Impact of the water table fluctuations on the apparent thickness of light non-aqueous phase liquids

• Autorzy: Deska I. , Ociepa E.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2013.20(07)070

Warianty tytułu

PL

Wpływ wahań poziomu zwierciadła wody podziemnej na miąższość pozorną lekkich cieczy organicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) percolating into the subsurface from damaged underground storage tanks, pipelines cisterns and from the unsealed landfills present a threat to soil and groundwater. If a layer of LNAPL floats on the groundwater table the initial step of remediation should be its recovery. In order to a proper design of LNAPL recovery an assessment of the mobile LNAPL volume is required. This volume can be determined on the base of a thickness of LNAPL layer in the porous medium (the actual thickness) or on the base of LNAPL specific volume. Then the LNAPL actual thickness and specific volume are estimated on the base of the LNAPL thickness measured in the monitoring well (the apparent thickness). Unfortunately, the actual LNAPL thickness is always different from the apparent LNAPL thickness. This difference depends on the properties of soil and the amount and properties of LNAPL. Additional factors influencing significantly the difference between apparent and actual thicknesses are the fluctuations of the water table level (the hydraulic head fluctuations). The major objectives of this study became to investigate the impact of hydraulic head fluctuations on the measured apparent and actual LNAPL thicknesses. Obtained results show that when the hydraulic head diminishes, the apparent thickness of LNAPL increases and the actual thickness decreases. Instead, when the hydraulic head again rises, the apparent thickness decreases, and the actual thickness increases. When the hydraulic head rises considerably it can take place that the free product don’t be present in the observation well. The results affirm that hydraulic head fluctuations complicate considerably the estimation of the actual thickness and the mobile volume of LNAPL on the base of the apparent LNAPL thickness measured in the observation well.

PL

Lekkie ciecze organiczne (LNAPL) infiltrujące do środowiska gruntowo-wodnego z uszkodzonych zbiorników magazynujących paliwa, rurociągów, cystern itp., a także z nieuszczelnionych składowisk odpadów komunalnych stanowią bardzo poważne zagrożenie dla środowiska wodno-gruntowego. W przypadku pojawienia się LNAPL na zwierciadle wody podziemnej pierwszy etap remediacji powinno stanowić jej sczerpanie. W celu odpowiedniego zaprojektowania operacji sczerpywania niezbędna jest znajomość objętości mobilnej LNAPL, którą ustala się na podstawie miąższości zanieczyszczonej strefy gruntu (miąższości rzeczywistej) lub na podstawie tzw. objętości jednostkowej LNAPL w ośrodku porowatym. Miąższość rzeczywistą i objętość jednostkową wolnego produktu oblicza się na podstawie miąższości LNAPL zmierzonej w studni obserwacyjnej (tzw. miąższości pozornej). Jednak miąższość pozorna zawsze różni się od miąższości rzeczywistej, a różnica między nimi zależy od właściwości gruntu, jak również od właściwości i ilości LNAPL. Dodatkowym czynnikiem, który wpływa na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą, są wahania poziomu zwierciadła wody podziemnej (zmiany wysokości hydraulicznej). Celem badań prowadzonych w ramach niniejszej pracy jest ustalenie wpływu zmian wysokości hydraulicznej na zmierzone wartości miąższości pozornej i rzeczywistej LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Otrzymane wyniki wskazują, że w przypadku obniżania się wysokości hydraulicznej miąższość pozorna wzrasta, natomiast miąższość rzeczywista maleje. Z kolei, w przypadku ponownego podwyższania poziomu zwierciadła wody podziemnej miąższość pozorna maleje, podczas gdy miąższość rzeczywista wzrasta. Przy znacznym podwyższeniu poziomu zwierciadła wody podziemnej może dojść do sytuacji, w której następuje całkowity zanik warstwy LNAPL w studni obserwacyjnej, mimo obecności wolnego produktu w ośrodku wodno-gruntowym. Uzyskane wyniki potwierdzają, że wahania wysokości hydraulicznej w znacznym stopniu komplikują ustalanie rzeczywistej miąższości oraz objętości mobilnej LNAPL w ośrodku porowatym na podstawie miąższości pozornej zmierzonej w studni obserwacyjnej.

Słowa kluczowe

EN

LNAPL; actual thickness; apparent thickness; hydraulic head; groundwater table fluctuation

PL

LNAPL; miąższość rzeczywista; miąższość pozorna; wysokość hydrauliczna; wahania; zwierciadło wody podziemnej

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 7-8
• Strony: 771--778
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Deska I.

• Institute of Environmental Engineering, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60A, 42–200 Częstochowa, Poland, phone: [phone]

autor

Ociepa E.

• Institute of Environmental Engineering, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60A, 42–200 Częstochowa, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Malina G. Wielofazowa migracja zanieczyszczeń ropopochodnych w strefie aeracji i saturacji. Inż Ochr Środow. 1998;1(1):85-105.
• [2] Rosik-Dulewska C, Karwaczyńska U, Ciesielczuk T. Migracja WWA z nieuszczelnionego składowiska odpadów do wód podziemnych. Rocznik Ochrona Środowiska. 2007;9:335-343.
• [3] Jabłońska B. Sorption of phenol on rock components occurring in mine drainage water sediments. Int J Miner Process. 2012;104-105:71-79. DOI: 10.1016/j.minpro.2011.12.008
• [4] Zadroga B, Olańczuk-Neyman K. Ochrona i rekultywacja podłoża gruntowego: aspekty geotechniczno--budowlane. Gdańsk: Wyd Politechniki Gdańskiej; 2001.
• [5] Minnesota. Light Non-Aqueous Phase Liquid Management Strategy. Guidance Document 2-02. Minnesota Pollution Control Agency, July 2010.
• [6] Newell CJ, Acree SD, Ross RR, Huling SG. Light Nonaqueous Phase Liquids, Ground Water Issue. EPA/540/S-95/500. 1995.
• [7] Włodarczyk-Makuła M, Janosz-Rajczyk M. Wymywanie WWA, AOX i metali ciężkich z mieszaniny gleby i osadów ściekowych. Inż Ochr Środow. 2006;9(4):409-420.
• [8] Korzeniowska-Rejmer E, Izdebska-Mucha D. Ocena wpływu zanieczyszczeń ropopochodnych na uziarnienie i plastyczność gruntów spoistych. 2006;9(1):89-103.
• [9] Nowak M, Kacprzak M, Grobelak A. Osady ściekowe jako substytut glebowy w procesach remediacji i rekultywacji terenów skażonych metalami ciężkimi. Inż Ochr Środow. 2010;13(2):121-131.
• [10] Kacprzak M. Wspomaganie procesów remediacji gleb zdegradowanych. Seria Monografie nr 128. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej; 2007.
• [11] Hernández-Espriú A, Martínez-Santos P, Sánchez-León E, Marín LE. Free-product plume distribution and recovery modeling prediction in a diesel-contaminated volcanic aquifer. Phys Chem Earth. 2012;37-39:43-51. DOI:10.1016/j.pce.2010.12.007.
• [12] Dippenaar MA, Sole MD, Van Rooy JL, du Toit GJ, Reynecke JL. Determining actual LNAPL plume thickness: review and case study in a fractured aquifer. Bull Eng Geol Environ. 2005;64:347-360. DOI: 10.1007/s10064-005-0278-5
• [13] Charbeneau RJ. LNAPL Distribution and Recovery Model. Distribution and Recovery of Petroleum Hydrocarbon Liquids in Porous Media. Vol. 1. API Publication 4760. Washington, DC: API Publications; 2007.
• [14] Lenhard RJ, Parker JC. Estimation of free hydrocarbon volume from fluid levels in monitoring wells. Ground Water. 1990;28(1):57-67. DOI:10.1111/j.1745-6584.1990.tb02229.x.
• [15] Golder Associates Ltd. Report on guidance on assessment of light non-aqueous phase liquid mobility for site classification purposes in British Columbia. Report Submitted to BC Ministry of Environment. October 9, 2008: 45 pp. (no 08-1436-0016).
• [16] USEPA. How to effectively recover free product at leaking underground storage tank sites: A guide for state regulators. EPA 510-R-96-001; 1996.
• [17] Farr AM, Houghtalen RJ, McWhorter DB. Volume estimation of light nonaqueous phase liquids in porous media. Ground Water. 1990;28(1):48-56. DOI: 10.1111/j.1745-6584.1990.tb02228.x.
• [18] Aral MM, Liao B. Effect of groundwater table fluctuations on LNAPL thickness in monitoring wells. Environ Geol. 2002;42:151-161. DOI: 10.1007/s00254-001-0485-8.
• [19] Kemblowski MW, Chiang CY. Hydrocarbon thickness fluctuations in monitoring Wells. Ground Water 1990;28:244-252. DOI: 10.1111/j.1745-6584.1990.tb02252.x.
• [20] Marinelli F, Durnford DS. LNAPL thickness in monitoring wells considering hysteresis and entrapment. Ground Water. 1996;34(3):405-414. DOI: 10.1111/j.1745-6584.1996.tb02021.x.