انتشار ترکیبات BTEX بنزین در خاک اشباع و غیر اشباع

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

2 کارشناسی ارشد مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

امروزه آلاینده­های هیدروکربنی از مهم­ترین منابع آلوده کننده خاک و سفره­های آب زیرزمینی به شمار می­آیند. ترکیبات  BTEXاز جمله هیدروکربن­های سبک موجود در بنزین هستند که به علت سمی بودن و اثرات مخرب طولانی مدت در محیط زیست، مورد توجه قرار گرفته­اند. طراحی روش­های پاکسازی مناطق آلوده شده به این آلاینده­ها نیازمند آشنایی با رفتار و پیش­بینی نحوه انتشار آن­ها می­باشد. در این پژوهش، نحوه انتشار ترکیبات BTEX در ناحیه اشباع و غیر اشباع خاک با استفاده از روش اجزا ی محدود مورد بررسی قرار گرفت. انتشار مؤلفه­های مختلف ترکیبات BTEX با هم مقایسه گردید و عوامل مؤثر بر انتشار و میزان انتقال آن­ها در فازهای آب، گاز و سیال آلی ارزیابی گردید. نتایج تحقیق نشان دادند که هر چه ضریب هدایت هیدرولیکی خاک بیشتر باشد، تأثیر مشخصه­های فیزیکی آلاینده هیدروکربنی سبک در میزان انتشار آن محسوس­تر است. نتایج نشان دادند که عمق نفوذ ترکیبات BTEX در خاک نسبت به تغییرات ضریب α ون­گنوختن بسیار حساس است. در مقایسه میزان گسترش ترکیبات BTEX در فازهای مختلف، بیشترین گسترش در فاز آبی و گازی مربوط به مؤلفه بَنزن و در فاز سیال آلی مربوط به اتیل بَنزن می­باشد. نتایج نشان دادند که مدل نظری استفاده شده در این تحقیق از دقت کافی در پیش­بینی نحوه انتشار آلاینده­های هیدروکربنی سبک در خاک­های اشباع و غیر اشباع برخوردار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Propagation of BTEX Compounds of Gasoline in Saturated and Unsaturated Soil

نویسندگان [English]

  • Kazem Badv 1
  • Bahareh Mohammad Seyyedi 2
1 Department of Civil Engineering, Urmia University
2 Department of Civil Engineering, Urmia University
چکیده [English]

BTEX compounds are light hydrocarbons in the gasoline which have attracted attention due to their long-term toxicity and deteriorating effects on the environment [1, 2]. In this study, the propagation of BTEX compounds in unsaturated and saturated zones of soil was investigated by the finite element method. The propagation of different components of BTEX was compared and the contributing factors on their propagation and transportation in water, gas and oil phases were evaluated. The results showed that when the hydraulic conductivity of the soil is high, the effect of physical properties of light hydrocarbon on extend of propagation is pronounced and the BTEX compounds propagation depth is very sensitive to the van Genuchten’s coefficient of α. Comparing the extend of propagation of BTEX compounds in different phases shows that the maximum propagation in the water and gas phases belongs to benzene and in the oil phase belongs to ethyl-benzene. The results showed that the adopted theoretical model is accurate enough to predict the propagation pattern of the light hydrocarbon contaminants in saturated and unsaturated soils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BTEX compounds
  • Contaminant propagation
  • finite element method
  • Saturated and unsaturated soil
  • Aquifer
[1]     Huling, S. G., Weaver, J. W., "Dense Non Aqueous phase liquids, Ground Water Issue", Environmental Protection Agency, 1991, EPA/540/4-91-002.
[2]     American Petroleum Institute," Laboratory Study of Petroleum Hydrocarbons in Groundwater", API Publication, US, 1985.
[3]     Hunt, J. R., Sittar, N., Udell, K. S., "Non-Aqueous Phase Liquid Transport and Cleanup", Journal of Water Resource Research, 1988, 24 (8), 1259-1269.
[4]     Mercer, J. W., Cohen, R. M., "A Review of Immiscible Fluids in The Subsurface: Properties, Models, Characterization and Remediation", Journal of Contaminant Hydrology, 1990, 6, 107-163.
[5]     Annable, M. D., "Aqueous Phase Transport in Soils Contaminated With A Multi-Component Liquid Hydrocarbon and Subjected To Vapor Flow", PhD. Thesis, Michigan State University, US, 1991.
[6]     Van Geel, P. J., Sykes, J. F., "Laboratory and Model Simulation of A LNAPL Spill in a Variably-Saturated Sand, 1. Laboratory Experiment and Image Analysis Techniques", Journal of Contaminated Hydrology, 1994, 17 (1), 1-25.
[7]     Schroth, M. H., Istok, J. D., Selker, J. S., "Three-Phase Immiscible Fluid Movement In The Vicinity of Textural Interfaces", Journal of Contaminant Hydrology, 1998, 32, 1-23.
[8]     Deeds, N. E., McKinney, D. C., Pope, G. A., "Laboratory Characterization of Non-Aqueous Phase Liquid Tracer Interaction In Support of aVadose Zone Partitioning Interwell Tracer Test", Journal of Contaminant Hydrology, 2000, 41, 193-204.
[9]     Gribb, M. M., Bene, K. J., Shrader, A., "Sensitivity Analysis of a Soil Leachability Model for Petroleum Fate and Transport in the Vadose Zone", Journal of Advances in Environmental Research, 2002, 7, 59-72.
[10]   Mohammadi, K., Mousavizadeh, H., Hawita, R., "An Experimental Investigation of Infiltration an Immiscible Organic Spill ina Variably Saturated Soil", SPE 13th Middle East Oil Show and Conference, Bahrain, 5-8 April, 2003.
[11]   Simantiraki, F., Aivalioti, M., Gidarakos, E., "Implementation of an Image Analysis Technique to Determine LNAPL Infiltration and Distribution in Unsaturated Porous Media", Desalination, 2008, 248, 305-313.
[12]   De Souza, V. A. D., De Castro, M. A. H., "Modeling Multiphase Flow Through Unsaturated Soil for Evaluation of Environmental Vulnerability of Oil Storage Tank Areas", Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 15, 385-402.
[13]   Jaehak, J., Charbeneau, R. J., "An Analytical Model for Predicting LNAPL Distribution and Recovery from Multi-Layered Soils", Journal of Contaminant Hydrology, 2013, http://dx.doi.org/10.1016/j.jconhyd.2013.09.008.
[14]   Ramalho, A. M. Z., "Study of Contamination by Benzene Due Diesel and Gasoline Leaks at A Gas Station in Natal/Brazil", International Journal of Engineering and Technology, 2014, 14 (2), 49-54.
[15]   Katyal, A. K., Kaluarachchi, J. J., Parker, J. C., "A Two Dimensional Finite Element Program for Multiphase Flow and Multicomponent Transport, Program Documention and User’s Guide", Center for Environmental and Hazardous Materials Studies, Virginia Polytechnic Institute and State University, EPA/600/2-91/020, 1991.
[16]   Van Geel, P. J., Sykes, J. F., "Laboratory and Model Simulation of A LNAPL Spill in a Variably-Saturated Sand, 2. Comparison of Laboratory and Model Results", Journal of Contaminated Hydrology, 1994, 17 (1), 27-53.
[17]   Panday, S., Wu, Y. S., Huyakorn, P. S., Wade, S. C., Saleem, Z. A., "A Composite Numerical Model for Assessing Subsurface Transport of Oily Wastes and Chemical Constituents", Journal of Contaminant Hydrology, 1997, 25, 39-62.
[18]   American Petroleum Institute, "API Interactive LNAPL Guide", www.api.org/lnapl, July 2004.
[19]   Melching, C. S., Yoon, C. G., "Key Sources of Uncertainty in QUAL2E Model of Passaic River", Journal of Water Resource Planning and Management, 1996, 122 (2), 105-113.
[20]    Mohammadi, K., "Numerical Modeling of Petroleum Contamination in the Subsurface layers", PhD. Dissertation, Ecolepolytechnique de Montreal, Canada, 1998.