Transporte de Contaminantes em Águas Subterrâneas
O transporte de contaminantes descreve como os poluentes dissolvidos e imiscíveis se movem e se espalham nas águas subterrâneas através de advecção, dispersão e processos químicos e biológicos.
Definition
O transporte de contaminantes em águas subterrâneas é o movimento e o destino de poluentes dissolvidos ou imiscíveis no subsolo, governado pela advecção com a água em fluxo, dispersão hidrodinâmica e reações químicas e biológicas que os retardam ou transformam.
Scope
Este tópico abrange o transporte físico de solutos por advecção e dispersão, o retardamento e a degradação de contaminantes por sorção e reação, o comportamento de líquidos de fase não aquosa e a base para a previsão de plumas e remediação. Aplica o fluxo de águas subterrâneas ao movimento de contaminantes dissolvidos e imiscíveis.
Core questions
- Como a advecção e a dispersão controlam o movimento de uma pluma de contaminantes?
- Como a sorção e a degradação retardam e atenuam os contaminantes?
- Como os líquidos de fase não aquosa se comportam de forma diferente dos solutos dissolvidos?
- Como as plumas são previstas e os aquíferos remediados?
Key concepts
- Advecção e velocidade de percolação
- Dispersão hidrodinâmica e difusão
- Equação de advecção-dispersão
- Sorção e fator de retardamento
- Biodegradação e atenuação natural
- Líquidos de fase não aquosa (NAPLs)
Key theories
- Equação de advecção-dispersão
- O transporte de solutos é modelado combinando a advecção na velocidade média da água subterrânea com a dispersão hidrodinâmica e a difusão, resultando na equação de advecção-dispersão que prevê como as plumas se espalham ao longo do tempo.
- Retardamento e atenuação
- A sorção aos sólidos do aquífero retarda os contaminantes reativos em relação à água, enquanto a biodegradação e outras reações os atenuam, processos centrais para prever o comprimento da pluma e para a remediação natural e projetada.
Mechanisms
Um contaminante dissolvido é transportado pelo fluxo médio da água subterrânea (advecção) enquanto se espalha por dispersão mecânica, à medida que os caminhos de fluxo variam através da rede de poros, e por difusão molecular. Contaminantes reativos se particionam em sólidos do aquífero por sorção, o que os retarda em relação à água (retardamento), e podem ser transformados por reações químicas ou microbianas; líquidos imiscíveis formam fases separadas que atuam como fontes de longo prazo.
Clinical relevance
Compreender o transporte de contaminantes é essencial para avaliar os riscos para o abastecimento de água potável, delinear e prever plumas de poluição de derramamentos, aterros sanitários e agricultura, projetar redes de monitoramento e sistemas de remediação, e avaliar a atenuação natural como estratégia de limpeza.
History
A teoria do transporte de contaminantes baseou-se na estrutura de advecção-dispersão formalizada por Bear e outros na década de 1970; a crescente preocupação com a poluição das águas subterrâneas a partir da década de 1970 tornou a hidrogeologia de contaminantes um campo importante, estendendo-se à sorção, biodegradação e ao difícil comportamento de líquidos de fase não aquosa densos e leves.
Debates
- Dependência da dispersividade em relação à escala
- A dispersividade medida em campo tende a aumentar com a escala de observação devido à heterogeneidade do aquífero, levantando debate sobre se a equação clássica de advecção-dispersão com dispersividade constante representa adequadamente o transporte em escala de campo.
Key figures
- Jacob Bear
- John A. Cherry
- C. W. Fetter
Related topics
Seminal works
- freeze1979
- bear1979
- fetter1999
Frequently asked questions
- Por que uma pluma de contaminantes se espalha à medida que se move?
- Além de ser transportado pelo fluxo médio, o contaminante se espalha porque a água segue muitos caminhos tortuosos em diferentes velocidades através dos poros (dispersão mecânica) e devido à difusão molecular, de modo que a pluma aumenta em extensão e suas concentrações se diluem a jusante.
- O que é um NAPL?
- Um líquido de fase não aquosa é um contaminante, como óleo ou um solvente clorado, que não se mistura facilmente com a água; os NAPLs movem-se como uma fase separada e podem persistir por décadas, dissolvendo-se lentamente e atuando como fontes de longo prazo de contaminação de águas subterrâneas.