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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2006.tde-14032007-155415
Document
Author
Full name
José Luiz Gomes Zoby
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2006
Supervisor
Committee
Duarte, Uriel (President)
Bertolo, Reginaldo Antonio
Casarini, Dorothy Carmen Pinatti
Cota, Stela Dalva Santos
Vargas Junior, Euripedes do Amaral
Title in Portuguese
Atenuação natural de pluma de contaminação de gasolina e etanol em água subterrânea
Keywords in Portuguese
Atenuação natural
Biodegradação
BTEX
Etanol
Persistência
Abstract in Portuguese
Um estudo de caso e dois experimentos controlados de campo foram realizados, a fim de avaliar o impacto do etanol nos processos de atenuação natural que atuam em plumas de contaminação em fase dissolvida de gasolina. No estudo de caso, foi monitorada uma pluma de contaminação de E22 (gasolina com 22% de etanol em volume) em Itaguaí (RJ). Os dois experimentos controlados foram realizados no aqüífero de Borden, no Canadá, para estudar plumas de E10 e E95 (gasolinas com 10 e 95% de volume de etanol, respectivamente). Neste caso, foram realizadas injeções dos contaminantes abaixo do nível d'água, gerando plumas que foram monitoradas. O etanol, em subsuperfície, particiona rapidamente para a água subterrânea, deixando a fase residual, e é transportado com a velocidade da água subterrânea. Os outros compostos orgânicos de gasolina migram com velocidades menores. Benzeno e tolueno apresentam velocidades mais próximas do etanol, enquanto trimetilbezenos e naftalenos são os mais retardados. Estas diferenças de migração dos compostos resultaram na separação espacial entre as plumas ao longo do período monitorado. A maior concentração de etanol detectada foi de 12.762 mg/L, que corresponde a um volume de etanol em água de 1,63%. As baixas concentrações de etanol não evidenciam que ele tenha exercido efeito cosolvente pronunciado na solubilidade dos compostos da gasolina. Os compostos orgânicos apresentaram perdas de massa ao longo do tempo de monitoramento. A biodegradação dos contaminantes foi observada pelo consumo de oxigênio dissolvido e metonogênese. O etanol apresentou a maior diminuição de massa e foi biotransformado mesmo sob condições anóxicas. O composto que apresentou a menos perda de massa foi o benzeno. A maior persistência de benzeno é atribuída à sua velocidade de migração próxima à água subterrânea associada ao efeito de consumo preferencial de receptores de elétrons pelo etanol. No estudo de caso, o desaparecimento de etanol pode estar relacionado à sua alta taxa de biodegradação, fato observado nos experimentos de campo. Entretanto, o efeito cosolvente na pluma, que explicaria o deplecionamento dos compostos mais móveis, como benzeno e tolueno, na pluma não foi comprovado nos experimentos.
Title in English
Natural attenuation of gasoline and ethanol ground water plume
Keywords in English
Biodegradation
BTEX
Ethanol
Natural attenuation
Persistence
Abstract in English
A case study and two controlled field experiments were conducted to evaluate the impact of ethanol on the natural attenuation processes affecting dissolved phase of gasoline plumes. The case study was conducted in Itaguaí (RJ) where an E22 (gasoline with 22 % by volume of denatured ethanol) contaminant plume was studied. The controlled field experiments were conducted at the Borden aquifer in Canada to study plumes E10 and E95. In this case, contaminants were injected below the water table and plumes were monitored down gradient. In subsurface, ethanol partitions fastly from the residual phase and is transported with the ground water velocity. The other organic compounds migrate with lower velocities. Benzene and toluene present velocities close to ethanol, while trimethylbenzenes and naphthalene are the most retarded. These transport differences resulted in the spatial separation between the plumes throughout the monitoring period. The highest ethanol concentration detected was 12,762 mg/L, which corresponds to 1.63 % of ethanol volume in water. The ethanol concentrations detected do not support the cosolvency effect on the gasoline constituents of the plumes. The organic compounds presented mass losses throughout the monitoring period. Biodegradation was also demonstrated through dissolved oxygen consumption and methanogenesis. Ethanol presented the highest mass losses and was biotransformed under anoxic conditions. Benzene presented the smallest mass loss. Benzene´s higher persistence is related to the migration close to the ground water velocity and the preferential consumption of electron acceptors by ethanol. In the case study, the disappearance of ethanol can be related to its higher biodegradation rate, which was detected through the field experiments. However, the cosolvent effect in the plume, which would explain the depletion of the most mobile compounds such as benzene and toluene was not observed during the field experiments.
 
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Publishing Date
2007-04-03
 
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