x - Cideteq

TRANSPORTE DE
CONTAMINANTES
LINDA VICTORIA GONZÁLEZ GUTIÉRREZ
Alternativas Tecnológicas para el tratamiento de Suelos
Ocurre la contaminación
Tanque corroído y con fugas
MW MANUFACTURING, PENN. Orgánicos PCB’s y metales
BLACKFOOT RIVER: MINE TAILINGS. Contaminación de
agua superficial, sedimentos, suelo y agua subterránea
Que pasa?
Volatilización
Dispersión
Adsorción
Bio/degradación
Confinamiento
Zona no saturada
Zona saturada
Se transporta…
Zona no saturada
Contaminantes
líquidos
LNAPL
(- densos)
DNAPL
(+ densos)
Contaminantes en agua subterranea
 Es difícil el modelado de contaminantes en agua subterránea por la inaccesibilidad






de la pluma y lo heterogéneo del medio poroso ⇒ el transporte es complicado
Se utilizan pozos de monitoreo y piezómetros
Conocer la geología del lugar! ⇒ determinar la estratificación vertical: tipos de
suelo, humedad, capas de suelo, rocas, arena, gradiente hidráulico
El agua subterránea se mueve muy lentamente, del orden de 1 cm/d, toma mucho
tiempo a los contaminantes alcanzar un acuífero para beber
El tiempo de residencia en el acuífero es del orden de décadas y de un acuífero
profundo del orden de miles de años
∴ toma mucho tiempo para contaminar un acuífero pero si se contamina toma
mucho tiempo para restaurarlo naturalmente
Fuentes de contaminación:





Agricultura (fertilizantes, pesticidas)
Lixiviación de rellenos sanitarios, químicos confinados
Fugas de tanques de almacenamiento subterráneos
Derrames (petróleo, diesel, combustibles, químicos, residuos de aceites)
Residuos peligrosos y nucleares
Ley de Darcy
 Es una relación empírica para el flujo de agua a través de medios porosos:
la descarga específica es directamente proporcional al gradiente hidráulico
(fuerza de transporte)
∆h
vx ∝
∆x
dh
vx = − K x
dx
vx = descarga específica en la dirección x, m/d
∆h = cambio en la presión o elevación del agua, m
∆x = distancia entre 2 puntos, m
∆h/∆x = gradiente hidráulico en dirección x
Kx = Conductividad hidráulica de saturación en la
Dirección x, m/d
El gradiente es negativo, va de alta elevación
A baja
….

La velocidad real a la que se mueve el agua en el acuífero es:
vx
vx
ux =
o
n
ne

ux = velocidad real del agua, m/d
n = porosidad total = porosidad/volumen total
ne = porosidad efectiva
La porosidad efectiva puede ser menor a la porosidad total; la porosidad efectiva
contiene el volumen de poros interconectados a través de los cuales se mueve el
agua
Parámetros hidrogeológicos de distintos tipos de material
Conductividad hidráulica

La descarga específica (ux) y el flujo dependen de las propiedades del fluido y del
medio (Kx o K=cte de conductividad hidráulica de sat):
Cd 2 ρ g k ρ g
K =
=
µ

Ecn de Hazen: relaciona la conductividad hidráulica de saturación empíricamente al
tamaño de grano de arena (uniforme):
K=

µ
C = cte de proporcionalidad, adimensional
d = diámetro de partícula
ρ= densidad del fluido
g = cte de la gravedad
µ= viscosidad, kg/ms
k = permeabilidad intrínseca = Cd2
2
ad10
Ecn de Kozeny-Carmen:
K=
n3
(1 − n )
2
a = cte de Hazen = 1 si d10 esta en mm y K en cm/s para agua
d10 = diámetro de partícula de un análisis de mallas
donde el 10% (en masa) de las partículas son más
pequeñas de este diámetro
 d m2   ρ g 

 

µ
180



n = porosidad, dimensional
dm = diámetro de partícula medio
ρ= densidad del fluido
g = cte de gravedad
µ = viscosidad
Ecn de transporte
 El transporte de un soluto en 3 dimensiones es:
∂C
∂
∂
=
−
( uiC ) +
∂t
∂xi
∂xi

∂C  n
 Dij
 ± ∑ rm
∂
x
m =1
j 

 ∂C
∂C
∂C
∂C   ∂ 2C
∂ 2C
∂ 2C 
=
− u x
+ uy
+ uz
 +  Dx ∂x 2 + Dy ∂y 2 + Dz ∂z 2  ± ∑ rm
∂t
∂
∂
∂
x
y
z

 

∂C
=−ui ∇C + Di ∇ 2C ± ∑ rm
∂t
 En dirección de x
 Para resolver la ecn es
necesario resolver el sistema
en 1 o 2 dimensiones
 Primero obtener las
velocidades horizontales y
verticales (vx y vy) a partir de
K, n y dh/dl (ley de Darcy)
 Usar coeficientes de
dispersión de literatura y
ajustar por calibración, o
determinarlos mediante
pruebas con un trazador
∂C
∂C
∂ 2C n
=
−u x
+ Dix 2 ± ∑ rm
∂t
∂x
∂x
m =1
Dispersión - dispersividad
 Ocurre debido a la dispersión mecánica y al camino
tortuoso a través de medio poroso
 La no homogeneidad ocasiona variaciones microscópicas y
macroscópicas en la conductividad hidráulica
 La dispersión también ocurre por otro mecanismo: por el
agua almacenada
 Ejm: las arcillas tienen una porosidad grande pero el agua
no drena libremente debido a que se almacena en las
intercapas de las partículas de arcilla y se queda
adsorbida
 Los coeficientes de dispersión se determinan
empíricamente, usualmente en columnas de suelo, ∴ se
aplica un factor de escalamiento
 El factor de escalamiento correlaciona la long usada en
laboratorio con las mediciones en campo, se llama
dispersividad (α)
….

El coef de dispersión se relaciona directamente con la velocidad en medio poroso!
↑ v, ↑ D
=
Dx α x u x + D*
=
Dy α y u x + D*
αx = dispersividad longitudinal, m
αy = dispersividad lateral, m
D* = coeficiente de difusión molecular, m2/s

El coef de difusión molecular (D*) es del orden de 10-5 cm2/s

α es mayor en la dirección del flujo,

La dispersividad vertical usualmente es muy pequeña
α x ≥ α y >> α z
La dispersividad es una medida del esparcimiento de los contaminantes dentro de un medio
poroso. La misma depende de la escala de observación, siendo mayor para las plumas más largas.
Adsorción, Retardo y otros
 Si se libera un contaminante en el agua subterránea y este esta bien mezclado con
la profundidad, y si el gradiente hidráulico va de izquierda a derecha, la entrada
del contaminante forma una pluma unidimensional
 Una de las más importantes rxns de los
contaminantes en la superficie es la adsorción →
mecanismos de la adsorción
 Partición hidrofóbica de químicos orgánicos
(adsorción) a materia orgánica contenida en
el subsuelo
 Adsorción de orgánicos y metales a la
superficie de partículas por fuerzas
electrostáticas o coordinación a la superficie
 Intercambio iónico de metales y ligandos en
sitios de intercambio y en las intercapas de
arcillas.
 Isoterma linear → coeficiente de distribución o
partición
q = Kd C
….

Se define el factor de retardo adimensional
K d ρ s (1 − n )
K d ρb
=
R=
1+
1+
n
n

ρs = densidad de las partículas
ρb = densidad masa del medio poroso
La fracción móvil del contaminante es el inverso del factor de Retardo
Fracción móvil f =1/R


El factor de retardo = 1 si no hay adsorción (Kd = 0), si hay, es mayor a 1
El factor de retardo mide el efecto de retrasar o disminuir el proceso de migración del
contaminante
=
R
u
velocidad media del agua
= x ≥1
velocidad media del contaminante u R
f=1
• Toda la sustancia contaminante esta en la fase acuosa, y entonces se aplica la
ecuación de transporte unidimensional para especies que no parten o se adsorben
f<1
• Una fracción de la masa esta asociada ala fase inmóvil (suelo)
…. Efecto de la adsorción y retardo
 El transporte y rxn en una dimensión es:
∂C
∂C
∂ 2C n
=
−u x
+ Dix 2 ± ∑ rm
∂t
∂x
∂x
m =1
 Suponiendo una cinética de 1er orden
e incluyendo el retardo:
u x ∂C Dx ∂ 2C k
∂C
=
−
+
− C
2
∂t
R ∂x R ∂x
R
Cambio en los perfiles de concentración debido a retardo y otros fenómenos:
…para los cálculos:

Tomar datos ya
reportados o
determinarlos
experimentalmente
mediante pruebas de
adsorción o en columna
Hay varias tablas con datos para Kow y Koc
Para determinar Koc en función de Kow
Ejemplo
Ejemplo: Estimación de R a partir de Kow


Lyman y col mostraron varias relaciones para predecir el coeficiente de partición
de carbón orgánico normalizado (Koc) a partir de coeficientes de partición OctanolAgua (Kow) para químicos hidrofóbicos en agua subterránea. Este es el método
estandar para estimar los coeficientes de distribución (o partición) para orgánicos
hidrofóbicos. El mejor método es obtener una isoterma de adsorción en el
laboratorio con el medio del acuífero real.
El acuífero esta contaminado con Tolueno debido a un derrame de una
petroquímica. Dada la siguiente información, estima Kd y R. Usa la ecn 7
(Scharzenbach y Westall).
=
log K oc 0.72 ( log K ow ) + 0.5
ρb = 1.5 g cm
3
n = 0.4
f oc = 0.001
log K ow = 2.69
La velocidad de avance del Tolueno es la mitad
De la del agua debido a que se retarda por adsorción
Log Koc = 0.72 (2.69) +0.5
Koc = 273.4
Koc foc = Kd = 0.273 L/kg
R = 1+ Kd ρb/n = 2.03
R=2
fracc móvil = 0.5
Ecuación unidimensional
 Las condiciones frontera para resolver la ecn en una dimensión son:
BC1: C(0,t) = Co para t >0
BC2: ∂C/ ∂x = 0 para x = ∞
CI:
C(x,0) = 0 para x ≥0
•
Solución:
C
 Rx −ν t  C0
 Rx +ν t 
 ( u x −ν ) x 
 ( ux +ν ) x 
C0
exp 
 + exp 

 erfc 
 erfc 
2
 2 Dx Rt  2
 2 Dx Rt 
 2 Dx 
 2 Dx 
R = Retardo
k = cte de 1er orden
=
ν u x (1 + 4kDx u
erfc ( y ) = 1 −
•
2
x
( −1) y 2 n+1
2
∑
π n =0 n !( 2n + 1)
∞
)
1
2
n
Función error complementario,
se puede obtener de tablas
Esta se puede aplicar en el caso de tener una entrada cte (o semicontinua) de
un contaminante, incluyendo adsorción y rxn de 1er orden
…
 Si la entrada del contaminante al acuífero es un pulso (como el derrame del
combustible de un avión) la sln es:
2
 
ux  
− x − t  
M
R  
 −k 
exp  
exp  t 
C=
4 Dx t


2 A π Dx Rt
 R 


R


M = masa del contaminante que entra como pulso al acuífero en x=0 y t=0
k = cte de 1er orden
Ejemplo: Transporte y reacción de un contaminante en una
dimensión


Un acuífero superficial en una dimensión con propiedades dadas en el ejemplo
anterior ha recibido una entrada continua de tolueno debido a la fuga de un
tanque de almacenamiento subterráneo, la velocidad longitudinal media del
acuífero es 2 cm/d y la dispersividad se estima en ∼ 1 m. Cuanto tardará el
tolueno en alcanzar los vecindarios cercanos, a un gradiente de 25 m de distancia?
La concentración de la fuente es 1 mg/l. El tolueno se degrada en medio aerobio
por microorganismos con una k = 0.03 d-1. El coef de difusión D* = 10-14 m2/d.
Para resolver el problema, usa la sln a la ecn de transporte en una dimensión en
función de la distancia a distintos tiempos:
C
R = 2.0252
ux =
0.02m/d
α=
1m
Co =
100mg/L
k=
0.001d-1
D*= 1.00E-04m2/d
t = 1,10,100 años =
 Rx −ν t  C0
 Rx +ν t 
 ( u −ν ) x 
 ( us + ν ) x 
C0
+
erfc
erfc
exp  s
exp







2
 2 Dx Rt  2
 2 Dx Rt 
 2 Dx 
 2 Dx 
(Velocidad longitudinal media)
(Dispersividad)
1. Calculando la dispersión
longitudinal
=
Dx α x u x + D*
Dx = 0.0201m2/d =
(coeficiente de difusión)
365, 3650, 36500 días
2. Calculando el termino de
velocidad del agua
7.3365m2/año
=
ν u x (1 + 4kDx u x2 )
v = 0.0219m/d =
1
2
8.00m/año
x
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
100
150
200
250
300
400
425
450
475
500
525
550
t=
x(-)
-1.03773
-0.77503
-0.51233
-0.24963
0.01306
0.27576
0.53846
0.80116
1.06386
1.32656
1.58926
2.90276
4.21626
5.52976
6.84326
8.15675
9.47025
10.78375
12.09725
13.41075
14.72425
16.03774
17.35124
18.66474
19.97824
25.23223
38.36721
51.50220
64.63718
77.77216
104.0421
110.6096
117.1771
123.7446
130.3121
136.8796
143.4471
365 días
erfc(x-) exp(-)
1
1
1
0.95341
1
0.90899
1
0.86664
0.98528 0.82626
0.69673 0.78776
0.44656 0.75106
0.25724 0.71606
0.13335 0.6827
0.06114 0.65089
0.02475 0.62057
4.E-05 0.48886
0
0.3851
0
0.30337
0
0.23898
0
0.18826
0
0.1483
0
0.11683
0
0.09203
0
0.0725
0
0.05711
0
0.04499
0
0.03544
0
0.02792
0
0.02199
0
0.00847
0
0.00078
0
7.2E-05
0
6.6E-06
0
6.1E-07
0
5.1E-09
0
1.6E-09
0
4.7E-10
0
1.4E-10
0
4.4E-11
0
1.3E-11
0
4E-12
1 año
x(+)
1.03773
1.30043
1.56313
1.82583
2.08853
2.35123
2.61393
2.87663
3.13933
3.40203
3.66473
4.97823
6.29173
7.60523
8.91872
10.2322
11.5457
12.8592
14.1727
15.4862
16.7997
18.1132
19.4267
20.7402
22.0537
27.3077
40.4427
53.5777
66.7126
79.8476
106.118
112.685
119.253
125.82
132.388
138.955
145.523
erfc(x+)
0.14315
0.06591
0.02743
0.00995
0.00314
0.00091
0.00022
4.89E-05
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
exp(+)
1
2.83697
8.04841
22.8331
64.7768
183.77
521.35
1479.06
4196.04
11904
33771.4
6206177
1.1E+09
2.1E+11
3.9E+13
7.1E+15
1.3E+18
2.4E+20
4.4E+22
8.1E+24
1.5E+27
2.7E+29
5E+31
9.2E+33
1.7E+36
1.9E+45
8.5E+67
3.7E+90
2E+113
7E+135
1E+181
3E+192
6E+203
1E+215
3E+226
6E+237
1E+249
C(mg/L)
57.1574
57.0201
56.4869
54.6947
50.8746
35.8043
22.5566
12.8262
4.55188
1.98972
0.76801
0.00099
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
t=
3650 días
10 años
x(-)
erfc(x-)
x(+) erfc(x+)
-3.2816
1
3.2816
0
-3.19853
1
3.36468
0
-3.11546
1
3.44775
0
-3.03238
1
3.53082
0
-2.94931
1
3.61389
0
-2.86624
1
3.69697
0
-2.78316
1
3.78004
0
-2.70009
1
3.86311
0
-2.61702
1
3.94619
0
-2.53395
1
4.02926
0
-2.45087
1
4.11233
0
-2.03551
1
4.5277
0
-1.62014
1
4.94306
0
-1.20478
1
5.35843
0
-0.78941
1
5.77379
0
-0.37405
1
6.18915
0
0.04131 0.95342 6.60452
0
0.45668 0.5185 7.01988
0
0.87204 0.21776 7.43525
0
1.28741 0.06898 7.85061
0
1.70277 0.01606 8.26598
0
2.11814 0.00278 8.68134
0
2.5335 0.00035 9.09671
0
2.94887 3.17E-05 9.51207
0
3.36423
0
9.92744
0
5.02569
0
11.5889
0
9.17934
0
15.7425
0
13.333
0
19.8962
0
17.4866
0
24.0498
0
21.6403
0
28.2035
0
29.9476
0
36.5108
0
32.0244
0
38.5876
0
34.1012
0
40.6644
0
36.178
0
42.7412
0
38.2549
0
44.8181
0
40.3317
0
46.8949
0
42.4085
0
48.9717
0
C(mg/L)
50
47.6704
45.4494
43.3318
41.3129
39.388
37.5529
35.8032
34.1351
32.5447
31.0284
24.4429
19.2552
15.1685
11.9491
9.41305
7.06983
3.0288
1.00207
0.25003
0.04587
0.00625
0.00062
4.4E-05
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
t=
x(-)
-10.3773
-10.3511
-10.3248
-10.2985
-10.2723
-10.246
-10.2197
-10.1934
-10.1672
-10.1409
-10.1146
-9.98329
-9.85194
-9.72059
-9.58924
-9.45789
-9.32654
-9.19519
-9.06384
-8.93249
-8.80114
-8.66979
-8.53844
-8.40709
-8.27574
-7.75034
-6.43684
-5.12334
-3.80985
-2.49635
0.13065
0.7874
1.44415
2.1009
2.75765
3.41439
4.07114
36500 días
100 años
erfc(x-)
x(+) erfc(x+)
1
10.3773
0
1
10.4036
0
1
10.4299
0
1
10.4561
0
1
10.4824
0
1
10.5087
0
1
10.535
0
1
10.5612
0
1
10.5875
0
1
10.6138
0
1
10.64
0
1
10.7714
0
1
10.9027
0
1
11.0341
0
1
11.1654
0
1
11.2968
0
1
11.4281
0
1
11.5595
0
1
11.6908
0
1
11.8222
0
1
11.9535
0
1
12.0849
0
1
12.2162
0
1
12.3476
0
1
12.4789
0
1
13.0043
0
1
14.3178
0
1
15.6313
0
1
16.9448
0
1
18.2583
0
0.8535 20.8853
0
0.24431 21.5421
0
0.04198 22.1988
0
0.00297 22.8556
0
0.0001 23.5123
0
0
24.1691
0
0
24.8258
0
C(mg/L)
50
47.6704
45.4494
43.3318
41.3129
39.388
37.5529
35.8032
34.1351
32.5447
31.0284
24.4429
19.2552
15.1685
11.9491
9.41305
7.41523
5.84143
4.60165
3.625
2.85563
2.24955
1.77211
1.396
1.09971
0.4235
0.03898
0.00359
0.00033
3E-05
2.2E-07
1.9E-08
9.9E-10
2.1E-11
2.2E-13
0
0
Transporte y reacción de Tolueno en una dimensión
70
60
t= 1 año = 365 días
Concentración (mg/L)
50
t= 10 años = 3 650 días
40
t= 100 años = 36 500 dias
30
20
10
0
0
5
10
15
Distancia, m
20
25
Transporte y reacción de Tolueno en una dimensión
Concentración (mg/L)
70
60
t= 1 año = 365 días
50
t= 10 años = 3 650 días
40
t= 100 años = 36 500 dias
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Distancia, m
60
70
80
90
100
Transporte de líquidos no acuosos
 Los líquidos en fase no acuosa son inmiscibles en agua y representan otro tipo
de problemas de contaminación
 Se clasifican como:
 LNAPL’s: líquidos en fase no-acuosa más Ligeros que el agua
 DNAPL’s: líquidos en fase no-acuosa más Densos que el agua
 El transporte es más difícil de modelar y pueden seguir patrones de flujo
irregulares en el medio poroso heterogéneo
4 fases en zona no saturada
Densidad y solubilidad de algunos NAPL’s
 LNAPL forma una alberca flotante de material en la superficie del manto de
agua subterránea
 Los compuestos solubles de los NAPL se disuelven en el agua y migran en la
dirección del agua
 Antes de que los LNAPL lleguen al acuífero deben de percolar a través de la
zona no saturada ⇒ la Capacidad de Retención del Suelo (SRT) para LNAPL y
DNAPL es importante!
 SRT = 3-5 L/m3 en suelos de alta permeabilidad (arena)
 SRT = 30-50 L/m3 en suelos de baja permeabilidad (arcilla)
Pool
(acumulación)
Material
disuelto
Pool
(acumulación)
 El efecto de “dedos” (fingering) de plumas es común en depósitos de sedimentos
 Es necesario entender la geología y las rutas potenciales de migración de los
contaminantes
 Es más difícil de simular acuíferos con arcilla y roca fracturada
 La conductividad de saturación hidráulica (Kz) es del orden de 10-7 cm/s, pero
aumenta a 10-1 en las grietas o fracturas en el suelo
 Se proponen Kz promedio de zonas agrietadas y no agrietadas = 10-2-10-5 cm/s
 La magnitud exacta de Kz depende de la apertura de las grietas, número y
conexiones.
Pluma de dispersión con
Efecto de “dedos”
Debido a suelo heterogéneo
… LNAPL
 Ejm. Si tenemos una fuga de 10,000 gal de gasolina de una estación, podría ser
completamente retenida por suelo con baja permeabilidad tipo cieno-arcilla (40 L
NAPL/m3 suelo)
 La gasolina es retenida por tensión superficial (fuerzas capilares) y por
adsorción en los microporos y superficie del suelo
 Los suelos de cieno y arcillas retienen NAPL y los suelos arenosos poco
 Si los LNAPL se retienen en la zona no-saturada, la perdidas por volatilización son
importantes
Fuerzas
capilares
… DNAPL
 Las fugas por LNAPL algunas veces se detectan por los olores que detecta la gente
 Los DNAPL son transportados por gravedad a través de la zona no saturada (se
puede retener algo) y al alcanzar la zona saturada se desarrolla la pluma
 DNAPL puede descender hasta la más baja unidad de rocas y formar una alberca
(acumulación) de líquido orgánico puro
DNAPL se puede
mover en distinta
dirección que el
agua, por lo que es
más difícil encontrar
las acumulaciones
(albercas)
Ejemplo: Derrame de DNAPL en la zona no saturada y agua
subterránea
 Hay un derrame de 2000 galones de tetracloroetileno en el suelo. El manto
acuífero subterráneo esta a 5 m de profundidad y el suelo es de baja
permeabilidad. El área del derrame abarca cerca de 25 m2.
 Puedes esperar una degradación significativa del TCE?
 Aproximadamente cuanto será retenido en la zona no saturada?
 Cuál será el destino del material una vez que alcance el acuífero?
 Cuantos litros de agua subterránea puede contaminar la acumulación de NAPL por
encima del límite máximo permisible (5 µg/L)
Solución:
•
•
•
•
El tetracloroetileno no se degrada en condiciones aerobias, sin embargo, puede
haber pérdidas por volatilización en la zona no saturada
Suponiendo que el suelo puede retener 40 L/m3:
TCE es mas denso que el agua ρ = 1.62 g/cm3, ∴ tiende a hundirse
Es soluble hasta 160 mg/L, va a crear una pluma de TCE disuelto
…
Derrame en zona no saturada = 25 m2 X 5 m profundo = 125 m3 de suelo
2000 gal = 7580 L de TCE…7580/40L/m3 = 189.5 m3 de suelo para retener todo
125/189.5 * 100 = 66% del derrame se retiene en zona no saturada
5002.8 L se retienen y 2577.2 L se van a la zona saturada
Masa de TCE en la zona saturada = 2577.2 L (1.62 Kg/L) = 4175.06 Kg
Que volumen de agua contamina con conc limite de 5 µg/L?
Volumen= masa/conc = 4175.06/5 µg/L*(1/109)
Volumen de agua contaminada = 8.35 x 1011 L
Se puede modelar la pluma con la ecn para una entrada tipo pulso (derrame) de
2
TCE de 160 mg/L
 
u  
x
− x − t  
M
R  
 −k 
exp  
exp  t 
C=
4 Dx t


2 A π Dx Rt
 R 


R


…





Quedan 8.35x1011 L de agua contaminados !!!!
Un volumen relativamente pequeño puede contaminar un volumen grande de
agua y causar problemas de contaminación por largo tiempo si no es
remediado
Los NAPL pueden quedar atrapados en grietas o poros finos creando una
fuente de contaminación a largo plazo
Es difícil vencer las fuerzas capilares que retienen las gotas de NAPL por lo
que permanecen así y se disuelven lentamente
Las velocidades de disolución dependen del tamaño de las gotas
Transporte en la zona no saturada:
Permeabilidad relativa y saturación relativa

La permeabilidad relativa Kr depende de la Saturación relativa Sr
Sr =
volumen de NAPL
volumen de poros
Mayor Sr → Mayor Kr
…
 El flujo de NAPL puede ser si la permeabilidad relativa Kr:
 NAPL es una fase continua → Kr agua es baja, Kr NAPL es alta
 NAPL y el agua son fases continuas → Kr agua y Kr NAPL se reducen
 El agua es una fase continua → Kr NAPL es baja
…



Es importante modelar correctamente y entender el transporte en
la zona no saturada por que determina las condiciones frontera
para el desarrollo de plumas en el agua subterránea y define las
estrategias de remediación
La zona no saturada es la fuente de los problemas en la zona
saturada:

La lluvia arrastra contaminantes hacia acuíferos

Ocurre la volatilización de contaminantes orgánicos con alta ley de
Henry
Pueden existir 4 fases en la zona no saturada:

NAPL’s

Contaminantes adsorbidos en el suelo

Contaminantes acuosos disueltos en la humedad del suelo

Contaminantes en fase gaseosa
…
 El factor de retardo en la zona no saturada es función de la saturación
relativa y porosidad efectiva
R= 1 +
ρb Kd
nSr
 Si la saturación relativa es de 5%, R
para un químico hidrofóbico se
incrementa ~20 veces para la zona
no saturada! Pero otros factores
pueden acelerar el transporte
 Por lo tanto, el transporte o retardo
de un contaminante depende de la
humedad del suelo, además del tipo
de suelo, y la especie contaminante
Kd = coef de partición
Es necesario conocer los fenómenos de transporte asociados al
Contaminante en el sitio para poder determinar y tomar una decisión
Sobre el método de remediación más adecuado
GRACIAS
Dudas, comentarios…