Field data and numerical simulation of btex concentration trends under water table fluctuations: Example of a jet fuel-contaminated site in Brazil.

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.

Determinação do volume específico de Light Non-Aqueous Phase Liquids a partir de espessuras aparentes de fase livre em poços de monitoramento: análise de sensibilidade dos parâmetros envolvidos / Specific volume determination based on the apparent thickness of Light Non-Aqueous Phase Liquids free phase in monitoring wells: Sensitivity analysis of the parameters

RESUMO: No presente artigo apresenta- se e discute-se a implantação de um modelo (algoritmo) derivado de um modelo teórico que foi desenvolvido com o propósito de determinar o volume específico (isto é, o volume de produto presente em subsuperfície por unidade de área planimétrica do aquífero) de Light Non-Aqueous Phase Liquids (LNAPL), a partir de medidas de espessura de fase livre registradas em poços de monitoramento. Utilizando esse modelo, contabilizou- se o volume específico de óleo para um caso real de pluma de fase livre em um posto de abastecimento de combustíveis, localizado no estado do Paraná, Brasil. Por fim, foi realizada uma análise de sensibilidade dos principais parâmetros envolvidos, tomando- se como referência esse caso real. A estimativa de volume de óleo no meio poroso mostrou-se mais sensível aos parâmetros relacionados à massa específica aparente seca do solo, à distribuição do tamanho dos grãos e à porosidade do solo, seguindo essa ordem de relevância. Os parâmetros relacionados ao contaminante (massa específica do óleo e fatores de escala) foram os que menos impactaram nos resultados de volume específico de LNAPL no meio poroso, para as faixas de variação consideradas nesse trabalho. Os resultados obtidos apontam para a necessidade da medição de alguns parâmetros que não são usualmente medidos durante a etapa de investigação ambiental. Sugere-se, portanto, a inclusão da medição desses parâmetros na etapa de investigação ambiental de um sítio contaminado por LNAPL.

ABSTRACT: In the present article it is presented and discussed a model (algorithm) derived from a theoretical model developed to determine the specific volume (i.e. the volume of the product in the soil by planimetric unit area of the aquifer) of Light Non-Aqueous Phase Liquids (LNAPL) in the subsurface from free phase thickness measurements recorded in monitoring wells. Using this model the specific volume of oil was accounted for in a real case of a free phase plume at a gas station, located in the state of Paraná, Brazil. Finally, a sensitivity analysis of key parameters involved was performed, using as reference this real case. The estimated volume of oil in the porous medium was more sensitive to the parameters related to dry bulk density, the grain size distribution and the porosity of the soil, in this order of relevance. Parameters related to the contaminant (oil density and scale factors) presented the least impact on the results of specific volume of LNAPL in porous media, for the variation ranges considered in this work. The results point to the need of measuring some parameters that are not usually measured during environmental field survey stage of a site contaminated by LNAPL.