رفتار هیدرولیکی خاک‌های آلوده به تری‌کلرواتیلن (TCE)

چکیده: سابقه و هدف: نگهداشت و هدایت هیدرولیکی از مهم ترین ویژگی‌های هیدرولیکی محیط متخلخل در ارتباط با آلاینده‌ها است. منحنی نگهداشت و هدایت هیدرولیکی وابسته به ویژگی‌های خاک و سیال هستند. آلاینده‌های کلردار به دلیل نوع ترکیباتی که دارند در هنگام ورود به آب‌های زیرزمینی سبب‌ آلودگی می‌شوند، بنابرین جلوگیری از ورود این آلاینده‌ها به آب و خاک ضروری است. به منظور بررسی رفتار هیدرولیکی تری‌کلرواتیلن در خاک، منحنی‌های نگهداشت خاک برای تری‌کلرواتیلن و آب تعیین شد. تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع در سیستم دو فازی NAPL-هوا و برآورد هدایت هیدرولیکی غیراشباع توسط مدل‌های معلم-ون‌گنوختن، معلم-بروکس‌وکوری، و معلم –کوسوگی، در سیستم‌های دو فازی NAPL-هوا هدف دیگر این پژوهش بود. مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر از سیالات تری‌کلرواتیلن و آب استفاده شد. برای رسم منحنی‌های نگهداشت آب و تری‌کلرواتیلن در خاک SiL (سیلتی لوم) از دستگاه ستون آویزان و برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع از روش بار ثابت استفاده شد. پارامترهای منحنی-های نگهداشت خاک، برای سیالات تری‌کلرواتیلن و آب بر اساس مدل‌های ون‌گنوختن، بروکس-کوری و کوسوگی در نرم افزار RETC تعیین شد. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع به عنوان تابعی از پتانسیل ماتریک، بر اساس مدل‌های معلم-ون‌گنوختن، معلم‌- بروکس‌-کوری و معلم- کوسوگی به‌دست آمد. همچنین برای مقایسه‌ی کمّی مدل‌های هیدرولیکی به‌کار رفته، از آماره های خطای حداکثر ، ریشه‌ی میانگین مربعات خطا ، ضریب تعیین ، کارایی مدل و ضریب جرم باقیمانده استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در یک مقدار معین از فاز مایع، سیال تری‌کلرواتیلن نسبت به آب، نگهداشت کمتر و هدایت هیدرولیکی بیشتری را در خاک داشت که با توجه به کشش سطحی و گرانروی کمتر تری‌کلرواتیلن نسبت به آب، این رفتار قابل انتظاراست. مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع برای تری‌کلرواتیلن و آب به ترتیب 75/136 و 5/94 سانتی‌متر بر روز به‌دست آمد. با مقایسه بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده نگهداشت سیالات در خاک، مدل ون‌گنوختن بیشترین کارایی (93/0) و کمترین خطای باقی‌مانده (018/0) را برای آب نسبت به تری‌کلرواتیلن نشان داد. در دو مدل دیگر نیز کارایی مدل برای سیال آب بیشتر است. در مورد سیال تری‌کلرواتیلن، مدل ون‌گنوختن و بروکس-کوری کارایی نسبتا مناسبی را از خود نشان دادند. به‌طور کلی، دقت هر سه مدل برای تری‌کلرواتیلن کمتر از آب بود. نتیجه‌گیری: نتایج اعتبار سنجی مدل‌های هیدرولیکی نشان داد که مدل ون‌گنوختن پیش‌بینی بهتری نسبت به مدل‌های کوسوگی و بروکس- کوری در نگهداشت خاک در سیستم‌های دو فازی آب-هوا و پرکلرواتیلن -هوا ارائه می‌نماید. در نهایت، با توجه به هدایت هیدرولیکی بیشتر و نگهداشت کمتری که سیال تری‌کلرواتیلن نسبت به آب دارد، در صورت ورود به خاک حرکت سریع‌تری به سمت آب‌های زیر زمینی خواهد داشت و در صورت ورود به آبخوان سبب آلودگی و تغییر کیفیت آب خواهد شد.