In situ chemische oxidatie, aandachtpunten voor de uitvoering, monitoring/controles en evaluatie

Algemeen

In de onderzoeksfase is de verontreiniging in beeld gebracht. Er wordt een eerste inschatting gemaakt van de massa verontreiniging. Dit wordt bemoeilijkt door de heterogeniteit van de bodem en de heterogene verspreiding van de verontreiniging. Chloorkoolwaterstoffen komen bijvoorbeeld sterk gelaagd voor en ook het tot stand komen van de verontreiniging in het terrein veroorzaakt de nodige heterogeniteit. Om het effect van de behandeling met oxidatiemiddelen in de grond goed te kunnen meten zijn grote aantallen monsters nodig, mogelijk van grote diepte waardoor de monitoring een aanzienlijke kostenpost kan worden. Metingen in het grondwater via de injectiefilters en een aantal monitoringfilters en terugrekening naar een totaalgehalte in de bodem geeft wel een indicatief beeld. Maar op plaatsen waar natuurlijke organische stof is weggeoxideerd of waar residuair of puur product aanwezig was is een schatting van de verwijderde vracht lastig.

De concentraties in het grondwater kunnen kort na een behandeling plaatselijk zelfs hoger zijn dan bij het begin van de behandeling. De verhoging wordt veroorzaakt door mobilsatie van verontreiniging van de vaste fase omdat een deel van het organisch materiaal ook is geoxideerd, de verhoging van temperatuur, en verandering van grondwaterstroming. Deze vehoging wordt bij Fenton’s en ozon en ozon/peroxide ook veroorzaakt omdat de bodem door de gasontwikkeling flink geroerd is.

Geconcludeerd moet worden dat het opstellen van een massabalans moeilijk is; daarmee is ook het milieurendement van de behandeling soms moeilijk te bepalen omdat de vracht voorafgaande aan de sanering regelmatig te laag wordt ingeschat. Met name bij bronsaneringen is het echter wenselijker te werken met massabalansen dan dat de sanering beoordeeld wordt op de grondwaterconcentratie in individuele peilbuizen. Juist bij bronsaneringen kan het gebeuren dat een of meerdere peilbuizen hoge concentraties blijven houden.

Nulsituatie

Voorafgaand aan in situ oxidatie moet de nulsituatie vastgelegd worden, voor wat betreft de verontreiniging in grond en grondwater, eventuele afbraakproducten, metalen en algemene parameters zoals pH, geleidbaarheid, redoxtoestand, nitraat, sulfaat, chloride, CZV (DOC) en BZV. Zodat veranderingen in deze parameters tengevolge van de toepassing van een oxidatiemiddel kunnen worden waargenomen. Als een te behandelen locatie bebouwd is kan het van belang zijn vooraf de binnenlucht te monitoren op vluchtige verontreinigingen.

De locatie van monitoringsfilters dient zorgvuldig te worden gekozen, zo mogelijk gebaseerd op een conceptueel model van de verontreiniging. Monitoring dient te gebeuren zowel bovenstrooms als benedenstrooms van het te saneren gebied. Verder is het van belang voor de verschillende analyses in grondwater een weloverwogen keus te maken voor gefiltreerde dan wel niet gefiltreerde monsters. Waar het meten van chemische afbraak het doel van bemonstering en analyse is, is het van belang de oxidatiereaktie in de monsterfles te stoppen. Dit kan door het toevoegen van een, voor elk oxidatiemiddel specifieke reductor. Doel van de metingen is het vaststellen van het gehalte in situ, niet het gehalte dat uiteindelijk resulteert na een doorgezette oxidatiereactie in het monsterflesje.

Tijdens de sanering

Monitoring tijdens de oxidatie is vooral gericht op het volgen van het proces en heeft tevens veiligheidsaspecten. Bij de toepassing van ISCO middels Fenton's reagens bestaat de monitoring uit:

• in het injectiefilter de concentratie oxidatiemiddel, pH, temperatuur en druk, geïnjecteerde volumes
• controle van het invloedgebied door metingen in het grondwater van temperaturen, opgeloste zuurstof, gehalten aan verontreinigingen, (gemobiliseerde) metalen, oorspronkelijk aanwezig als sulfide of gebonden in organische stof, opgeloste organische stof, elektrische geleidbaarheid, zuurgraad en redoxpotentiaal
• gehalten aan verontreinigingen in bodemlucht, zuurstof en kooldioxide. Bij de toepassing van peroxide in hoge concentraties op sterk met brandstoffen verontreinigde bodem en grondwater moet de lucht in gebouwen boven de verontreiniging worden gecontroleerd op de aanwezigheid van vluchtige verontreinigingen en de LEL moet met regelmaat worden gemeten

Als permanganaat wordt toegepast wordt naast bovenstaande van toepassing zijnde parameters ook gemonitord op de aanwezigheid van dispers MnO2 en op de kleur van het grondwater. De paarse kleur van permanganaat is een snelle tracer van de verpreiding van het oxidatiemiddel. In het veld is de concentratie ook semi-kwantitatief goed te bepalen.. Doorgaans moet voor een vlotte oxidatie meer dan 50 mg/l permanganaat aanwezig zijn.

Bij de toepassing van ozon en ozon/peroxide wordt gecontroleerd, naast de van toepassing zijnde parameters die hierboven worden genoemd, ook op de aanwezigheid van ozongas in de (bodem)lucht en op zuurstof, kooldioxide en eventuele gestripte verontreinigingen.

Veel metingen gebeuren bij voorkeur in het veld, waarbij de metingen worden gevalideerd met enkele parallelle metingen in het laboratorium.

Bij de injectie van vloeistoffen in de bodem kunnen de concentraties aan verontreiniging sterk afnemen doordat verontreinigd grondwater door de geïnjecteerde oplossing wordt verplaatst. Daar staat tegenover dat plaatselijk de concentraties hierdoor ook kunnen toenemen.

Eindcontrole

Eindcontrole van het saneringsresultaat van in situ chemische oxidatie dient te gebeuren tenminste enkele dagen na de laatste injectieronde en aansluitend eens per kwartaal tot één - of meerdere jaren na beëindiging van de laatste injectie.Grond en grondwater moeten na de behandeling weer tot evenwicht komen, voordat bepaald kan worden hoe effectief de behandeling is geweest. Hier is tijd mee gemoeid. De behandelde bodem dient een aantal keren met niet beïnvloed grondwater te worden doorstroomd. De monitoring is om te kunnen vaststellen of de verontreiniging in het grondwater niet 'terug komt', zogenaamde nalevering of rebound-effect. Afhankelijk van dat wat is vastgelegd in het nazorgplan kan worden gesteld dat als concentraties aan verontreiniging in het grondwater significant stijgen in twee opeenvolgende bemonsteringen, dat er mogelijk sprake is van 'rebound'. Nalevering treedt op omdat verontreiniging na sanering achter kan blijven in de kleinere poriën in de bodem of in in bijvoorbeeld kleiige en/of venig laagjes die aanwezig zijn.

Na beëindiging van de oxidatiereacties, kan er nog zuurstof over zijn waardoor in principe een verdere afname van de gehalten op kan treden langs biologische weg, als de verontreiniging zich leent voor verdere aërobe biologische afbraak. Afhankelijk van de natuurlijke situatie moet worden beoordeeld of voor een verdere natuurlijke biologische anaërobe afbraak de condities moeten worden aangepast door de injectie van substraat,zoals bijvoorbeeld soja-olie om een anaërobe situatie te creëren.