Fate and transport of TCE aqueous and non-aqueous phases in a karstified limestone physical groundwater model under different flow rates

Abstract

This research assesses the fate and transport of non-aqueous and dissolved trichloroethene (TCE) in a karstified limestone physical model (KLPM). The KLPM integrates a limestone block (15 cm x 15 cm x 77 cm) and simulates a confined karst aquifer. Transport experiments involve injecting tracer solutions and TCE non-aqueous phase liquid (NAPL) in the KLPM and monitoring solute concentrations and NAPL presence spatially and temporally. Results of concentration distributions show spatial variation related to the limestone heterogeneity. Generally, TCE NAPLs move downward but, at high flow rates, they also move through zones of non-vertical preferential flow. TCE NAPL dissolves in the flowing water and is transported rapidly through conduit features. Transport in the porous rock matrix occurs through diffuse flow and rate-limited mass transfer mechanisms. These zones serve as long-term storage reservoirs that can slowly release TCE over long periods of time.

Esta investigación evalúa el transporte y destino de trichloroetileno (TCE) no acuoso y disuelto en un modelo físico de caliza karsificada (KLPM). El modelo integra un bloque de piedra caliza (15 cm x 15 cm x 77 cm) y simula un acuífero kárstico confinado. Experimentos de transporte envuelven la inyección de trazadores y TCE no acuoso (NAPL) en el KLPM y monitoreo de concentraciones de solutos y presencia de NAPL espacialmente y temporeramente. Los resultados de distribuciones de concentraciones reflejan variaciones relacionadas a la heterogeneidad de la caliza. Generalmente, el TCE NAPL se mueve hacia abajo, pero en alto flujo también se mueve por zonas del flujo preferencial no-verticales. El TCE NAPL se disuelve en el agua que fluye y se transporta rápidamente por zonas de conducto. El transporte en la matriz porosa ocurre a través del flujo difuso y mecanismos de límite de transferencia de masa. Estas zonas sirven como almacenamiento a largo plazo que pueden liberar lentamente TCE durante largos períodos de tiempo.