بررسی پارامتریک انتقالMTBE از مخازن سوخت تهران بزرگ به منابع آب زیر زمینی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه تربیت معلم تهران

2 دانشیار / دانشکده فنی دانشگاه تربیت مدرس تهران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد/ مهندسی عمران- محیط زیست دانشگاه تربیت معلم تهران

چکیده

عموماً فرآیندهای برداشت، تصفیه، انتقال و مصرف مواد نفتی دارای پتانسیل آلایندگی شدیدی هستند و در صورت تخلیه به محیط سبب آلودگی منابع خاک، هوا و آبهای سطحی و زیرزمینی می‌شوند. عموماً نشت مواد نفتی در زمین و نفوذ به سفره‌های آب زیرزمینی موضوع جدیدی نبوده است. در ایران با توجه به وجود مخازن سوخت، آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی به مواد  نفتی و بررسی رفتار آلاینده دارای اهمیت است. با در نظر گرفتن این نکته که علاوه بر آبیاری اکثر زمینهای کشاورزی از طریق چاههای زیرزمینی، مورد استفاده شرب نیز قرار می‌گیرد. از میان مواد نفتی MTBE یک ماده آلی اکسیژن‌دار سمی و سرطان‌زا است که در ایران و بسیاری از کشورهای جهان به صورت گسترده در تولید بنزین بدون سرب استفاده می‌شود.  لذا بررسی پارامترهای موثر در تجزیه و  انتقال آن در محیط آب زیرزمینی ضروری است. در این مطالعه ضمن مروری بر مدل‌های BIOSCREEN به عنوان مدل تحلیلی و BIOPLUMEIII به عنوان مدل عددی با استفاده از روش تفاضل محدود میزان تجزیه  بیولوژیکی و انتقال MTBE در محدوده شمال تهران (جایگاه سوخت شماره 25 مجاور شیرخوارگاه آمنه) توسط مدل‌های یاد شده مورد بررسی قرار گرفته است. پیش‌بینی در این مدل‌ها براساس اطلاعات هیدروژئولوژی محل، نشت شامل سرعت آب زیرزمینی، ضریب نفوذپذیری ومشخصات خاک شامل ضریب جذب و دانسیته وپارامترهای شیمیایی آب زیرزمینی برای تجزیه بیولوژیکی به عنوان پذیرنده الکترون نظیر میزان اکسیژن محلول، آهن، نیترات وسولفات  می‌باشد.  نتایج نشان می‌دهد که غلظت ترکیبات پذیرنده الکترون تاثیر نسبتا زیادی بر تجزیه بیولوژیکیMTBE  دارد. این فرضیات استفاده از شرایط محیطی یا نیمه تحلیلی انتقال را امکان پذیر می‌سازد. این مدل‌ها به دلیل ارائه راه‌حل‌های تحلیلی وعددی از لحاظ سهولت محاسبه‌ای و وضوح نسبت به بقیه برتری دارد و دو مدل مذکور برازش قابل قبولی را نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Parametric Analysis for the Fate of Methyl Tertiary Butyl Ether (MTBE) in Groundwater Resources from a Fuel Storage Tank in Northern Tehran

نویسندگان [English]

  • G Asadolahfardi 1
  • A Khodadadi 2
  • M Yaghoobi 3
1 Assistant Professor, Technical University of Tarbiat Moallem, Tehran, Iran
2 Associate Professor Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University
3 Graduate student in Civil Engineering – Environmental Engineering from University of Tarbiat Moallem Tehran
چکیده [English]

Procedures of extraction, refinement, transmission and consumption of oil have a high pollution potential to soil, air, and water resources. The leaking of oil into the ground and toward the groundwater resources is a common phenomenon in pollution studies. Regarding the considerable oil resources in Iran, the groundwater pollution is a major issue due to different oil-based pollutants in the main source of drinking and agricultural water. Methyl Tertiary Butyl Ether (MTBE) which is toxic and very soluble in water is one of the most common oxygenated compounds used in producing lead-free gasoline in Iran and many other countries. The parametric study of the factors which affect the biodegradation and transport of MTBE is very important. In this study the most important biodegradation models are reviewed. BIOSCREEN as an analytical and BIOPLUME as a numerical model based on finite difference approximation are among these models. As the case study, the geochemical field data is used for one of the gasoline stations in Tehran (gasoline station no. 25 next to Ameneh Nursery) to predict the fate of MTBE in groundwater resources in the vicinity of the station.  This is performed based on the biogeochemical properties of the soil and the groundwater including the soil density, soil adsorption, and groundwater velocity. The concentrations of dissolved oxygen, nitrate, sulfate, and iron are also considered as electron acceptors. The result of the study showed that the electron acceptors have a considerable effect on MTBE biodegradation.  The results also indicated that the model outputs are in good agreement with the field data and can be used as a good tool for the prediction of natural biodegradation of petroleum products in groundwater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater pollution
  • MTBE
  • BIOSCRREN Models
  • Biodegradation
  • Electron acceptors

بامداد حقیقی، پ. (1355)، "آلودگی آب زیرزمینی بعلت تغذیه آب شور"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز.

صفا، ب. (1381)، "حل مدل سه بعدی انتقال آلودگی در سفره‌های آب زیرزمینی با استفاده از روش حجم محدود"،  پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

ضیایی، ا. (1378)، "حل مدل ریاضی سه بعدی انتقال و انتشار آلودگی در آب‌های زیرزمینی با استفاده از روش احجام محدود در محیط اشباع"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی، دانشگاه تهران.

 قهرمانی تبار، م.،  ابراهیمی، ک. و  خلفی، ح. (1387)، اهمیت آلودگی‌های نفتی ناشی از MTBE و بررسی آن در ایران و جهان، مجموعه مقالات هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران،  تهران - انجمن هیدرولیک ایران، دانشگاه صنعت آب و برق.

مرادی، م. (1379)، "مدل ریاضی فرایند انتقال آلودگی در سفره‌های آب زیر زمینی بر اساس روش عددی حجم محدود"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه باهنر کرمان.

Alexander M. Biodegradation and Bioremediation. London (1994): Academic Press.

Aziz, C.E., Newell, C.J., Gonzales, J.R., Haas, P.E., Clement, T.P., Sun, Y. (2000), BIOCHLOR natural attenuation decision support system, user’s manual, version 1.1, U.S. EPA. Washington (DC): Office of Research and Development, EPA/600/R-00/008;. www.epa.gov/ada/csmos/models. html.

Bear J. (1972), Dynamics of Fluids in Porous Media. New York: Dover.

Connor, J.A., Newell, C.J., Nevin, J.P. and Rifai, H.S. (1994), "Guidelines for use of Groundwater Spreadsheet Models in Risk-Based Corrective Action Design", Proceeding of NGWA Pet.,  Hydro Conference.,  Houston, Tx.

Domenico, P.A. (1987), An analytical model for multidimensional transport of a decaying contaminant species. J Hydrol;91:pp. 49 –58.

Faisal I. Khan, Tahir Husain, (2003), Evaluation of a petroleum hydrocarbon contaminated site for natural attenuation using ‘RBMNA’ methodology, Environmental Modelling & Software, Volume 18, Issue 2, pp. 179-194

Mulligan, C.N. (2001), An overview of in situ bioremediation processes. Proceedings of the 29th Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering, Victoria, BC, May 30– June 2. Montreal, PQ: CanadianSociety of Civil Engineering.

Newell, C.J., McLeod, R.K., Gonzales, J. (1996), BIOSCREEN Natural Attenuation Decision Support System, EPA/600/R-96/087. Washington, DC: US EPA, Office of Research and Development. www.epa.gov/ada/csmos/models.html

Odencrantz, J.E., Varljen, M.D., Vogl, R.A. (2002), Natural attenuation: is dilution the solution? LUSTLINE, Bulletin 40, Bulletin New England InterstateWater Pollution Control Commission and the U.S. Environmental Protection. Agency, pp. 8 – 12.

Rifai, H.S., Bedient, P.B. (1990), "Comparison of Biodegradation Kinetics with an Instantaneous Reaction Model for Groundwater".

Van Genuchten, M.T., Alves, W.J. (1982), Analytical solutions of the one-dimensional convective– ispersive solute transport equation. Technical Bulletin, vol. 1661. Washington (DC): U.S. Department of Agriculture. 151p.

Wexler, E.J. (1992), Analytical solution for one-, two- and three-dimensional solute transport in groundwater systems with uniform flow. Techniques of water resources investigations of the united states geological survey. Book, vol. 3. Washington (DC): U.S. Geological Survey; Chap.B7, 190 p.

Wilson, J.T. (1998), Attenuating biodegradation and attenuation rate constants, seminar series on monitored natural attenuation for groundwater, EPA/625/K-98/001. Washington (DC): Office of Research and Development; pp. 5-3–5.

Wiedmeier, T., Newell Charles, J., Winters, J., Rifai, S. and Handi, A. (1995), "Modeling Intrinsic Remediation with Multiple Electron Acceptors: Results from Seven Sites".