Laboratory studies on benzene sorption processes in clay formations

Krzysztof Wołowiec, Grzegorz Malina

Abstract


The presented studies focus on benzene sorption mechanisms in the semi-permeable geological formations (aquitards). Clay formations were taken under consideration as not well investigated so far. Natural clay samples artificially contaminated with benzene were used in batch and column experiments to determine benzene partitioning and retardation in the studied clay material, and to reflect natural groundwater flow conditions. Column tests were carried out under controlled water flow conditions and using undisturbed  clay samples. Benzene concentrations in tested samples (water and soil) were determined by gas chromatography (GC-FID). The linear sorption isotherm was used to fit the experimental data, as well as calculate the distribution coefficient (Kd=0.042) and the retardation factor (R=1.21) of benzene in the studied clay material. These parameters are important  for mathematical modelling of benzene fate and transport through the semi-permeable formations (clays) to assess the associated risk and to prevent groundwater resources from contamination.

Keywords


sorption processes, retardation factor, clays, benzene

Full Text:

PDF

References


Ayala J., Vega J.L., Alvarez R. & Loredo J., 2008. Retention of heavy metal ions in bentonites from Grau Region (North Peru). Environmental Geology, 53, 1323–1330.

Bolt A. & Dobkowska M., 2000. Charakterystyka procesów naturalnej degradacji zanieczyszczeń BTEX w środowisku gruntowym. Jubileuszowa Sesja Naukowa „Geotechnika w budownictwie i inżynierii środowiska”, Gdańsk.

Breus I. & Mishchenko P., 2006. Sorption of volatile organic contaminants by soils (a review). Eurasian Soil Science, 39, 12, 1271–1283.

Calicki P., 2006. Analiza porównawcza migracji produktów ropopochodnych w różnych warunkach geologicznych i hydrogeologicznych na przykładach skażeń gruntów i wód podziemnych w rejonach Białogonu, Skarżyńsko-Kamiennej, Tomaszowa Mazowieckiego, Słostowic oraz Retek. AGH, Kraków [PhD thesis, not published].

Delle Site A., 2001. Factors affecting sorption of organic compounds in natural sorbent/water systems and sorption coefficients for selected pollutants. A review. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 30, 1, 187– 439.

Greg S.J. & Sing K.S.W., 1982. Adsorption, Surface area and porosity. Academic Press, New York.

Izdebska-Mucha D., 2005. Wpływ zanieczyszczeń ropopochodnych na wybrane geologiczno-inżynierskie właściwości gruntów spoistych. Przegląd Geologiczny, 53, 9, 766–769.

Izdebska-Mucha D., 2008. Pore space studies on Wartanian glacial till (Central Poland) polluted with petrol and diesel oil, based on mercury porosimetry. Geological Quarterly, 52, 2, 183–190.

Jeong J. & Charbeneau R.J., 2014. An analytical model for predicting LNAPL distribution and recovery from multi-layered soils. Journal of Contaminant Hydrology, 156, 52–61.

Kubilay S., Gurkan R., Savran A. & Sahan T., 2007. Removal of Cu(II), Zn(II) and Co(II) ions from aqueous solutions by adsorption onto natural bentonite. Adsorption, 13, 41–51.

Macioszczyk A. & Dobrzyński D., 2007. Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

Malina G., 2011. Likwidacja zagrożenia środowiska gruntowo-wodnego na terenach zanieczyszczonych [wyd. 2 rozszerzone i zaktualizowane] . Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych. Oddział Wielkopolski, Poznań.

Małecki J.J. (red.), 2006. Wyznaczanie parametrów migracji zanieczyszczeń w ośrodku porowatym dla potrzeb badań hydrogeologicznych i ochrony środowiska. Poradnik metodyczny. Uniwersytet Warszawski, Wydział Geologii, Warszawa.

Marciniak M., Małoszewski P. & Okońska M., 2006.Wpływ efektu skali eksperymentu kolumnowego na identyfikację parametrów migracji znaczników metodą rozwiązań analitycznych i modelowania numerycznego. Geologos, 10, 167–187.

Minnich M., 1993. Behavior and determination of volatile organic compounds in soil: a literature review. US Environmental Protection Agency Issue, EPA 600/R-93/140, Las Vegas.

Osmęda-Ernst E. & Witczak S., 1991. Parametry migracji wybranych zanieczyszczeń w wodach podziemnych. [i n:] Ochrona wód podziemnych w Polsce. Stan i kierunki badań, Publikacje CPBP 04.10., 56, Wyd. SGGW-AR, Warszawa, 201–215.

Pinedo J., Ibanez R., Lijzen J.P.A. & Irabien A., 2013. Assessment of soil pollution based on total petroleum hydrocarbons and individual oil substances. Journal of Environmental Management, 130, 72–79.

Qu F., Zhu L. & Yang K., 2009. Adsorption behaviors of volatile organic compounds (VOCs) on porous clay heterostructures (PCH). Journal of Hazardous Materials, 170, 7–12.

Rembeza L., 1998. Przepływy wody i zanieczyszczeń w gruncie. Analityczne metody rozwiązań. Wydawnictwo AR, Poznań.

Witczak S. & Adamczyk A., 1995. Katalog wybranych fizycznych i chemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód podziemnych i metod ich oznaczania. T. 2. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Oikos, Warszawa.




DOI: https://doi.org/10.7494/geol.2015.41.1.43

Refbacks

  • There are currently no refbacks.