The possibility of the light non-aqueous phase liquids migration in the layered porous medium

• Autorzy: Deska I. , Łacisz K.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(4)29

Warianty tytułu

PL

Możliwości rozprzestrzeniania się lekkich cieczy organicznych w ośrodku porowatym o budowie warstwowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) percolating into the soil and groundwater present a threat to the subsurface environment. When LNAPL is present on the groundwater table the initial step of remediation should be its recovery. Proper design and monitoring of LNAPL recovery require an estimation of the actual LNAPL thickness or LNAPL specific volume. These parameters are mostly calculated on the base of the apparent LNAPL thickness (LNAPL thickness measured in the monitoring well). This apparent thickness can be even several times greater than the actual LNAPL thickness in the porous medium surrounding monitoring well. This difference depends on the properties of soil and the properties and amount of LNAPL on the water table. The major aim of this study was to investigate if LNAPL present in the observation well can contaminate the high permeable soil lenses lying below the LNAPL layer on the groundwater table. Results show that the considerable amount of LNAPL penetrated the high permeable soil lens that was hydraulically connected to the well. Additionally, the free product percolation into the high permeable soil lens has influenced the value of apparent LNAPL thickness. Such a situation can complicate the estimation of the actual thickness or specific volume of LNAPL on the groundwater table.

PL

Lekkie ciecze organiczne niemieszające się z wodą (LNAPL), które infiltrują do środowiska wodno-gruntowego, stanowią dla niego bardzo poważne zagrożenie. Gdy na zwierciadle wody podziemnej jest obecna warstwa LNAPL (tzw. wolny produkt), wstępny etap remediacji powinien obejmować jej sczerpanie. Prawidłowe zaprojektowanie, a także monitorowanie operacji sczerpywania wolnego produktu wymaga znajomości rzeczywistej miąższości lub jednostkowej objętości LNAPL, które ustala się na podstawie miąższości LNAPL zmierzonej w studni obserwacyjnej (tzw. miąższości pozornej). Miąższość pozorna różni się od rzeczywistej i może być od niej nawet kilka razy większa. Różnica między wskazanymi miąższościami zależy m.in. od właściwości gruntu, a także od właściwości i ilości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. Celem badań opisanych w artykule było ustalenie, czy wskutek obecności LNAPL w studni obserwacyjnej, zlokalizowanej w ośrodku porowatym o budowie warstwowej, może dojść do wtórnego zanieczyszczenia warstw dobrze przepuszczalnych, znajdujących się poniżej plamy LNAPL na zwierciadle wody. Otrzymane wyniki wskazują, że część LNAPL może infiltrować ze studni obserwacyjnej do strefy ośrodka porowatego o wysokiej przepuszczalności, jeżeli pozostają one w hydraulicznym kontakcie. W takiej sytuacji może dojść do uformowania się tzw. napiętej soczewki LNAPL, która może występować zarówno w warstwie wodonośnej o zwierciadle napiętym, jak i w warstwie wodonośnej o zwierciadle swobodnym. Poza tym infiltracja LNAPL do warstwy dobrze przepuszczalnej może znacząco wpływać na zmniejszenie się miąższości pozornej, co może w dużym stopniu skomplikować prawidłowe ustalanie miąższości rzeczywistej i jednostkowej objętości LNAPL na zwierciadle wody podziemnej.

Słowa kluczowe

EN

LNAPL; actual thickness; apparent thickness; confined LNAPL; layered porous medium

PL

LNAPL; miąższość rzeczywista; miąższość pozorna; napięta LNAPL; ośrodek porowaty o budowie warstwowej

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 3
• Strony: 287--297
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Deska I.

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

autor

Łacisz K.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Infrastructure and Environment, 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. (Multiphase migration of oil hydrocarbons within the unsaturated and saturated zone). Inż Ochr środ. 1998;1(1):85-105. http://is.pcz.pl/124/index/czasopismo_ochrona_i_inzynieria_srodowiska/1.html.
• [2] Wipfler EL, Ness M, Breedveld GD, Marsman A, van der Zee SEATM. Infiltration and redistribution of LNAPL into unsaturated layered porous media. J Contam Hydrol. 2004;71:47-66. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2003.09.004.
• [3] Rosik-Dulewska C, Karwaczyńska U, Ciesielczuk T. Migracja WWA z nieuszczelnionego składowiska odpadów do wód podziemnych. (Migration of PAHs from unsealed landfill into groundwater). Rocznik Ochr Środ. 2007;9:335-343. http://ros.edu.pl/images/roczniki/archive/pp_2007_025.pdf.
• [4] 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.
• [5] Zhou J, Li Y, Xu J, Kamon M. Testing of NAPL simulator to predict migration of a light nonaqueous phase liquid (LNAPL) under water table fluctuation in a sandy medium. J Cent South Univ. 2014;21:317-325. DOI: 10.1007/s11771-014-1943-2.
• [6] Wang Y, Shao M, Infiltration characteristics of non-aqueous phase liquids in undisturbed loessal soil cores. J Environ Sci. 2009;21(10):1424-1431. DOI:10.1016/S1001-0742(08)62435-3.
• [7] Jeong J, Charbeneau RJ. An analytical model for predicting LNAPL distribution and recovery from multi-layered soils. J Contam Hydrol. 2014;156:52-61. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2013.09.008.
• [8] Lenhard RJ, Oostrom M, Dane JH. A constitutive model for air-NAPL-water flow in the vadose zone accounting for immobile, non-occluded (residual) NAPL in strongly water-wet porous media. J Contam Hydrol. 2004;71:261-282. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2003.10.014.
• [9] Chatzis I, Morrow NR, Lim HT. Magnitude and detailed structure of residual oil saturation. Soc Pet Eng J. 1983:23(2):311-326. DOI: 10.2118/10681-PA.
• [10] Wang W, Kuo T, Chen Y, Fan K, Liang H, Chen J. Effect of precipitation on NAPL recovery performance: An integration of laboratory and field results. J Petroleum Sci Eng. 2014;116:1-7. DOI: 10.1016/j.petrol.2014.03.001.
• [11] Conrad SH, Wilson JL, Mason WR, Peplinski WJ. Visualization of residual organic liquid trapped in aquifers. Water Resour Res. 1992;28(2):467-478. DOI: 10.1029/91WR02054.
• [12] Newell CJ, Acree SD, Ross RR, Huling SG. Light Nonaqueous Phase Liquids, Ground Water Issue. EPA/540/S-95/500. 1995. https://www.epa.gov/sites/production/files/.2015-06/documents/lnapl.pdf.
• [13] Peter A, Miles B, Teutsch G. Estimation of emission from an LNAPL contaminated zone considering groundwater recharge. Environ Geol. 2008;55:321-337. DOI: 10.1007/s00254-007-0978-1.
• [14] Włodarczyk-Makuła M, Janosz-Rajczyk M. Wymywanie WWA, AOX i metali ciężkich z mieszaniny gleby i osadów ściekowych. (Leaching of PAHs, AOX and heavy metals from soil amended with sewage sludge). Inż Ochr Środ. 2006;9(4):409-420. http://is.pcz.pl/124/index/czasopismo_ochrona_i_inzynieria_srodowiska/26.html
• [15] Baedecker MJ, Eganhouse RP, Bekins BA, Delin GN. Loss of volatile hydrocarbons from an LNAPL oil source. J Contam Hydrol. 2011;126:140-152. DOI.10.1016/j.jconhyd.2011.06.006
• [16] Korzeniowska-Rejmer E, Izdebska-Mucha D. Ocena wpływu zanieczyszczeń ropopochodnych na uziarnienie i plastyczność gruntów spoistych. (Evaluation of the influence of oil pollution on particle size distribution and plasticity of clay soils). Inż Ochr Środ. 2006;9(1):89-103. http://is.pcz.pl/124/index/czasopismo_ochrona_i_inzynieria_srodowiska/23.html.
• [17] Nowak M, Kacprzak M, Grobelak A. Osady ściekowe jako substytut glebowy w procesach remediacji i rekultywacji terenów skażonych metalami ciężkimi. (Sewage sludge as a substitute of soil in the process of remediation of sites contaminated with heavy metals). Inż Ochr Środ. 2010;13(2):121-131. http://is.pcz.pl/static/pdf//2010/zeszyt%20nr2/t13_nr2_6.pdf.
• [18] USEPA. How to effectively recover free product at leaking underground storage tank sites: A guide for state regulators. EPA 510-R-96-001. 1996. https://www.epa.gov/sites/ production/files/2014-03/documents/fprg.pdf
• [19] 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.
• [20] Minnesota. Light Non-Aqueous Phase Liquid Management Strategy, Guidance Document 2-02, Minnesota Pollution Control Agency, July 2010. https://www.pca.state.mn.us/sites/default/files/c-prp2-02.pdf.
• [21] Hernández-Espriú A, Martínez-Santos P, Sánchez-León E, Marín L.E. 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.
• [22] 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.
• [23] 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. http://www.api.org/~/media/files/ehs/clean_water/ground_water_quality/lnapl/4760-v1.pdf.
• [24] 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.
• [25] 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). http://www2.gov.bc.ca/assets/gov/environment/air-landwater/ site-remediation/docs/reports-and-presentations/lnapl-guidance.pdf.
• [26] Deska I, Tkaczyńska A. Empirical model for estimating the actual LNAPL thickness based on the hydraulic conductivity. Ecol Chem Eng A. 2012;19(7):787-794. DOI: 10.2428/ecea.2012.19(07)078.
• [27] Deska I, Ociepa E. Wpływ parametrów gruntów na zależność między miąższością rzeczywistą i pozorną LNAPL na zwierciadle wody podziemnej. (Impact of soil parameters on the relationship between actual and apparent LNAPL thickness on the groundwater table). Inż Ochr Środ. 2012;15(2):191-202. http://is.pcz.pl/static/pdf//2012/zeszyt2/2012_nr2_7-Deska_Ociepa.pdf.
• [28] Adamski M, Kremesec V, Kolhatkar R, Pearson C, Rowan B. LNAPL in fine-grained soils: conceptualization of saturation, distribution, recovery and their modeling. Ground Water Monit R. 2005;25:100-112. DOI: 10.1111/j.1745-6592.2005.0005.x.
• [29] Hawthorne JM, Adamski M, Garg S, Kirkman A. Confined LNAPL Definition, Conditions and Terminology. Appl NAPL Sci Rev. 2011;1(5). http://www.h2altd.com/wp-content/uploads/2011/05/ANSR-v1i5.pdf.
• [30] LNAPL Thickness Revitalized. Appl NAPL Sci Rev. 2011;1(1). http://www.h2altd.com/wp-content/uploads/2011/02/ANSR-v1i1.pdf.
• [31] Adamski M. Mechanisms for LNAPL to enter confined conditions. Appl NAPL Sci Rev. 2012; 2(4). http://www.h2altd.com/wp-content/uploads/2012/06/ANSR-v2i4.pdf.
• [32] Kirkman AJ, Adamski M, Hawthorne JM. Identification and assessment of confined and perched LNAPL conditions. Ground Water Monit Remed. 2013;33(1):75-86. DOI: 10.1111/j.1745-6592.2012.01412.x
• [33] Deska I, Łacisz K. Możliwości rozprzestrzeniania się lekkich cieczy organicznych w ośrodku porowatym o budowie warstwowej. (The possibility of the light non-aqueous phase liquids migration in the layered porous medium). Proc ECOpole. 2015;9(1):185-192. DOI: 10.2429/proc.2015.9(1)024.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).