Importance of dissolved organiccarbon for transport of organiccontaminants in groundwater

• Main Author: Söderberg, Lisa
• Format: Others
• Language: English
• Published: Uppsala universitet, Luft-, vatten och landskapslära 2013
• Subjects: modeling; FEFLOW; sorption; KDOC; phenanthrene; DEHP; modellering; adsorption; fenatren
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-204929

The need of understanding transport processes of contaminants in groundwater has grownalong with the discovering of contamination of soil and groundwater due to industrialization.Mobility of an organic contaminant in the soil is affected by its partitioning to dissolvedorganic carbon, DOC. Partitioning of hydrophobic organic contaminants, HOCs, to DOC isdescribed by the contaminant’s KDOC value. The effects of DOC on transport processes oforganic contaminants with groundwater are still relatively unexplored even though somereviews have been carried out in this particular field of research. The aim of this thesis workwas to investigate transport processes for the PAH phenanthrene and the phthalate Di(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP, with DOC by constructing a transport model with the computerprogram FEFLOW 6.1. The thesis work was performed as part of an ongoing Research &Development project investigating alternative remediation techniques at Domsjö industrialsite, located 2 km south of Örnsköldsvik. Generally, the groundwater at the site was characterized by low phenanthrene and DEHPcontent together with high DOC content. In the sampling points with highest reportedcontaminant concentration also DOC was present in highest concentrations. During theperformed literature study it was found that tabulated KDOC values for phenanthrene wasavailable but not for DEHP, which had to be calculated based on available KOC and KOWvalues. Five different modeling scenarios were developed: 1. Transport of phenanthrene with KDOC minimum value. 2. Transport of phenanthrene with KDOC maximum value. 3. Transport of phenanthrene with KDOC median value. 4. Transport of DEHP with KDOC calculated with KOC. 5. Transport of DEHP with KDOC calculated with KOW. Calculations of contaminant concentration in groundwater were made with an equation thatrequires both site and contaminant specific constants. These constants had to be estimatedduring this thesis work, which resulted in insecurities possibly affecting the model results.However, the minimum and the median value of KDOC showed best modeled phenanthreneconcentration after six years compared to measured values. Best result of modeledconcentrations of DEHP was obtained with KDOC calculated with KOC. Correlation analysis ofDOC and contaminants showed a significant correlation between DOC and phenanthrene at99% confidence level, and between DOC and DEHP at 90% confidence level. === I takt med ökad kännedom om industriellt förorenade områden har det också blivitbetydelsefullt att känna till de processer som påverkar transport av föroreningar medgrundvattnet. Rörligheten av en hydrofobisk organisk förorening, HOC, påverkas av dessfördelning till löst organiskt kol, DOC, och beskrivs med fördelningskoefficienten KDOC.Effekterna av DOC på föroreningstransporten är relativt okända trots att forskning harbedrivits inom området. Syftet med examensarbetet var att undersöka spridning av fenantren(ämnesklass PAH) och Di(2-etylhexyl)ftalat med DOC genom att konstruera enföroreningsspridningsmodell i datorprogrammet FEFLOW 6.1. Examensarbetet utfördes somdel i ett pågående Forsknings & Utvecklingsprojekt med syfte att utreda en alternativsaneringsteknik för Domsjö industriområde, 2 km söder om Örnsköldsvik. Generellt sett karaktäriserades grundvattnet på platsen av låg fenantren- och DEHP-halttillsammans med hög DOC-halt. På samma ställen där föroreningarna förekom i högstakoncentration var också DOC-koncentrationen som högst. Vid genomförd litteraturstudieåterfanns tabellerade KDOC-värden endast för fenantren. KDOC för DEHP saknades och fickberäknas med ekvationer baserat på förhållandet mellan KDOC och KOC respektive KOW. Femolika modelleringsscenarier utvecklades: 1. Spridning av fenantren med minsta tillgängliga KDOC-värde. 2. Spridning av fenantren med högsta tillgängliga KDOC-värde. 3. Spridning av fenantren med median KDOC-värde. 4. Spridning av DEHP med KDOC beräknat med KOC. 5. Spridning av DEHP med KDOC beräknat med KOW. Beräkning av föroreningarnas koncentration i grundvattnet gjordes med en ekvation somegentligen kräver både plats- och föroreningsspecifika konstanter. Då detta inte fanns att tillgågjordes uppskattning av värdena vilket resulterar i osäkerheter som kan ha påverkan påmodellerade resultat. De bästa modellerade koncentrationerna av fenantren efter sex årssimulering jämfört med uppmätta koncentrationer uppnåddes med minsta och median-värdeav KDOC. Bästa modellerade koncentrationerna av DEHP gavs av KDOC beräknat med KOC.Korrelationstest med DOC och respektive förorening visade en signifikant korrelation mellanDOC och fenantren vid 99% konfidensnivå, och mellan DOC och DEHP vid 90% konfidensnivå.