Konceptuel forståelse. af fordeling. Mette M. Broholm, Ida V. Jørgensen og Poul L. Bjerg

Transkript

1 Konceptuel forståelse af fordeling af residual og mobil DNAPL Mette M. Broholm, Ida V. Jørgensen og Poul L. Bjerg

2 Udviklingsprojekt DTU og Region ovedstaden Mobil og residual (fri fases) DNAPLs betydning for undersøgelsesmetoder og risikovurdering. Litteraturudredning Formål, opnå overblik over viden om: DNAPL transport, fordeling og opløsning (Mette) Kildekarakterisering af fri fase, herunder metoder (Ida) Identificere, hvordan viden inddrages i undersøgelser og risikovurdering af punktkilder (Mette og Ida), herunder estimering af masse (Ida) Følgegruppe: enriette Kern-Jespersen arsten Bagge, Mads Terkelsen, Anna Toft, Arne Rokjær, anne Kristensen, Mariam Wahid

3 Strategi konceptuel forståelse Overblik over tilgængelig viden om : Transport, fordeling og opløsning af DNAPL Danske aflejringstyper Tidslig udvikling Identificere hvordan denne viden inddrages i: Undersøgelser Konceptuel model vor findes DNAPL Diskretiseringsniveau

4 hlorerede opløsningsmidler PE, TE, TA eksempelvis Væsker Ikke vandblandbare Tungere end vand DNAPL Ofte spildt som DNAPL Spredes som separat væskefase l l PE TE 2 l 2 l l l l l 1,1,1-TA l l l 2 l Biotisk l 1,1-DA l l trans-1,2-de l l l 2 cis-1,2-de 1,1-DE l l Biotisk Residual DNAPL Immobile usammenhængende dråber/ ganglia efterlades i porer i jorden Mobil DNAPL Sammenhængende strenge eller søer, som er mobile/kan mobiliseres

5 DNAPL konceptuelle modeller Overordnet konceptuel forståelse af transport og fordeling af NAPL i sandformationer og i sprækkede leraflejringer kort tid efter et udslip er sket Opdatering: Ny mere diskretiseret viden Viden om tidslig udvikling Danske geologiske forhold

6 DNAPL fordeling i sandforekomster kort efter udslip Diskretiseret viden for sandforekomster orisontale lag af residual og/eller tynde pools af mobil DNAPL indeholdende hovedparten af massen Vertikale residual DNAPL transportveje (spor) mellem lagene DNAPL lag - på laggrænser mellem mindre sedimentologiske enheder med forskellig tekstur DNAPL lag i de groveste/højpermeable geologiske lag Eksempler: omogen sandforekomst Overgangszone med ler/siltlinser Lagdelt sandforekomst Stærkt lagdelt sandforekomst med lille variationsbredde

7 hlorerede opløsningsmidler PE, TE, TA eksempelvis Flygtige Relativ høje vandopløseligheder Relativt høje diffusionskoefficienter DNAPL i umættet zone fordamper Gasboble udvikling i kapillær zone DNAPL i mættet zone opløses øje konc. i vandfase Langsom, dvs. langvarig opløsning DNAPL i tynde sprækker/slirer diffunderer ind i matrix Fri fase forsvinder over tid Residual DNAPL Tilgængelig Mobil DNAPL Svært tilgængelig

8 Tidslig udvikling i DNAPL fordeling i lagdelt sandmagasin Tidslig udvikling: Lagdelt sandmagasin med vertikalt varierende flow Vertikale spor sandsynligt helt opløst indenfor år Lag af residual eller mobil DNAPL forventes at være reduceret i mætning og tykkelse

9 Tværg rgående transekter nedstrøms DNAPL kildeområder der i sandmagasiner påp 3 lokaliteter 3 industrielle lokaliteter: Omtrent homogene akviferer mht. hydraulisk ledningsevne Ekstrem rumlig variation i koncentrationer Flere distinkte lokale maxima 60% af masse fra < 5% af areal 2-4 størrelsesordener på cm vertikalt Diskretisering cm vertikalt få meter horisontalt afgørende for konceptuel forståelse og rimelige estimater af forureningsflux Figur fra Guiltbeault et al., 2005

10 Tidslig udvikling i DNAPL fordeling i sandmagasin Tidslig udvikling: I overgangszone eller pool 3 scenarier med: Forskellig flowfordeling Forskellig initial DNAPL mætning Observeret 1-30 cm tykke DNAPL lag i middelpermeable lag Vær varsom med at vurdere poolhøjde ud fra lange filtre 5 industrielle lokaliteter Diskretiseret kerneprøvetagning på cm skala gange nedjustering af DNAPL mgd. Udvaskning i tyk pool resulteret i tynde suspenderede lag af mobil DNAPL

11 DNAPL fordeling i moræneler. Tidslig udvikling Spredning i sprækker og andre makroporer (1) hlorerede opl. kan trænge ned i meget tynde sprækker orisontale sandslirer afgørende for nedtrængningsdybde Opløsning og diffusion ind i matrix DNAPL (2) hvor tætte eller tykke sprækker Tæt prøvet. For masseb. Alt DNAPL opløst (3) Langsom tilbage diffusion fortsat meget høje koncentrationer selvom alt DNAPL er opløst Svært at bedømme om DNAPL fortsat tilstede

12 DNAPL i moræneler TE i stor intakt søjle TE DNAPL indtrængen i 14 µm sprække ved 84 cm poolhøjde Flow i sprække i m/dag Tjære observeret ved udgravning på lokalitet Vertikal spredning i makroporer til 2 m Betydelig horisontal spredning i horisontale sprækker forbundet af vertikale sprækker 2-3,5 m Vertikal spredning i subvertikale glacialtektoniske sprækker til 9 m Tjære i sprække Foto stillet til rådighed af K. E. klint, GEUS

13 Moræneler. Tilbage-diffusion >1 m ensartede TE-konc. i ML Oprindelig DNAPL i en sandslire over kerneintervallet eller i subvertikale frakturer 2 mm sandslire, 33% mætning µm vertikale sprækker, afstand 1 m Tidsperspektiv for udvaskning: 5 m vertikal sprække alvering på 200 år hristiansen et al hambon et al. 2009

14 DNAPL fordeling i kalkmagasin Tidslig udvikling Spredning i større og mellem sprækker (1) Opløsning og diffusion ind i matrix DNAPL hvor tætte eller tykke sprækker (2) Alt DNAPL opløst (3) Udvaskning i sprækker med højere flow øjeste koncentrationer i mellem sprækker

15 Vurdering God konceptuel forståelse er helt afgørende Planlægning af undersøgelser Vurdering af resultater Masse estimater Afværge øj diskretisering er nødvendig Kildeområde, DNAPL Vertikalt: 2-5 cm skala orisontalt: cm skala Transekt i fane/kildeområde, opløst Vertikalt: cm orisontalt: ½-2 m Moræneler Lokalisering af sandslirer og sprækker afgørende DNAPL i sandslirer og sprækker

16 Udvalgte referencer Jørgensen, I.V., Broholm, M.M., Bjerg, P.L., Pankow, J.F., herry, J.A., Dense chlorinated solvents and other DNAPLs in groundwater. Waterloo Press, Portland, Oregon, U.S.A. Parker, B.L., herry, J.A., hapman, S.W., Guiltbeault, M.A., Review and analysis of chlorinated solvent dense non-aqueous phase liquid distributions in five sandy aquifers. Vadose Zone Journal, 2: wang, Y.K., Endres, A.L., Piggott, S.D., Parker, B.L., Long-term ground penetrating radar monitoring of a small volume DNAPL release in a natural groundwater flow field. J. ontam. ydrol., 97, Guiltbeault, M.A., Parker, B.L., herry, J.A., Mass and flux distributions from DNAPL zones in sandy aquifers. Ground Water, 43(1): hapman, S.W., Parker, B.L., Plume persistence due to aquitard back diffusion following dense nonaqueous phase liquid source removal or isolation. Water Resour. Res., 41: Jakobsen, P.R., Klint, K.E.S., Fracture distribution and occurence of DNAPL in a clayey lodgement till. Nordic ydrology, 30(4/5): Jørgensen, P.R., Broholm, K., Sonnenborg, T.O., Arvin, E., DNAPL transport throug macroporous clayey till columns. Ground Water, 36(4): Reynolds, D.A., Kueper, B.., Multiphase flow and transport through fractured heterogeneous porous media. J. ontam. ydrol., 71: