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Modello cinetico per la descrizione della zonazione redox in acquiferi contaminati a valle di discariche
No full textIl rilascio nelle acque sotterranee di percolato, proveniente da discariche perdenti, innesca reazioni di ossido-riduzione che determinano una caratteristica successione di zone redox nell'acquifero contaminato. Le popolazioni microbiche indigene sono in grado di mediare tali reazioni, accoppiando all'ossidazione dei composti organici la riduzione di diversi accettori di elettroni. La sequenza dei TEAPs (Terminal Electron Acceptor Processes) - respirazione aerobica, denitrificazione, riduzione di manganese, riduzione di ferro, riduzione di solfato e metanogenesi - è determinata dalla resa energetica delle diverse reazioni redox. L'obiettivo di questo studio è quello di fornire una descrizione fisica e matematica, in un modello di trasporto reattivo, dei processi di ossido- riduzione che si verificano in seguito alla contaminazione di un sistema acquifero dovuta ad un inquinante organico. A tal fine è stato sviluppato un modello cinetico in grado di simulare i principali fenomeni biogeochimici che fanno seguito al rilascio di percolato nelle acque sotterranee. Il modello è stato implementato come modulo user-defined nel codice di trasporto RT3D e successivamenete testato su problemi batch, mono- e bi-dimensionali. Parole chiave: modellizzazione biogeochimica, TEAPs, percolato, trasporto reattiv
Modellizzazione di fenomeni di biodegradazione in acquiferi contaminanti da composti organici
No full textIl rilascio di inquinanti organici costituisce una delle principali fonti di contaminazione delle risorse idriche sotterranee. Diversi fenomeni di natura fisica, chimica e biologica determinano il trasporto ed il destino dei contaminanti in falda. I processi di biodegradazione costituiscono, di solito, il contributo quantitativamente più importante all'attenuazione naturale dei contaminanti organici. Inoltre, le metodologie di "bioremediation", che prevedono l'utilizzo di agenti biologici (principalmente batteri e funghi) capaci di svolgere attività degradativa a carico degli inquinanti, rappresentano una valida opzione per la bonifica di acquiferi contaminati. La descrizione dei fenomeni di biodegradazione in un modello di trasporto reattivo risulta uno strumento di notevole importanza al fine di valutare la propagazione dei contaminanti in falda e/o di dimensionare un eventuale intervento di biorecupero. Lo scopo del presente lavoro è quello di illustrare, attraverso alcuni esempi, la descrizione di processi biodegradativi piuttostosto complessi in un modello di trasporto di inquinanti in un mezzo poroso. Le simulazioni sono state effettuate con un modello numerico alle differenze finite; in particolare si è fatto uso di un modulo "user-defined" per descrivere le cinetiche di degradazione dei contaminanti, di consumo degli accettori di elettroni e/o di crescita della biomass
Processi biogeochimici in falde contaminate da percolato: stato dell'arte relativo alla loro descrizione e modellizzazione
No full textL'inquinamento delle acque sotterranee imputabile a sostanze organiche, quali ad esempio i composti presenti nel percolato rilasciato da discariche perdenti, induce nel sottosuolo complessi fenomeni biogeochimici. Nel presente articolo viene fornita una descrizione di tali processi, che rivestono un ruolo rilevante nella propagazione dei contaminanti in falda, e possono dar luogo a fenomeni di contaminazione secondaria quali, ad esempio, la dissoluzione di ferro e manganese dallo scheletro solido dell'acquifero alle acque sotterranee. Sono, inoltre, proposti diversi approcci modellistici al fine di descrivere matematicamente tali processi biogeochimici in un modello di trasporto reattiv
Natural Attenuation of Chlorinated Solvents at a Complex Landfill Site
No full textThe objective of this study is to evaluate natural attenuation within groundwater at a landfill site located close to the city of Turin in Italy. The contaminants of concern found in the groundwater are primarily chlorinated aliphatic hydrocarbons (CAHs): PCE, TCE, DCE and VC, and metals such as iron, nickel and manganese. In particular, the daughter chlorinated compounds DCE and VC are present at high concentrations. The collection of groundwater biogeochemical data showed that two zones with distinct geochemical environment can be identified in the groundwater at the site. In the first zone aerobic conditions are found, while the second zone is charachterized by anaerobic conditions supporting a strongly reducing environment. Therefore, combined anaerobic and aerobic microbial processes are responsible for the degradation of chlorinated ethenes in the groundwater underlying the landfill. Also the metal contamination can be related to natural processes and, in particular, the high concentrations of dissolved iron and manganese are likely to be consequence of the biological activity, triggered by the organic load present in the landfill leachate
Contaminazione da nichel in acquiferi a valle di discariche perdenti
No full textNelle acque sotterranee la presenza di nichel in concentrazioni elevate è frequentemente legata ai fenomeni di contaminazione da percolato di discarica. Infatti, l'apporto di sostanze organiche, attraverso processi di complessazione e di ossidoriduzione, può comportare una dissoluzione del nichel, e dei metalli pesanti in genere, presente in fase solida nel sottosuolo. Il presente lavoro descrive brevemente i processi geochimici che influenzano il trasporto del nichel nelle acque sotterranee e propone una descrizione matematica di tali fenomeni, attraverso una correlazione empirica fra le concentrazioni di Ni, Fe e Mn. Ciò costituisce uno strumento immediato ed efficace per stimare la distribuzione del Ni nel mezzo saturo, una volta rilevati, o calcolati con modello deterministico, i campi di concentrazione di Fe e M
Modeling electrokinetic transport and biogeochemical reactions in porous media: a multidimensional Nernst-Planck-Poisson approach with PHREEQC coupling
No full textElectrokinetic techniques (EK) have been proposed and applied in different fields of science and engineering to enhance solute transport and species mobility in subsurface porous media. Modeling of EK requires a comprehensive approach allowing the description of the complex interplay between physical, chemical and biogeochemical processes occurring in EK applications. We propose a multidimensional modeling approach that allows the integrated description of fluid flow, solute transport (including electromigration and electroosmosis), Coulombic interactions between transported species, and a wide range of kinetic and equilibrium reactions. The proposed modeling tool, NP-Phreeqc-EK, is a coupling between COMSOL Multiphysics, which is used to solve fluid flow and solute transport in saturated porous media based on a Nernst-Planck-Poisson formulation, and PhreeqcRM, used to solve geochemical reactions. We illustrate the capabilities of NP-Phreeqc-EK with selected benchmarks in domains with different dimensions (1D, 2D and 3D). The results of the model are successfully compared with analytical solutions, numerical simulations with other software, and data from previously published EK-experiments. The outcomes of this study show the flexibility of the approach in simulating electrokinetic reactive transport processes in saturated porous media and highlight the importance of Coulombic interactions in EK applications. Such electrostatic interactions can strongly impact the performance of EK techniques since they affect the displacement velocities of charged species and can limit the maximum concentration of amendments that can be delivered through electromigration
Performance evaluation of permeable reactive barrier using zero-valent iron at a chlorinated solvents site
No full textThe present study illustrates the preliminary results of a long-term monitoring plan carried out in order to investigate the performance of a zero-valent iron permeable reactive barrier (PRB) at a chlorinated solvents’ site. The cleanup intervention has been undertaken at an industrial landfill located near the city of Turin (Italy) and represents the first full-scale application of this technology in Italy. The monitoring plan started in November 2005 with the aim to verify the attainment of the cleanup goals and to evaluate the efficiency of the PRB. The concentrations of the chlorinated compounds have been measured in a monitoring network across the PRB in order to assure that the dissolved plume is being adequately captured and treated without occurring of contaminant bypass/breakthrough. The hydraulic and chemical performances of the barrier are also monitored with the analysis of groundwater hydrochemistry with the purpose to evaluate the influence of secondary reactions (e.g. precipitation, microbially-mediated redox transformation). The medium and long-term effects of these processes on the PRB performances are simulated using geochemical equilibrium models
Modeling of Redox Zonation Downgradient of Landfill Sites
No full textThe release of landfill leachate, with its load of organic material, gives rise to a succession of redox zones in the contaminated aquifer. Indigenous microbial populations can couple the oxidation of the organic compounds to the reduction of a number of electron acceptors. The sequence of TEAPs (terminal electron acceptor processes): aerobic respiration, denitrification, Mn(IV)-reduction, Fe(III)-reduction, sulfate-reduction and methanogenesis is determined by the energy yield of each redox reaction. This study presents a kinetic description of these processes using the multispecies reactive transport code RT3D. A user-defined kinetic was developed in order to take into account the principal biogeochemical processes that are likely to occur downgradient of a landfill. This model was tested on simple batch, 1D and 2D problems before applying to a field data set collected at a mixed municipal and industrial landfill site located close to the city of Turin in Italy
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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