MICROBIELE OMZETTING VAN HEXACHLOORBENZEEN IN LABORATORIUM- EN VELDGECONTAMINEERD SEDIMENT Aanleiding, opzet en analytische problemen Werkdocument nr. 92.092X RIZA Hoofdafdeling Algemeen Onderzoek Onderafdeling Milieuchemie Auteur: J. de Wolf Lelystad, juni 1992 Dil onderzoek is mede mogelijk gemaakt door financiering vanuit het Speerpuntprogramma Bodemonderzoek iprojectnr. 8979). SAMENVATTING In dit onderzoek is getracht een proefopzet te vinden, om een verschil te kunnen zien in snelheid van microbiele dechlorering van hexachloorbenzeen dat al enige tijd in sediment aanwezig is (enkele jaren) en hexachloorbenzeen dat in het laboratorium is toegevoegd. Het probleem bij dit experiment is echter het opwerken van de monsters. Met vloeistof-vloeistof-extractie worden de chloorbenzenen niet voldoende geextraheerd, met solid-phase-extraction worden hoge concentraties van hexachloorbenzeen in de bianco's gevonden, zodat de concentraties in de monsters erg varieren. Om dit experiment goed uit te kunnen voeren zal dan ook meer onderzoek gedaan moeten worden naar solid-phase-extraction, of er zal met een andere monsteropwerking gewerkt moeten worden. Deze alternatieven zullen echter zeer tijdrovend zijn. INHOUDSOPGAVE pag. 1. INLEIDING 1 2. OPZET VAN HET ONDERZOEK 2 3. THEORETISCHE 3 4. MATERIALEN EN METHODEN 4.1. Chemicalien en hulpstoffen 4.2. Voorbehandeling glaswerk 4.3. Voorschrift mediumbereiding 4.4. Analyse van de chloorbenzenen met vloeistof-vloeistof-extr. 4.5. Analyse van de chloorbenzenen met solid-phase-extraction 4.6. Kwantificering van chloorbenzenen 4.7. Kwantificering van de verhouding tussen 12CB's en 13CB's 4.8. Bepalen van de afbraak van natuurlijk en toegevoegd hexachloorbenzeen in slurries en de invloed van beenten 4 4 4 4 4 5 5 6 6 5. RESULTATEN EN DISCUSSIE 5.1. Adaptatie periode (A) 5.2. Normalisatie periode (B) 5.3. Experimentele periode (C) 5.3.1. Vloeistof-vloeistof-extractie 5.3.2. Solid-phase-extraction 8 8 8 9 9 9 5.4. Blanco bepalingen met solid-phase-extraction 9 6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN 10 7. LITERATUUR 11 Bijlage I. Bijlage II. Bijlage III. 12 13 14 Bijlage IV. Bijlage V. ACHTERGROND Gebruikte afkortingen en symbolen Overzicht behandelingen flessen Gehaltebepalingen van HCB met vloeistofvloeistof-extractie Resultaten SPE Basisgegevens afbraak hexachloorbenzeen 16 17 1. INLEIDING In de waterbodems van de grote rivieren worden relatief hoge gehalten aangetroffen van gechloreerde aromaten zoals chloorbenzenen (CB's), polychloorbifenylen (PCB's) en chlooranilinen. Uit laboratoriumonderzoek is in de afgelopen jaren naar voren gekomen dat gechloreerde aromaten onder anaerobe condities door micro-organismen kunnen worden omgezet [l,2,3,4].Het betreft een zogenaamde reductieve dechlorering, hierbij worden chlooratomen in het aromatisch molecuul vervangen door waterstofatomen. Doordat anaerobe condities overheersen in waterbodems, kan deze reactie van grote betekenis zijn voor de ontwikkelingen in de verontreinigingsgraad van waterbodems. In laboratoriumstudies blijken chloorbenzenen en PCB's na een zekere adaptatietijd relatief snel gedechloreerd te worden. Halfwaarde-tijden voor de dechlorering bij incubaties met sediment in het laboratorium varieren van enkele dagen tot een tiental weken [1,2,3,4]. Ofschoon informatie over microbiele dechlorering in het verontreinigd milieu zeer beperkt is, wijzen de schaarse gegevens op veel langzamer verlopende processen. Zo worden halfwaarde-tijden voor PCB's en hexachloorbenzeen in anaeroob sediment genoemd van circa 10 jaar [5,6]. Dit grote verschil in dechloreringssnelheid tussen laboratoriumstudies en veldstudies kan mogelijk een gevolg zijn van verschillen in de beschikbaarheid van chlooraromaten voor micro-organismen in beide systemen. In laboratoriumstudies wordt veelal gewerkt met schoon sediment waaraan chlooraromaten worden toegevoegd, meestal in een organisch oplosmiddel. Het verkregen sediment kan kortweg worden aangeduid als laboratoriumgecontamineerd sediment. De chlooraromaten in dit systeem kunnen beduidend beter beschikbaar zijn voor micro-organismen dan de verontreinigingen in de veldsituatie. Immers de verontreinigingen in waterbodems staan reeds lange tijd (jaren !) in contact met het sediment. Dit kan leiden tot incorporatie in de organische matrix van het sediment [7]. Inzicht in de relatie tussen enerzijds de beschikbaarheid ("mate van binding") van de verontreiniging en anderzijds de dechloreringssnelheid, kan van grote waarde zijn bij de vertaling van gegevens uit laboratoriumstudies naar de veldsituatie. In voorafgaand onderzoek is het verschil in desorptiekinetiek tussen laboratoriumgecontamineerd sediment en veldgecontamineerd sediment voor chloorbenzenen nader gekarakteriseerd [2]. In dit onderzoek zal gekeken worden naar de microbiele dechlorering van hexachloorbenzeen in slurries. Om onderscheid te kunnen maken tussen het hexachloorbenzeen dat al langere tijd in het sediment zit (en slecht beschikbaar is voor micro-organismen) en hexachloorbenzeen dat in het laboratorium wordt toegevoegd, zal er 13C-gelabeld hexachloorbenzeen (13HCB) gebruikt worden. Dit 13HCB is namelijk met behulp van GC-MS (gaschromatograaf met als detector een massaspectrometer) apart van veldgecontamineerd hexachloorbenzeen (12HCB) te bepalen. 2. OPZET VAN HET ONDERZOEK Het doel van het onderzoek is een relatie leggen tussen microbiele dechlorering van hexachloorbenzeen in veldgecontamineerd sediment en de microbiele dechlorering van hexachloorbenzeen in laboratoriumgecontamineerd sediment. Daartoe worden in veldgecontamineerd sediment en laboratoriumgecontamineerd sediment de concentraties aan chloorbenzenen gevolgd, om de snelheid van dechlorering te bepalen. Mogelijk is de dechlorerende activiteit van de oorspronkelijke anaerobe microbiele populatie in het sediment zeer laag. Dit zou tot gevolg hebben dat het experiment zeer lang gaat duren. Derhalve wordt eenzelfde reeks flessen ingezet met een bekende verrijkingsculcuur, die hexachloorbenzeen snel dechloreert. In dit rapport zal alleen ingegaan worden op de proefopzet en de analytische problemen die naar verloop van tijd tegengekomen zijn. 3. THEORETISCHE ACHTERGROND Hexachloorbenzeen (HCB) wordt onder anaerobe condities gedechloreerd via pentachloorbenzeen (QCB) tot andere chloorbenzenen 11,4.6]. Deze redurneve dechlorering vindt plaats zonder dat micro-organismen hexachloorbenzeen als koolstofbron gebruiken [4]. Dit wordt cometabolisme genoemd. De micro-organismen hebben in zo'n geval een andere stof nodig als koolstofbron (in dit experiment lactaat). Indien er sprake is van een hoge, stabiele biomassa en lage substraatconcentratie (HCB), dan is de microbiele dechlorering van hexachloorbenzeen goed te beschrijven met behulp van l'-orde reactiekinetiek. HCB > QCB (1) met k als eerste orde snelheidsconstante. De afname van HCB wordt gegeven door: d[ ^ C B ] = -k . [HCB] (2) Hieruit volgt dat: [HCB], = [HCB]0 . e u (3) met [HCB]0 en [HCB], als de concentraties HCB op tijdstip 0 en een tijdstip t. Uit de helling van het grafisch verband tussen In [HCB], vs. t volgt de snelheidsconstante k. Uit vergelijking (3) kan afgeleid worden dat de halfwaardetijd als volgt berekend kan worden: *-•¥• (4 > Hydrofobe verbindingen (zoals hexachloorbenzeen) zullen zich het aquatisch milieu veelal binden aan sediment, zwevend stof en opgeloste organische macromoleculen [7]. Deze binding kan alleen aan het oppervlak zijn (adsorptie) of opname in de structuur (absorptie). Algemeen wordt aanvaard dat gebonden microverontreinigingen niet beschikbaar zijn voor micro-organismen. Het is noodzakelijk dat de verontreinigingen vrij in oplossing komen (desorptie), voordat micro-organismen de verontreinigingen kunnen omzetten. Wanneer een microverontreiniging zich langere tijd (b.v. enkele jaren) in het sediment bevindt, zal deze zeer moeilijk beschikbaar zijn voor micro-organismen. Wanneer de contacttijd tussen microverontreiniging en sediment kort is, zal desorptie relatief eenvoudig zijn. 4. MATERIALEN EN METHODEN 4.1. Chemicalien en hulpstoffen Voor een lijst van de gebruikte chemicalien en hulpstoffen zie literatuur [4]. C-hexachloorbenzeen Cambridge Isotope Laboratories, 99% 13 4.2. Voorbehandeling glaswerk Al het glaswerk dient voor gebruik gereinigd te worden door 66n keer te wassen met een zeepoplossing, vervolgens drie keer spoelen met achtereenvolgens leidingwater, demi-water, milliQ-water en aceton en vervolgens drogen bij 105°C in een stoof. 4.3. Voorschrift mediumbereiding Het onderzoek wordt verricht aan de hand van batch-cultures, dat wil zeggen dat er flessen met medium gemaakt worden, waarbij in elke fles het hexachloorbenzeen omgezet en de concentratie van chloorbenzenen gemeten wordt. Het medium wordt gemaakt door 800 ml van een basismedium in een fles te brengen, waarbij eerst de zuurstof uit de fles verwijderd wordt door de fles met stikstof te flushen. Dit basismedium bevat een buffer (12 mM KH2P04/9 mM Na2HP04 met pH 7,0) en een redoxindicator (resazurine) welke roze kleurt wanneer er sporen zuurstof in de fles komen. Aan dit basismedium worden sporenelementen, zouten, vitaminen, een reductor (natriumsulfide) om de zuurstof te reduceren en natriumcarbonaat toegevoegd. Vervolgens wordt een koolstofbron (lactaat, 2 ml 60%-oplossing) en de te onderzoeken verontreiniging (in dit onderzoek hexachloorbenzeen, beginconcentratie in medium 20 Mg/l) toegevoegd. Tenslotte worden de micro-organismen toegevoegd, waarmee de eigenlijke incubatie begint (bij de helft van de flessen worden geen micro-organismen toegevoegd, omdat hier gekeken wordt naar de snelheid waarmee de natuurlijke populatie micro-organismen hexachloorbenzeen omzetten, zie bijlage II). Omdat in dit onderzoek sprake is van een anaerobe dechlorering dient er voor gezorgd te worden dat het uiteindelijke medium, zoals zich dat in de flessen bevindt, geen zuurstof bevat. Bovendien moet er steriel gewerkt worden, om te voorkomen dat andere bacterien in het medium kunnen komen. Voor een meer gedetailleerd voorschrift over anaerobe incubaties zie literatuur [8]. 4.4. Analyse van de chloorbenzenen m.b.v.vloeistof-vloeistof-extractie Extractie van de chloorbenzenen uit de slurries door direct te schudden met de extractievloeistof is overeenkomstig met de extractiewijze van watermonsters. Homogeniseer de slurrie in de flessen en steriliseer de vitonstop door wat ethanol op de stop te brengen en dit te verbranden. Als de ethanol verbrand is, breng dan zo snel mogelijk een steriele injectienaald door de stop en neem 10 ml monster uit de fles en breng dit in een gecallibreerde puntbuis. Voeg met een eppendorf pipet 2,00 ml isooctaan toe. Schud de puntbuizen gedurende twee uur op een schudmachine. Plaats de puntbuizen vervolgens een uur bij -20°C,zodat een scheiding tussen de water- en isooctaan fase plaats vindt. Analyseer de iso-octaan-fractie met behulp van de GC-ECD (gaschromatograaf met een electron capture detector) op de aanwezigheid van dc gechloreerde verbinding en bepaal de concentratie in de anaerobe vloeistofcultuur. Voor meer gedetailleerde informatie over de gaschromatografische analysemethode zie literatuur [4]. Vervolgens kan met GC-MS (gaschromatograaf met als detector een massaspectrometer) de verhouding tussen I2HCB en 13HCB en de respectievelijke dechloreringsprodukten bepaald worden. Omdat tijdens de mineralisatie van lactaat gassen gevormd worden (o.a. methaan), ontstaat er in de headspace een overdruk. In verband met explosiegevaar is het bij een te hoge druk noodzakelijk om de overdruk af te laten nemen. Wanneer tijdens het laten afnemen van de overdruk de gasproduktie gemeten wordt, kan bovendien een indruk van de microbiele activiteit verkregen worden. De gasproduktie kan gemeten worden door de overdruk in een met water gevulde, omgekeerde maatcylinder op te vangen. Dit gebeurt door een injectienaald met daaraan een slang in de fles te brengen. Om te voorkomen dat bij monstername niet-steriele en zuurstof-bevattende buitenlucht in de fles terecht komt, dient bij voorkeur enige overdruk in de fles gehandhaafd te blijven. Gestagneerde gasproduktie kan weer op gang worden gebracht door aceptisch 2,0 ml sterielgefiltreerde lactaatoplossing toe te voegen. 4.5. Analyse van de chloorbenzenen m.b.v.solid-phase-extraction Homogeniseer de slurrie in de flessen en steriliseer de vitonstop door wat ethanol op de stop te brengen en dit te verbranden. Als de ethanol verbrand is, breng dan zo snel mogelijk een steriele injectienaald door de stop en neem 10 ml monster uit de fles en breng dit in een hermetisch afsluitbare centrifugebuis (die al leeg gewogen is). Weeg vervolgens de gevulde centrifugebuis (gehaltebepaling gaat op gewichtsbasis). Voor de verdere analyse zie literatuur [9]. 4.6. Kwantificering van de chloorbenzenen Van de iso-octaan-fractie wordt 2 ul op een capillaire kolom geinjecteerd met als detector een ECD. De concentratie aan chloorbenzenen wordt bepaald aan de hand van een externe standaard methode. Deze externe standaard bevat circa 50 Mg/l aan dichloorbenzenen en 10 ug/1 aan hexachloorbenzeen, pentachloorbenzeen, tetrachloorbenzenen en trichloorbenzenen. Het piekoppervlak is niet lineair met de concentratie aan chloorbenzenen bij hoge concentraties door verzadiging van de ECD. Omdat bij een externe standaard methode uitgegaan wordt van een lineair verband tussen piekoppervlak en concentratie, zal bij concentraties die hoger liggen dan de concentratie van de externe standaard de berekende monsterconcentratie afwijken van de werkelijke concentratie. Bij een maximaal toelaatbare fout van 15% mag de monsterconcentratie niet meer dan een factor twee verschillen van de standaardconcentratie (bij de in dit experiment gebruikte ECD). Monsters met een hogere concentratie aan chloorbenzenen zullen daarom verdund worden. 4.7. Kwantificering van de verhouding tussen 12CB's en 13CB's Met behulp van GC-MS worden de monsters gemeten, om zo de verhouding tussen de chloorbenzenen die van nature in het sediment aanwezig zijn (,2CB's) en de chloorbenzenen die toegevoegd of vervormd zijn (13CB's). Het is in principe mogelijk om ook de absolute concentraties met behulp van GC-MS te bepalen, maar omdat de detectiegrenzen van de GC-MS hoger liggen dan die van GC-ECD, is het verstandiger om met de concentraties te werken die bepaald zijn met behulp van de GC-ECD. 4.8. Bepalen van de afbraak van natuurlijk en toegevoegd hexachloorbenzeen in slurries en de invloed van beenten Het totale onderzoek omvat in chronologische volgorde de volgende drie perioden: - A: Adaptatie periode. Om snel hexachloorbenzeen om te kunnen zetten, is het voor de bacterien noodzakelijk dat de relatief kleine ent voldoende tijd krijgt voor populatiegroei (adaptatietijd). Deze adaptatietijd is bij dit experiment uitgevoerd bij 25°C. Tijdens deze periode wordt de concentratie aan hexachloorbenzeen in enkele flessen elke week gemeten, om zo de voortgang in de afbraak van hexachloorbenzeen te volgen. Hierbij worden geen verdunningen gemaakt, omdat alleen de globale afname van hexachloorbenzeen gevolgd wordt. Wanneer het hexachloorbenzeen omgezet is, wordt de volgende periode opgestart. - B: Normalisatie periode. In deze periode wordt aan de media hexachloorbenzeen toegevoegd, weggezet bij 25 °C en vervolgens wordt er twee maal per dag de concentraties van hexachloorbenzeen gemeten. Uit de resultaten van dit experiment wordt voor elke fles afzonderlijk de correctiefactor van de eerste orde reactiesnelheidsconstante bepaald. Dit is noodzakelijk omdat de afbraak van hexachloorbenzeen in de verschillende flessen niet even snel gaat, ondanks dat de media vrijwel identiek zijn. Wanneer het hexachloorbenzeen omgezet is, wordt de eigenlijke experimentele periode opgestart. In de helft van de flessen wordt geen ent gebracht (zie bijlage II). Bij deze flessen wordt gekeken of de natuurlijke bacterie-populatie in staat is hexachloorbenzeen om te zetten. Deze flessen hebben daarom ook geen adaptatieen normalisatie-periode nodig. - C: Experimentele periode. Enkele flessen worden steriel gemaakt door 100 ml formaldehyde (37% zodat eindconcentratie ca. 4% is) toe te voegen. Vervolgens wordt de experimentele periode opgestart door aan de flessen 50 ml slurrie toe te voegen, hierbij wordt aan de helft van de flessen slurrie toegevoegd die alleen natuurlijk verontreinigd hexachloorbenzeen bevat (12HCB), de andere helft krijgt slurrie waaraan nog hexachloorbenzeen is toegevoegd (13HCB) (zie bijlage II). De slurries hebben dan een droge stof gehalte van circa 1 %. De flessen worden vervolgens in een klimaatkamer bij 20°C weggezet op een magneetroerder. In de flessen wordt met behulp van roerbonen het sediment in suspensie gehouden, door de magneetroerders op een rotatiesnelheid van circa 300 min"1 te zetten. Uit de flessen worden af en toe monsters genomen. 5. RESULTATEN EN DISCUSSIE 5.1. Adaptatie periode (A) Het hexachloorbenzeen is in de flessen na ca. 20 dagen omgezet, hierna is nog een keer hexachloorbenzeen toegevoegd, omdat er echter nog een aantal dagen tussen deze tijd en de start van de normalisatie-periode zou zitten, is opnieuw hexachloorbenzeen toegevoegd. De normalisatie-periode is 31 dagen na het begin van de adaptatieperiode ingezet. 5.2. Normalisatie periode (B) De dechlorerings-snelheidsconstanten zijn berekend door ln[HCB], uit te zetten tegen de tijd (zie pagina 3). Bij lage concentraties wordt de relatieve meetfout groot, zodat de berekende dechlorerings-snelheidsconstanten erg gaan afwijken van de werkelijke waarden. Daarom is voor elke fles het "beste aantal waarnemingen" geschat (zie tabel 1). Ondanks dat de flessen een vrijwel identiek medium bevatten, ontstaan toch verschillen in de afbraaksnelheden van hexachloorbenzeen. Hiervoor wordt geconigeerd door tijdens de normalisatie periode een correctie-factor (C) te bepalen (zie tabel 1). Hierbij is de correctie-factor voor de dechlorerings-snelheidsconstante van fles 1 op 1 gesteld. De gemiddelde dechlorerings-snelheidsconstante is 0,064 uur"1, dit komt overeen met een halfwaardetijd t1/S = 11 uur en is nagenoeg gelijk aan eerder gevonden halfwaardetijden voor deze cultuur [4,10]. De variantiecoefficient voor de dechlorerings-snelheidsconstanten is 12%, dit is voor een biologisch systeem zeer acceptabel. Tabel 1: Dechlorerings-snelheidsconstanten met enkele gegevens. (kj) van de normalisatie periode (B) fles nr. kd.B (uur1) r n C 1 0,06127 0,9938 6 1 2 0,05747 0,9952 7 0,9380 3 0,05581 0,9968 7 0,9109 4 0,07521 0,9898 6 1,2275 5 0,06543 0,9970 6 1,0679 6 0,07024 0.9966 6 1.1464 gemiddeld: k ^ = 0,064 ± 0,008 uur1 8 variantiecoefficient =12% 5.3. Experimentele periode (C) 5.3.1. Vloeistof-vloeistof-extractie In eerste instantie is gewerkt met vloeistof-vloeistof-extractie. Het blijkt echter dat dit voor slurries met een droge stof gehalte van ca. 1% niet toepasbaar is (zie figuren 1 t/m 4 van bijlage HI, hier zijn alleen de concentraties van hexachloorbenzeen gegeven, omdat anders, door hoge concentraties van bv. tetrachloorbenzenen, de details van het verloop van hexachloorbenzeen wegvalt). De chloorbenzenen die van nature in het sediment zaten, worden niet voldoende geextraheerd. Bovendien adsorbeert (en mogelijke na verloop van tijd absorbeert) het hexachloorbenzeen dat toegevoegd is, en de chloorbenzenen die zich daar uit vormen, langzaam aan (of in) het sediment. 5.3.2.Solid-phase-extraction Omdat met behulp van vloeistof-vloeistof-extractie geen goede resultaten werden behaalt, is overgestapt op solid-phase-extraction (SPE). Hierbij werden echter ook zeer vreemde resultaten gevonden (zie bijlage IV, veel vreemde variatie in de concentraties). Daarom is verder onderzoek gedaan naar de bepalingsmethode met SPE. 5.4. Blanco bepalingen met solid-phase-extraction Omdat de bepalingen met solid-phase-extraction grote spreidingen te zien geven, zijn enkele bianco's uitgevoerd (zie bijlage IV en V). Hieruit blijkt dat de gebruikte methode niet goed is, omdat sommige blanco's zeer hoge concentraties aan hexachloorbenzeen te zien geven (tot 55 ng HCB per ml iso-octaan). Na extractie van de reservoirs bleek dat deze gecontamineerd waren met HCB. Daarom zijn deze vervangen door capillairen, welke in de vloeistof hangen en vervolgens de vloeistof door de SPE-kolom zuigen. Vervolgens zijn enkele blanco's op verschillende manieren uitgevoerd. Hieruit bleek dat de centrifugebuizen vervuild waren met HCB. Vervolgens zijn weer enkele blanco's uitgevoerd met nieuwe centrifugebuizen. Er werden echter nog steeds concentraties aan HCB gevonden die varieerde van 0,6 tot 1,2 ng per ml iso-octaan. Deze concentraties zullen in de slurries nog voor 6 tot 12 Mg/kg droge stof bijdragen. Omdat de concentraties in het sediment laag zijn (ca. 40 Mg/kg droge stof voor de natuurlijke concentratie HCB), zal de bijdrage van de bianco aan deze bepaling zeer hoog zijn. 6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN Door problemen bij de analyse is vroegtijdig gestopt met het onderzoek. Er zal nog meer onderzoek gedaan moeten worden naar de manier waarop de monsters geexiiaheerd worden. Het zou met de methode kunnen, waarmee binnen het RIZA sedimentmonsters opgewerkt worden, maar deze methode kost echter veel tijd, zo zou een tijdstip ongeveer 5 werkdagen kosten, zodat er maar een tijdstip per week geanalyseerd kan worden. Dit zal voor de flessen met alleen HCB dat van nature in het sediment zit, geen probleem zijn. Tevens zou dit kunnen voor de flessen waarin geen ent toegevoegd is, maar voor de flessen met een toegevoegde ent en 13HCB zal deze meetfrequentie waarschijnlijk te laag zijn. Om toch met de vloeistof-vloeistof-extractie te kunnen werken is het misschien mogelijk om te werken met een slurrie welke een droge stof gehalte heeft die lager ligt dan 0,1%. Het nadeel is echter, dat de concentratie van hexachloorbenzeen dan veel lager ligt (of er moet een ander sediment gebruikt worden, met een hoge concentratie aan hexachloorbenzeen). Een betere methode is waarschijnlijk om de solid-phase-extraction te optimaliseren, zodat deze ook voor andere doeleinden te gebruiken is. Dit vergt echter weer enige tijd. 10 7. LITERATUUR [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Fathepure B.Z.,Tiedje J.M. & Boyd S.A. (1988) Reductive dechlorination of hexachlorobenzene to tri- and dichlorobenzenes in anaerobic sewage sludge, Appl. Environ. Microbiol. 54: 327-330. Quensen J.F. m , Tiedje J.M. 8c Boyd S.A. (1988) Reductive dechlorination of polychlorinated biphenyls by anaerobic microorganisms from sediments, Science 242: 752-754. Struijs J. & Rogers J.E. (1989) Reductive dehalogenation of dichloroanilines by anaerobic microorganisms in fresh and dichlorophenol-acclimated pond sediment, Appl. Environ. Microbiol. 55: 2527-2531. Dekker C.G.C. & Beurskens J.E.M. (1991) Anaerobe microbiele omzetting van hexachloorbenzeen in Ketelmeersediment; Isolatie van een microbiele mengpopulatie die chloorbenzenen reductief dechloreert, RIZA Lelystad, notanr. 91.089. Brown J.F. Jr & Wagner R.E. (1990) PCB movement, dechlorination and detoxication in the Acushnet estuary, Environ. Toxicol. Chem. 9: 1215-1233. Beurskens J.E.M.,Dekker C.G.C.Johkhoff J. & Pompstra L. (1992) Microbial dechlorination of hexachlorobenzene in a sedimentation area of the Rhine river, ter publicatie aangeboden bij Biogeochemistry. Chiou C.T., Lee J.F. & Boyd S.A. (1990) The surface area of soil organic matter, Environ. Sc. Technol. 24: 1164-1166. Dekker C.G.C. (1991) Voorschrift anaerobe incubaties, RIZA Lelystad. Dekker C.G.C. (1991) Bepaling van chloorbenzenen in sediment met behulp van de "Solid Phase Extraction" techniek (SPE), RIZA Lelystad, werkdocumentnr. 91.167X. Wolf J. de (1991) Temperatuursafhankelijkheid van de microbiele omzetting van hexachloorbenzeen, RIZA Lelystad, werkdocumentnr. 91.129X. 11 BIJLAGE I Gebruikte afkortingen en symbolen HCB = hexachloorbenzeen QCB = pentachloorbenzeen B - tetrachloorbenzeen TCB = tnchloorbenzeen DCB = dichloorbenzeen kj = dechlorerings snelheidsconstante tvi = half waarde tijd n = aantal waarnemingen C = correctiefactor voor verschil in flessen r = regressie correlatie coefficient 12 BIJLAGE H Overzicht behandelingen flessen 13 HCR ent steriel 1 + + - 2 + + - 3 + + + 4 - + - 5 - + - 6 - + + 7 + - - 8 + - - 9 + - + 10 - - - 11 - - - 12 - - + flesnr. Maken slurries: -514,96 gram sediment (bemonsterd 3-10-89; Ketelmeer Y004; gezeefd 500Mm 23-1-90 L. v.d. Velde) - aanvullen tot 1 liter - verdelen over twee kolven -aan een kolf 350M1 13HCB-standaard toevoegen (16,67 mg/l in methanol) - minimaal 24 uur laten roeren 13 BIJLAGE HI Gehaltebepalingen van HCB met vloeistof-vloeistof-extractie Figuur 1: Verloop in fles 1 van hexachloorbenzeen Figuur 2: Verloop in fles 4 van hexachloorbenzeen 14 met vloeistof-vloeistof-extractie met vloeistof-vloeistof-extractie Figuur 3: Verloop in fles 7 van hexachloorbenzeen met vloeistof-vloeistof-extractie 0.04 [- ? 0.O2 - Figuur 4: Verloop in fles 10 van hexachloorbenzeen met vloeistof-vloeistof-extractie 15 BIJLAGE FV Resultaten SPE Concentraties in slurries in Mg/kg droge stof. Kirs 1 Flw 2 Fle« 3 tijd (uren) 503.9 719,5 503,9 719,5 503.9 719.4 1.3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 1,3,5-TCB 1,2,4-TCB 1,2,3-TCB 1,2,3.5-TeCB 1,2,4,5-TeCB 1.2,3,4-TeCB QCB HCB 107,1 218,2 337,2 370,0 166,4 8,1 536,4 4,9 19,0 88,8 66.8 211,1 115,2 409,2 187,0 8,4 589,0 7,4 263 114,1 104,0 222,3 341,3 288,6 127,6 7,2 138,6 566,7 5,6 26.7 121,8 79,5 2384 128.8 3113 136,4 7,9 160.9 600,9 63 37,0 324,0 74,2 148,0 137.5 2273 114,0 8,2 180,4 536,6 4,6 21,0 266,5 53,4 188,5 883 217,9 102,8 6,9 174,1 470,7 7,1 31.2 794,0 lijd(uren) 503,9 743,9 503,9 719,4 503,9 719,4 1,3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1,2,3-TCB 1,2.3,5-TeCB l.:.4,5-TeCB 1,2,3,4-TeCB QCB HCB 90,2 200,4 288,1 229.7 99,2 6,4 1273 474,0 12,6 26,3 113,4 97,5 222,2 126.7 275,4 1233 7,8 163.8 566,5 6,0 37,9 243,2 108,3 222,3 38Z8 350.2 147,5 73 61,4 534,0 6.2 44.6 680,0 86,8 216,5 119,4 361,6 157,3 9,0 681,4 6,2 26,4 169,4 92,2 138,6 154.0 315,4 137,4 7,3 51,0 493,2 6,4 16,6 136,4 36,8 181.3 102,7 306.4 127,6 7,2 62,9 465,8 5.9 23.8 256.1 tijd (uren) 503.8 719,4 503.8 719.4 503,9 719,4 1.3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 1,3,5-TCB 1,2,4-TCB 1.23-TCB 1,233-TeCB 1,2,4,5-TeCB 1,23.4-TcCB QCB HCB 107,6 202,6 313.8 46.5 76,2 7,0 2,4 10.4 14,2 133 66.6 92.0 212,1 269,7 45,2 78,2 6,6 1,8 10.1 5.6 13,2 66,4 104.8 191,7 226.6 42.6 69.3 10.6 2,0 93 12,0 133 8X3 72,2 229,5 258.2 46,2 73,0 6,8 4,4 103 5,7 21,5 186,7 44,2 73,4 65,2 35,4 63,8 6,4 1.6 8,9 5,2 6,4 48.5 77.7 189.6 89.2 583 74.9 5.9 21,6 10.1 5,8 19,7 2203 tijd (uren) Fles LO 503,9 719,4 Fles 11 503,9 719,4 Fles 12 503,9 719,4 1.3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 13,5-TCB 1.2,4-TCB 1,23-TCB 1.233-TeCB 13,4.5-TeCB 1.23.4-TcCB QCB HCB 64,9 132,9 227,8 45.5 63.4 7,0 2,6 9,8 173 21.4 224.9 923 192.2 293.8 56.6 73,6 7,7 8,6 25.7 1H.2 62,4 843 783 36,9 74,4 7,9 1,7 7,1 24.8 6,0 196,1 Fles 4 Fles 5 Fles 7 Fles 6 Fles 8 74.6 207.1 102.6 43.2 81,4 63 23 11,1 5,6 11.9 35,3 16 Fles 9 51,8 180,7 81.0 40.2 68,2 5,7 2,4 9.2 5,4 10,3 36,6 89.1 175.7 943 63.9 72.3 53 2.4 10.6 53 11,4 52,7 BIJLAGE V Basisgegevens afbraak hexachloorbenzeen EXPERIMENT PERIODE A: (gegevens op diskette 'Dechlorerings-experiment', Bestand '\SYMPH\DECHLO_A.WRI') Concentraties aan chloorbenzenen in het medium in Mg/lFles 2 t - (dagen) 1,3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 133-TCB 1,233-TcCB 1,2,43-TeCB 1,2,3.4-TeCB QCB HCB Fles 3 l= (dagen) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 1,2,3-TCB 1,233-TcCB 1,2,43-TeCB 1,23.4-TeCB QCB HCB Fles 4 t « (dagen) 1,3-DCB 1,4-DCB 1.2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1,23-TCB 1,233-TeCB 1,2,43-TeCB 1,23.4-TeCB QCB HCB t= (dagen) 1.3DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1.233-TeCB 1,2,4,5-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB 0 7 14 21 0,88 138 1,60 035 1,03 1,78 0,53 1,40 0,65 - - - 1,19 0,59 0,79 - - 13,66 0,39 10,66 0 7 14 0.97 133 0,27 1.15 - - . 0,81 0,87 0,72 31 . - - 0,82 0,58 1,96 - - - 1,04 0,18 1,69 0,36 3,20 0,71 - - 2,48 1,98 0,19 4,08 - - 0,71 6,58 0,32 0,69 0,39 21 31 - - - - - 134 0.33 1,19 0,30 0,96 0,30 1,06 0,28 2.66 0,47 - - - 1.15 0.92 0,55 - - 14,88 0,44 10,36 0 7 14 3,43 2,63 . . 1,66 0,59 - - 0,16 1,60 0,21 3.98 - - 0,60 6,71 0,40 1,68 0,49 21 31 _ - - - - . - 1,71 0,36 139 0,44 0,99 0,19 130 0,29 3,08 0.61 - - - 1.27 0,80 0,64 - - 15,30 0,30 10,64 Fles 1 31 Fles 5 31 Fles 6 31 . - 1,08 - - 5,65 1,40 4.50 1,01 5.24 1,04 0,97 - - 0.19 1,79 0,27 3,96 - - 0,43 7,62 0,45 1.49 - - - - 0.28 3.18 0.21 3,93 0,22 3,91 - - - 0.10 0,28 0.28 0,22 17 EXPERIMENT PERIODE B: (gegevens op diskette 'Dechlorerings-experiment', Bestand '\SYMPH\DECHLO_B.WRI') Concentraties aan chloorbenzenen in het medium in ng/\. Flea l t= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1,23-TCB 1333-TeCB 1,2,43-TeCB 1,2,3.4-TeCB QCB HCB Fles 2 l= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1.23-TCB 1,233-TeCB 1,2,43-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB Fles 3 t= (uren) 1.3-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 1,33-TCB 1,2,4-TCB 1,23-TCB 1,23,5-TeCB 1,2,43-TeCB 1.2.3,4-TcCB QCB HCB 0,3 43 233 283 47,5 523 71,5 76,6 95,6 100.5 5,66 139 5,48 138 6,02 1,62 6,33 1.61 6,56 135 6,04 1.42 7,42 1.86 6,75 1,68 739 1,98 7,90 2,01 . . 6,71 7,96 3,06 9,63 3,24 10,18 3,05 10,73 2,64 9,64 2,08 10,71 1,66 9,59 1,17 9,68 11,01 20,74 1.51 16,86 1,58 6,12 1,17 4,65 1,22 0,84 0.29 0,21 0,14 0,13 0,3 4,5 23,5 28.5 47,5 523 713 76,6 95,6 100,5 4,10 0.67 4,13 0,90 4,17 0,82 437 0,81 4,72 0,90 4,51 0,84 5,17 0,90 4,88 0,81 5,42 1,06 5,52 0,87 2,12 7,84 22,17 2,83 8,04 132 18,73 4,96 10,35 5,15 1136 5,49 12,28 5.00 11,26 4.82 12.10 4.41 11,00 4,46 11,48 4,38 1137 1,66 7,05 1,29 5,27 1,52 . 1,01 . 0,43 . . . . 0,34 0,27 0,24 0,3 4.5 233 283 473 523 713 76,6 3,47 033 3,80 0,70 3,11 030 3.63 0,66 3,65 0,66 3,92 0,67 2,59 7,62 330 7,90 . 1,76 20,05 4,78 8,99 . 1,88 7,45 5.50 1139 . 1,69 5,92 5,43 11,06 . 5,56 1134 . . 1,27 23,22 1,66 18 4,44 0.82 4,25 0,68 _ 95.6 100,5 - - 5,04 0,94 4,78 0,82 5.36 4,79 5,13 4.78 11.99 1038 12.47 11,44 . . . . . . . . . . 0.49 039 0,29 0,27 Fles4 t » (uren) CB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1,23-TCB 1,233-TcCB 1,2,43-TeCB 1,23.4-TeCB QCB HCB Fles5 t= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 13-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1333-TeCB 1,2,43-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB nes 6 t= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 13.5-TCB 13,4-TCB 1,23-TCB 1,233-TcCB 1,2,43-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB 03 4,6 233 283 473 523 713 76,6 95.6 100,5 - - - - 29,60 21,90 - - - 16,84 3,83 0,67 3,40 0,69 4,06 1.41 4,19 0,78 3,01 0,78 3,05 0.64 5,11 0,89 4,63 0,97 5,39 0,97 3,15 0,48 2,18 737 2,54 6,79 537 10,60 5.57 12,10 4,07 8,89 3,83 8,28 4,87 1234 4,28 10,77 4,51 11,49 2,75 6,54 21.60 1.71 16,96 139 5,24 1,04 3,76 0,65 0,44 0.28 0,24 0,22 0,13 0,3 4,6 233 28,5 473 523 713 76,6 95,6 100,5 - 3,62 - - - - - 330 - - 4,46 1,00 4,23 1,11 4,99 1,25 4,88 1,16 4,82 1,17 5.36 130 6,22 132 4,77 1,00 6,99 1,69 6,72 1.45 8,09 137 6,96 4,14 1039 4,18 11,67 3,74 10.94 3.80 1137 3,14 11,97 233 8,63 232 1138 2,19 10,88 21,80 1,81 18,13 1,46 5,75 0,95 4.12 1,05 0,74 0,26 0,17 0.15 0,16 0,3 4,6 233 283 47,5 523 713 76,6 95.6 100,5 20,89 17,75 - - - - - - - - 4,75 1.00 0,48 539 2234 4,38 1,00 1,03 5,66 134 18.53 531 1,22 3,07 8.33 1,07 5,52 5,87 1,32 3.64 10,66 0,87 3,77 6.06 1.32 3,18 10,72 0,88 6.66 133 3.19 10.71 0.60 736 1,71 2.62 12,06 0.22 6,49 1.45 2,21 10,15 - 7,64 1,76 1.87 11,30 0,13 730 1,68 1,69 10,40 0,13 19 0,18 EXPERIMENT PERIODE C: Vloeistof-vloeistof-extracties (gegevens op diskette 'Dechlorerings-experiment', Bestand '\SYMPH\DECHLO_C.WRI') Concentraties in slurries in ngl\. Flesl t= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 13-DCB 133-TCB 13,4-TCB 1,23-TCB 1333-TeCB 13,43-TeCB 133,4-TeCB QCB HCB Fles 2 t= (uren) 1.3-DCB 1.4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1333-TeCB 1,2,43-TeCB 1.23.4-TeCB QCB HCB Fles 3 t= (uren) 13-DCB 1.4-DCB 1.2-DCB 133-TCB 1.2.4-TCB 1.23-TCB 1333-TeCB 13,43-TeCB 133.4-TeCB QCB HCB 0,6 26,8 743 168,0 216,0 341.4 . - . - . - . - . . • 1,60 7,46 2,13 5,82 1,25 4,47 0,94 1,97 0,43 1,71 039 1.27 0,32 - - - - . - 10,60 8,73 6,62 2,85 2,47 1.74 . - • - - . . 0,80 1.12 0,90 0,78 0,72 0.68 0,6 26,8 74.3 168,0 216,0 341.4 . - . - . - . - , . . - 5,72 1,15 233 14,81 4,27 0,69 3,40 033 0,79 2,23 037 0,72 139 036 0,73 1,22 0,26 - - - - - 2,21 10,57 1,75 8,25 0,99 5,02 0,70 337 035 2,49 - - - - - - 0,93 1,02 1.27 0.6 26,8 743 . - 1.29 135 1.17 168,0 216,0 341.4 3,21 230 0,54 4,87 0,97 1,47 3,90 0,76 3,14 0,68 2,79 2,64 0,57 2,86 535 2.46 2,42 034 2,85 12,93 2,49 10,09 2,10 733 1,68 5,58 1,46 538 1,49 4,57 1.27 133 1,73 208 237 0,03 233 1.11 20 Fles 4 t - (uren) 13-DCB 1,4-DCB 13-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1333-TeCB 13,4,5-TeCB 133,4-TeCB QCB HCB Fles 5 i= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 1,23-TCB 1,233-TcCB 1,2,4,5-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB Res 6 t=» (uren) 1.3-DCB 1.4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 1,23-TCB 1333-TeCB 1.2.43-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB 0,6 26,8 74,3 168,0 216,0 341,4 0,61 5.75 1,21 4,16 0,74 0,73 2,60 0,45 1,08 0,26 0,64 0,98 0,22 0,78 0,25 2,71 15,02 2,18 10,57 139 6,15 037 2,41 030 236 0,41 1,63 0,24 0,54 0,84 1,04 1,20 1,17 0,6 263 743 168,0 216,0 341,4 - - 0,64 2,83 0,62 1,39 0,35 0,67 1,29 0.31 0,70 1.08 0,33 536 2,62 2,61 2,08 7,01 1,83 0,65 4,24 0,81 - - 14,70 8,86 - - 0,15 0.35 032 0,62 0,72 0,70 0,6 26.8 743 168,0 216,0 341,4 . - . - . - . - . - . - 739 1,87 132 5,22 137 3,80 0,88 234 3,13 0,73 - - - • - 13,74 8,78 5,74 4,45 - - - - 0,10 0.48 0,72 1,00 138 0,62 0,19 2,04 0,27 21 3,16 2,35 0,59 330 - - 037 1,16 Fles 7 l » (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1333-TeCB 1,2,43-TeCB 123,4-TeCB QCB HCB Fles 8 1= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 13-DCB 133-TCB 13.4-TCB 1,23-TCB 1,233-TcCB 13,43-TeCB 123,4-TeCB QCB HCB Fles 9 l= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 12-DCB 133-TCB 13,4-TCB 1,23-TCB 1.233-TeCB 1.2,43-TeCB 1.23.4-TeCB QCB HCB 0,6 26,8 74,3 168,0 216,0 341,4 134 0,11 0,45 0,56 0,66 0,64 0,47 0,45 0,34 0,6 26,8 74,3 168,0 216.0 341.4 0,72 033 0,66 0,68 0,59 0,45 0,43 0,39 0.6 26,8 74,3 168.0 216.0 341,4 1,91 1.47 0,11 2,11 0,13 233 0,12 2,86 0,12 031 0,66 0,66 0,55 031 0,81 0,66 0,67 22 Fles 10 t = (uren) 13-DCB 1,4-DCB 13-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1333-TeCB 13,43-TeCB 133.4-TeCB QCB HCB Res 11 l= (uren) 13-DCB 1,4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 13,4-TCB 133-TCB 1,233-TeCB 1,2,43-TeCB 1,23.4-TeCB QCB HCB Fles 12 t= (uren) 13-DCB 1.4-DCB 1,2-DCB 133-TCB 1,2,4-TCB 133-TCB 1,233-TeCB 1.2.43-TeCB 1,23,4-TeCB QCB HCB 0.6 26£ 74,3 168,0 2160 341,4 0,08 0,07 0,05 0,09 0,11 0,11 0,6 26,8 743 168,0 216,0 341,4 034 0,08 0,08 0,08 0,07 0,11 0,09 0,6 26,8 74,3 168.0 216.0 341.4 2,06 0,14 2,16 0,12 2,89 0.13 0,24 030 0,20 0,16 0,25 0.19 23 EXPERIMENT PERIODE C: Solid-phase-extraction (gegevens op diskette 'Dechlorerings-experiment', Bestand '\SYMPH\SPE.WRI') tijdstip 503,9 uren tijdstip 719,4 uren droge slof (m/m%) inweeg isooctaan (ml) HCB-anaiyse inweeg 0*8-1) <g) isooctaan (ml) analyse (g) 1 1314 11,2022 0,928 14,047 11.1405 0.953 17.474 2 1.354 11.0553 1.021 17,811 11,1518 0.944 51,699 3 1.319 11.0567 0,927 41,933 11.0835 0.880 131,973 4 1,466 11.5698 0.942 20,472 10.9044 0.968 40365 5 1,277 11,7312 0,918 111,186 11.0455 0,875 27,372 6 1,274 11.5042 0,980 20.329 11.0826 0.867 41,576 7 1.380 11.3667 0,960 10.880 113803 0.956 10.824 8 1341 11.8561 0,968 15,508 11.2864 0.866 37.472 9 U08 11.6766 0.874 8.487 11.3187 0.941 34.750 10 1,424 11.2935 0.975 36,979 11.2394 0,918 6.131 11 1,339 11,5595 0.884 19,498 113082 0,902 6,153 12 1,261 11.6296 0,914 31.424 11.3169 0,963 7.811 Res nr. • .. - 24 l^gll BLANCO BEPALINGEN SOLID-PHASE-EXTRACTION (Gegevens op diskette 'Dechlorerings-experiment', Bestand '\SYMPH\SPE.WRI') Bij de volgende experimenten is er geen HCB gevonden: bianco iso-octaan bianco centrifugebuis 2 uur schudden met 5 ml iso-octaan extractie puntbuis 2 uur schudden met 5 ml iso-octaan bianco 10 ml pe indampen tot 1 ml + 1.5 ml iso-octaan indampen tot 1.0 ml reservoir 2 uur schudden met 10 ml iso-octaan (0.4- 11.6 ug/1 HCB) extractie punt van SPE-app. 1 uur schudden met 5 ml iso-octaan (0.6 ug/1 HCB) reservoir/ capillair schudden viton NaS03 GC (ug/1) O.lgds (ug/kg ds) 0.5gds (ug/kg ds) 1 r + - +• 2.355.2 23-552 4.6-110.4 2 c + - + 0.516.8 5-168 1.0-33.6 3 c - - - 0.170.19 1.7-1.9 0.34-0.38 4 c + + - 1.4 14 2.8 5 c + - - 9.9 99 19.8 6 c + 8 1.6 c - + + 0.8 7 + + 1.2 12 2.4 8 c - - - 0.8 8 1.6 9 c - - + 0.4 4 0.8 Er zijn vervolgens nog 12 blanco's uitgevoerd in nieuwe centrifugebuizen. De gevonden gehaltes varieren voor HCB dan van 0.55 tot 1.20 ug/1 (komt overeen met 5.5 tot 12.0 ug/kg ds bij een inname van 0.1 g ds.). 25
© Copyright 2024 ExpyDoc