Mass transfer of light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) trapped in porous media is a complex phenomenon. Water table fluctuations have been identified as responsible for generating significant variations in the concentration of dissolved hydrocarbons. Based on field evidence, this work presents a conceptual model and a numerical solution for mass transfer from entrapped LNAPL to groundwater controlled by both LNAPL saturation and seasonal water table fluctuations within the LNAPL smear zone. The numerical approach is capable of reproducing aqueous BTEX concentration trends under three different scenarios - water table fluctuating within smear zone, above the smear zone and partially within smear zone, resulting in in-phase, out-of-phase and alternating in-phase and out-of-phase BTEX concentration trend with respect to water table oscillation, respectively. The results demonstrate the model's applicability under observed field conditions and its ability to predict source zone depletion.
This study presents an extension of the concept of ''quasi-saturation'' to a quasi-saturated layer, defined as the uppermost dynamic portion of the saturated zone subject to water table fluctuations. Entrapped air here may cause substantial reductions in the hydraulic conductivity (K ) and fillable pore water. Air entrapment is caused by a rising water table, usually as a result of groundwater recharge. The most significant effects of entrapped air are recharge overestimation based on methods that use specific yield (S y ), such as the water table fluctuation method (WTF), and reductions in K values. These effects impact estimation of fluid flow velocities and contaminant migration rates in groundwater. In order to quantify actual groundwater recharge rates and the effects of entrapped air, numerical simulations with the FEFLOW (Version 7.0) groundwater flow model were carried out using a quasi-saturated layer for a pilot area in Rio Claro, Brazil. The calculated recharge rate represented 16% of the average precipitation over an 8-year period, approximately half of estimates using the WTF method. Air entrapment amounted to a fillable porosity of 0.07, significant lower that the value of 0.17 obtained experimentally for S y . Numerical results showed that the entrapped air volume in the quasi-saturated layer can be very significant (0.58 of the air fraction) and hence can significantly affect estimates of groundwater recharge and groundwater flow rates near the water table. Article impact statement: Quasi-saturation due to air entrapment near the water table has major effects on estimated recharge rates and modeling groundwater.
Modelos conceituais de áreas contaminadas são, em geral, os primeiros resultados significativos do gerenciamento ambiental. Contudo, é necessário entender a complexidade dos meios contaminados para que seja adotada a melhor alternativa de remediação. A distribuição espacial em subsuperfície da fase liquida não aquosa menos densa que a água (LNAPL – Light Non-Aqueous Phase Liquid), geralmente de elevada variabilidade espacial e, consequentemente, complexa, deve ser mais bem conhecida. Além disso, a flutuação sazonal do nível d’água promove os fenômenos de trapeamento e destrapeamento de LNAPL e define uma zona de redistribuição vertical (smear zone) da contaminação, aumentando a complexidade do cenário. Com o objetivo de preencher lacunas deixadas pelas técnicas convencionais de investigação, foi empregada a técnica de fluorescência induzida por laser (LIF) para avaliação do fenômeno de trapeamento em uma área contaminada por querosene de aviação, situada no interior do estado de São Paulo. Os resultados dos ensaios de fluorescência e medição do nível d’água do aquífero local indicam LNAPL trapeado na porção saturada com limites bem marcados que definem a smear zone. Análises qualitativas revelam similaridade da contaminação na maioria dos pontos investigados, com baixa intensidade de sinal de fluorescência nos menores comprimentos de onda de resposta, compatível com depleção de hidrocarbonetos mais leves pela atenuação natural.
Os aquíferos cristalinos representam importantes reservas de águas em termos mundiais e são caracterizados pela complexidade que governam o movimento e o armazenamento da água em suas descontinuidades geológicas. Igualmente complexos são os mecanismos atuantes na interação rocha/água. O entendimento dos processos físicos e geoquímicos atuantes nestes aquíferos é crucial para sua gestão. Este trabalho apresenta uma caracterização hidroquímica preliminar das águas do aquífero fissural na região de Itabuna/BA, a partir da identificação dos tipos hidroquímicos dominantes. As análises químicas indicam elevada variabilidade da composição química da água, que pode estar associado à ocorrência de vários processos distintos, incluindo a interação com a água marinha e diferentes graus de interação com as rochas que hospedam a água em suas descontinuidades geológicas. As amostras de águas subterrâneas foram reunidas em dois grupos distintos: o primeiro grupo é representado por água do tipo cloretado sódico e menores valores de condutividade elétrica, associados às amostras coletadas nas porções mais rasas de sub-superfície; o segundo grupo é representado por tipos hidroquímicos bicarbonato sódico, cálcico ou cálcio-magnesianos, provavelmente associadas às águas com elevado grau de interação com as rochas do aquífero, proveniente de recarga pretérita. Os resultados de análise isotópica da água subterrânea e meteórica sugerem a existência de um leve excesso de deutério, decorrente de condições climatológicas locais.
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