Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Reactieve schermen, principe van de techniek, ijzerscherm chemische reacties

Met het grondwater meegevoerde verontreiniging komt in contact met ijzer waar het met water en ijzer reageert. De reactie kan worden gezien als normale corrosie waarbij ijzer reageert met water onder de vorming van ijzeroxide en waterstof en waarbij het gevormde waterstof de verontreinigingen reduceert. Een voorbeeld van een reactievergelijking met gechloreerde oplosmiddelen is:

Feo + R-Cl + H2O → R-H + Fe(OH) Cl

Met tetrachlooretheen (per) treedt daarnaast een reactie op, waarbij alleen ijzer en per zijn betrokken. Hierdoor wordt dichloorethyn (C2Cl2) gevormd dat door de drievoudige binding minder stabiel is en dat gemakkelijk verder wordt afgebroken onder invloed van waterstof, water of chloride. Er kunnen diverse verbindingen ontstaan waaronder vinylchloride, dat ook weer verder wordt omgezet:

Feo + C2Cl4 → C2Cl2 + FeCl2

Het metallisch ijzer reageert uiteraard ook met water onder vorming van ijzerhydroxide en waterstof als er geen chloorkoolwaterstoffen aanwezig zijn. Waterstof kan door bacteriën worden gebruikt als energiebron. Bacteriën die waterstof als energiebron gebruiken kunnen zuurstof, nitraat, zwavel, sulfaat, of koolzuurgas gebruiken als electronacceptor. Mogelijk bestaan er ook bacteriën die de electronen van waterstof overdragen op chloorkoolwaterstoffen en langs deze weg zorgen voor de anaërobe afbraak van chloorkoolwaterstoffen. De reactie van ijzer met water zorgt voor een zeer lage redoxpotentiaal. De situatie kan methanogeen worden, condities waarbij de biodegradatie van vluchtige chloorkoolwaterstoffen eventueel ook door andere organismen kan worden verzorgd.
Door de reactie van ijzer met water stijgt de pH plaatselijk tot waarden van ca. 9 à 10. Een verdere stijging van de pH wordt tegengegaan door de vorming van een neerslag van ferrohydroxide. Bij deze zuurgraad kan ook sideriet worden gevormd (ferrocarbonaat) of calciet als naast carbonaat ook voldoende calcium in oplossing aanwezig is. Op het oppervlak van de metaaldeeltjes ontstaat zodoende een korst van ferrohydroxide en ijzerzouten die op de lange termijn de effectiviteit van het scherm reduceert doordat het reaktieve oppervlak afneemt en die de doorlatendheid van het scherm beinvloedt.