Transporte de Contaminantes en Aguas Subterráneas
El transporte de contaminantes describe cómo los contaminantes disueltos e inmiscibles se mueven y se dispersan en el agua subterránea a través de la advección, la dispersión y los procesos químicos y biológicos.
Definition
El transporte de contaminantes en aguas subterráneas es el movimiento y el destino de los contaminantes disueltos o inmiscibles en el subsuelo, gobernado por la advección con el agua que fluye, la dispersión hidrodinámica y las reacciones químicas y biológicas que los retardan o transforman.
Scope
Este tema abarca el transporte físico de solutos por advección y dispersión, el retardo y la degradación de contaminantes por sorción y reacción, el comportamiento de los líquidos de fase no acuosa y las bases para predecir plumas y remediación. Aplica el flujo de agua subterránea al movimiento de contaminantes disueltos e inmiscibles.
Core questions
- ¿Cómo controlan la advección y la dispersión el movimiento de una pluma de contaminantes?
- ¿Cómo retardan y atenúan los contaminantes la sorción y la degradación?
- ¿Cómo se comportan los líquidos de fase no acuosa de manera diferente a los solutos disueltos?
- ¿Cómo se predicen las plumas y se remedian los acuíferos?
Key concepts
- Advección y velocidad de filtración
- Dispersión hidrodinámica y difusión
- Ecuación de advección-dispersión
- Sorción y factor de retardo
- Biodegradación y atenuación natural
- Líquidos de fase no acuosa (NAPL)
Key theories
- Ecuación de advección-dispersión
- El transporte de solutos se modela combinando la advección a la velocidad media del agua subterránea con la dispersión hidrodinámica y la difusión, lo que da como resultado la ecuación de advección-dispersión que predice cómo se propagan las plumas con el tiempo.
- Retardo y atenuación
- La sorción a los sólidos del acuífero retarda los contaminantes reactivos en relación con el agua, mientras que la biodegradación y otras reacciones los atenúan, procesos centrales para predecir la longitud de la pluma y para la remediación natural e ingenieril.
Mechanisms
Un contaminante disuelto es arrastrado por el flujo promedio del agua subterránea (advección) mientras se dispersa por dispersión mecánica, ya que las trayectorias de flujo varían a través de la red de poros, y por difusión molecular. Los contaminantes reactivos se distribuyen en los sólidos del acuífero por sorción, lo que los ralentiza en relación con el agua (retardo), y pueden ser transformados por reacciones químicas o microbianas; los líquidos inmiscibles forman fases separadas que actúan como fuentes a largo plazo.
Clinical relevance
Comprender el transporte de contaminantes es esencial para evaluar los riesgos para el suministro de agua potable, delinear y predecir las plumas de contaminación de derrames, vertederos y agricultura, diseñar redes de monitoreo y sistemas de remediación, y evaluar la atenuación natural como estrategia de limpieza.
History
La teoría del transporte de contaminantes se basó en el marco de advección-dispersión formalizado por Bear y otros en la década de 1970; la creciente preocupación por la contaminación del agua subterránea a partir de la década de 1970 convirtió la hidrogeología de contaminantes en un campo importante, extendiéndose a la sorción, la biodegradación y el difícil comportamiento de los líquidos de fase no acuosa densos y ligeros.
Debates
- Dependencia de la dispersividad de la escala
- La dispersividad medida en campo tiende a aumentar con la escala de observación debido a la heterogeneidad del acuífero, lo que genera debate sobre si la ecuación clásica de advección-dispersión con dispersividad constante representa adecuadamente el transporte a escala de campo.
Key figures
- Jacob Bear
- John A. Cherry
- C. W. Fetter
Related topics
Seminal works
- freeze1979
- bear1979
- fetter1999
Frequently asked questions
- ¿Por qué una pluma de contaminantes se extiende a medida que se mueve?
- Además de ser arrastrado por el flujo medio, el contaminante se extiende porque el agua sigue muchas trayectorias tortuosas a diferentes velocidades a través de los poros (dispersión mecánica) y debido a la difusión molecular, por lo que la pluma crece en extensión y sus concentraciones se diluyen aguas abajo.
- ¿Qué es un NAPL?
- Un líquido de fase no acuosa es un contaminante como el petróleo o un disolvente clorado que no se mezcla fácilmente con el agua; los NAPL se mueven como una fase separada y pueden persistir durante décadas, disolviéndose lentamente y actuando como fuentes a largo plazo de contaminación del agua subterránea.