При попадании в окружающую среду плотные жидкости неводной фазы (DNAP) могут стать серьезной проблемой для безопасности воды. Что нам известно о лучших способах решения этой проблемы?
Особую угрозу для водоносных горизонтов представляет распространенный тип загрязняющих веществ — хлорированные органические соединения. Они плотнее воды и очень плохо в ней растворяются, а потому легко опускаются в нижнюю часть водоносных систем — сложенных как насыщенными водой, так и ненасыщенными породами — и остаются там в качестве серьезного загрязнителя с долгосрочными вредными последствиями.
Эти соединения известны под названием «плотные жидкости неводной фазы» (DNAPL) и нередко встречаются в водоносных горизонтах по всему миру, обычно в промышленных и городских районах, где широко применяются в производстве химической продукции, для химчистки текстильных изделий и обезжиривания металлов.
Прогнозирование их поведения — задача сложная, но решить ее необходимо, если организации хотят разработать стратегию быстрого реагирования на происшествия, связанные с загрязнением окружающей среды.
Поскольку плотные жидкости неводной фазы известны своим токсичным и потенциально канцерогенным действием, Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях эти вещества признаны соединениями, вызывающими серьезную озабоченность.
Поэтому жизненно важно как можно быстрее очистить от них окружающую среду. Но не менее важна способность точно предсказать эффективность любого возможного решения (и продукт Leapfrog Energy доказал свою полезность в решении этой задачи).
Цель этого независимого исследования, опубликованного в рецензируемом журнале Hydrology, — проверить, может ли специально спроектированная скважина, оборудованная насосом, не только эффективно и экономически выгодно выполнять эту работу, но и устранить необходимость в применении других методов рекультивации (например, биологических).
В ходе исследования с помощью серии имитационных моделей извлечения свободного продукта плотных жидкостей неводной фазы (DNAPL) и программы отбора проб и сбора данных в исследуемой области на юго-западе Сицилии изучены следующие вопросы…
- Как свести к минимуму воздействие на окружающую среду от выброса DNAPL в геологическую среду; оценить извлекаемый свободный продукт DNAPL в зависимости от гидравлических свойств среды водоносного горизонта; и замерить остаточное количество DNAPL, которые могут выступать в качестве долгосрочного источника загрязнения.
- Провести анализ местных грунтовых и родниковых вод для выявления микроорганизмов, связанных с биодеградацией хлорированных растворителей.
- Выяснить, при каких обстоятельствах естественный процесс уменьшения загрязнения, обеспечиваемый автохтонным бактериальным сообществом, мог бы адекватно разложить оставшиеся хлорированные соединения.
Чтобы реконструировать геологическое строение исследуемого района, рассмотрены стратиграфические разрезы 40 скважин для геогностических исследований (22 из которых оборудованы пьезометрами), и полученные двумерные интерпретации загружены в программное обеспечение Leapfrog Energy для трехмерного геологического моделирования с целью реконструкции основной зоны геологического интереса данной работы — нижней части водоносного горизонта.
Узнайте, что показали имитационные модели работы оснащенной насосом скважины; насколько эффективным оказалось это решение; и какие преимущества оно дает для извлечения плотных жидкостей неводной фазы (DNAPL) из других водоносных систем. Ознакомьтесь с полной версией академического исследования и с результатами гидрохимических и микробиологических анализов.
Отрывок из исследования:
«Динамика миграции разлитых плотных жидкостей неводной фазы (DNAPL) в зоне переменной насыщенности может быть описана с помощью числового моделирования для основных уравнений потока жидкости, содержащей несмешивающуюся с водой фазу загрязняющего вещества, в пористой среде. Эти уравнения представляют собой связанные дифференциальные уравнения с частными производными и сохраняющимися величинами для каждого потока жидкости, основанные на уравнении Дарси, с сохранением массы и уравнением состояния. Они записываются как функция насыщенности, капиллярного давления, плотности, вязкости, проницаемости и пористости для каждого потока жидкости…»
Иллюстрация:
Авторы статьи:
- Фульвио Челико (Fulvio Celico), профессор гидрогеологии в Пармском университете, г. Парма, Италия.
- Эдоардо Ротильяно (Edoardo Rotigliano), профессор физической географии и геоморфологии в Палермском университете, г. Палермо, Италия.
- Алессандра Фео (Alessandra Feo), доцент кафедры прикладной геологии в Пармском университете, Италия.
- Маурицио Гаспаро Мортичелли (Maurizio Gasparo Morticelli), доцент кафедры структурной геологии в Палермском университете, Италия.
- Пьетро Риццо (Pietro Rizzo), приглашенный профессор кафедры прикладной геологии в Пармском университете, Италия.
- Федерика Ло Медико (Federica Lo Medico), аспирант кафедры геологии в Палермском университете; и Риккардо Пинарди (Riccardo Pinardi), аспирант кафедры геологии в Пармском университете.