von anorganischem Arsenit zu untersuchen. Modellhaft wurden hierfür embryonale Mausfibroblasten mit funktionellem MTF-1 (3T3) bzw. aus MTF-1-knockout Mäusen generierte defiziente Zellen (dko7) verwendet. Die Aufgabe von MTF-1 besteht in einer metallvermittelten Induktion der Metallothioneinbiosynthese. Das gewählte Modellsystem erfasst somit auch die Bedeutung dieser metallbindenden Proteine für die Aufnahme, Biotransformation und Zytotoxiziät von anorganischem Arsenit. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen mit Bezug auf die Zellzahl und die Koloniebildungsfähigkeit eine vergleichbare zytotoxische Wirkung von iAs3+ in beiden Zelllinien; bezogen auf die intrazellulär akkumulierten Mengen an Arsen erwiesen sich die MTF-1-defizienten Zellen jedoch als deutlich sensitiver. Die Untersuchungen zur Genotoxizität ergaben, dass es in beiden Mausfibroblastenlinien erst bei hohen Konzentrationen an anorganischem Arsenit zur Induktion von Strangbrüchen kommt. Im Vergleich war das Ausmaß der Schädigung größer in den MTF-1-defizienten Fibroblasten, im Einklang mit einer protektiven Funktion von MTF-1 gegenüber oxidativem Stress. Erfolgte eine Koinkubation mit Wasserstoffperoxid, so resultierte dies in der synergistischen Erhöhung der Anzahl an Strangbrüchen in den 3T3-Zellen bereits bei niedrigen mikromolaren Konzentrationen. Dieser Effekt wurde jedoch nicht in MTF-1-defizienten Fibroblasten beobachtet. In weiteren Versuchen soll geklärt werden, inwieweit diese erhöhte DNA-schädigende Wirkung auf eine regulatorische Funktion von MTF-1 auf die Entgiftung von Wasserstoffperoxid oder auf den Einfluss von DNA-Reparaturprozessen zurückzuführen ist.