Demonstracija na terenu polimerom stabilizovanog aktivnog ugljena za in situ tretman podzemnih voda pogođenih per- i polifluoroalkil supstancama (PFAS)-.

 

 

Ova studija se fokusira na per- i polifluoroalkilne supstance (PFAS), klasu zagađivača koji su se pojavili od zabrinutosti u oblasti životne sredine u posljednjih nekoliko godina, sa posebnim naglaskom na efikasnoj i troškovno{1}}efikasnoj sanaciji PFAS-zagađenih podzemnih voda. Iako se tradicionalna tehnologija pumpi-i-treat (P&T) široko koristi, ona pati od nedostataka kao što su dugi ciklusi rada i visoki troškovi. Ova studija predlaže i potvrđuje tehnologiju sanacije na licu mjesta koja uključuje ubrizgavanje proizvoda koloidnog ugljika (CCP, polimer{8}}stabiliziranog aktivnog uglja), procjenjujući njegovu izvodljivost i efikasnost u tretiranju PFAS-zagađenih podzemnih voda putem laboratorijskih i terenskih Push{10} testova.

In the laboratory-scale aquifer model, researchers used PFAS-spiked synthetic groundwater and sediment collected from the field to observe PFAS removal efficiency after injecting CCP suspension. Results showed that the technology achieved a removal rate of 90.9% to 99.9% for six PFAS compounds, verifying its strong adsorption performance. Subsequent field Push-Pull tests were conducted at a U.S. Navy fire training area (a site with significant PFAS contamination), where approximately 1,900 liters of CCP suspension was injected into the underlying aquifer. Sampling and analysis were performed at 3 months and 10 months post-injection, revealing that the total PFAS concentration in groundwater decreased from >50.000 ng/L ispod granice detekcije, čime se postiže efikasnost uklanjanja do četiri reda veličine.

Nadalje, izvršena je ekonomska procjena koja je pokazala da ukupni trošak ove tehnologije tokom 20-godišnjeg operativnog perioda iznosi približno 1,47 miliona dolara, sa-dugoročnim operativnim troškovima manjim od polovine onih koji su povezani sa tradicionalnim P&T sistemima. Studija je također istraživala potencijalni rizik stvaranja nusproizvoda N-nitrozodimetilamina (NDMA) i predložila preventivne preporuke.

Sve u svemu, ova studija je prva koja je potvrdila efikasnost ubrizgavanja polimer-stabiliziranog aktivnog uglja (CCP) za sanaciju podzemnih voda kontaminiranih PFAS-u terenskim uslovima, demonstrirajući njen praktični potencijal za široku primjenu.
 

 

 

Slika 1. Panel A prikazuje koncentracije (ng/L) šest perfluoroalkilnih supstanci (PFBS, PFHxS, PFOS, PFHxA, PFHpA i PFOA) u uzorcima podzemne vode ekstrahovanim iz Port 7 jedinice vodonosnika tokom "pull" faze testa izvodljivosti push{2}}pull. Izvučeno je ukupno 200 mL podzemne vode, što čini 15,7% zapremine jedinice vodonosnika (1275 mL). Koncentracije PFAS u uzorcima mjerene su u intervalima od 10 mL.

 

Slika B prikazuje prosječne koncentracije PFAS u podzemnoj vodi jedinice akvifera prije push-pull testa, prosječne koncentracije PFAS u podzemnoj vodi ekstrahovane iz priključka 7 tokom "pull" faze testa i prosječnu efikasnost uklanjanja PFAS CCP push-test (%; desna vertikalna osa).





Slika 2. Ciljane koncentracije PFAS u uzorcima podzemne vode prikupljenim tokom "pull" faze demonstracije polja push{1}}. Tačka označena sa "0 L ekstrahirano" predstavlja koncentracije PFAS u području prije push{4}}testiranja. Dvije "pull" operacije su provedene nakon ubrizgavanja 1.900 litara CCP (5.000 mg/L polyDADMAC + 5, 000 mg/L PAC): prva operacija je izvedena 3 mjeseca nakon-injektiranja, sa 2.850 litara podzemne vode izvučeno; druga operacija je izvedena 10 mjeseci nakon-injektiranja, sa izvađenim 1.900 litara podzemne vode. Napomena: Na slici su prikazani samo PFAS otkriveni prije i nakon push{21}}pull testa.


 

 

Inovacija ove studije ogleda se u tri aspekta: tehničkom konceptu, eksperimentalnom dizajnu i praktičnoj validaciji.

Prvo, autori predlažu ideju korištenja polikationskog polimera (polyDADMAC) za stabilizaciju aktivnog ugljena u prahu (PAC) za formiranje injekcionog CCP sistema, rješavajući ograničenja tradicionalnog aktivnog uglja u podzemnim medijima kao što su prevelika veličina čestica, sklonost začepljenju i neravnomjerna distribucija. Ovaj sistem ne samo da održava stabilnu veličinu čestica (prosječno 225 nm) već također formira propusnu adsorptivnu barijeru (PAB) u vodonosniku, omogućavajući dugoročno-in{3}}hvatanje i imobilizaciju PFAS-a.

Drugo, u smislu inovacije eksperimentalnih metoda, studija kombinuje laboratorijsku simulaciju sa terenskim "push-pull" testiranjem. Prvi se koristi za optimizaciju formulacije, kontrolu veličine čestica i koncentracije, dok drugi provodi validaciju velikih-razmjera na stvarno kontaminiranom mjestu (područje za vatrogasnu obuku američke mornarice), uspostavljajući zatvorenu petlju od eksperimenta do primjene. Rezultati pokazuju da tehnologija postiže značajno smanjenje koncentracije PFAS-a na terenu od četiri{6}}reda--veličine, te održava izuzetno niske koncentracije 10 mjeseci nakon ubrizgavanja, pokazujući odličnu izdržljivost i stabilnost sistema.

Treće, studija provodi sistematsku procjenu troškova i rizika nusproizvoda, otkrivajući da su dugoročni-operativni troškovi CCP in{1}}tehnologije sanacije na licu mjesta više od 50% niži od P&T, što nudi ekonomske prednosti. U međuvremenu, autori primjećuju da poliDADMAC može stvarati NDMA pod određenim uvjetima, predlažući da se za pripremu suspenzija CCP izbjegavaju izvori vode koji-sadrže ili hloramin-, a testiranje prekursora NDMA treba izvršiti prije primjene na terenu. Ova rasprava o sigurnosti proširuje istraživanje od puke sanacije zagađenja do nivoa održivosti i kontrole rizika.

Ukratko, ova studija je prva koja je potvrdila izvodljivost i visoku efikasnost polimer-stabiliziranog aktivnog uglja in-metoda ubrizgavanja in situ u terenskim uslovima. On obezbjeđuje repliciran, jeftin-i održiv novi tehnički put za sanaciju podzemnih voda kontaminiranih PFAS-, postavljajući naučnu osnovu za buduću promociju i primjenu u složenim geološkim formacijama i širim scenarijima zagađenja.