Potential Use of Environmental Isotopes in Pollutant Migration Studies

• Published in: Arhiv za higijenu rada i toksikologiju Vol. 58; no. 2; pp. 251 - 262
• Main Authors: Miljevic, Nada, Golobocanin, Dusan
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Croatia Versita 01.06.2007; Institute for Medical Research and Occupational Health
• Subjects: biodegradacija; biodegradation; Biodegradation, Environmental; coal mining; dušik; Environmental Monitoring - methods; Environmental Pollutants - analysis; Isotopes - analysis; nitrate; nitrogen; organic contaminants; organske onečišćujuće tvari; rudnik ugljena; stabilni izotopi; stable isotopes; sulphur; sumpor
• ISSN: 0004-1254; 1848-6312
• DOI: 10.2478/v10004-007-0015-5

This article presents the use of natural abundance stable isotope (hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen, chlorine) analysis data as a tool for providing important information about the origin of contaminants, the contribution of different sources to a multi-source plume, characterisation of their complex transport (rate and mechanisms) and for evaluating the success of contaminated site remediation. Isotopic signatures of contaminants are useful tracers of their sources, while isotopic fractionation can be used to quantitatively assess the progress of an environmental process such as biodegradation. This new isotopic approach is reliable and can offer more information than traditional techniques in pollutant migration studies, particularly after waste disposal. During biological degradation of any organic compound, molecules containing lighter isotopes are degraded, and the portion of heavier isotopes in the substrate is increased, identifying specific microbial roles in biogeochemical cycling. Since isotopic fractionation is proportional to degradation, depending on the type of contamination, a microbial degradation of 50% to 99% of the initial concentration can be quantified using isotope ratio measurements. Cilj ovog rada je da se prikaže korištenje podataka analize prirodne obilnosti stabilnih izotopa (vodika, ugljika, dušika, kisika i klora) kao alata za dobivanje važnih informacija o porijeklu onečišćujućih tvari, doprinosu različitih multikomponentnih onečišćivača, karakterizaciji njihova kompleksnog transporta (brzine i mehanizma) i praćenja uspjeha remedijacije onečišćenih mjesta. Izotopski sadržaji onečišćujućih tvari koriste se kao traseri za određivanje njihovih izvora, dok se izotopsko frakcioniranje može iskoristiti za kvantitativnu procjenu toka procesa kao što je biodegradacija. Takav nov izotopski pristup je pouzdan i nudi više informacija od tradicionalnih tehnika kontrole putovanja onečišćivala, napose nakon odlaganja opasnog otpada na zemljištu. Za vrijeme biodegradacije nekog organskog spoje molekule koje sadržavaju lake izotope lakše se degradiraju, a dio težih izotopa u supstratu se povećava, što upućuje na mikrobiološku ulogu u biokemijskom ciklusu. Kako je izotopsko frakcioniranje proporcionalno degradaciji zavisno od tipa onečišćenja, korištenjem podataka mjerenja izotopskih odnosa može se procijeniti mikrobiološka degradacija od 50 % do 99 % od početne koncentracije.