Identification and Remediation of Contaminated Sites with Persistent Organic Pollutants (POPs)

(1)

This Project is co-financed by

the European Union and the Republic of Turkey.

Identification and Remediation of Contaminated Sites with Persistent Organic Pollutants (POPs)

Kalıcı Organik Kirleticilerle Kirlenmiş Sahaların

Tespiti ve İyileştirilmesi Projesi

(2)

Temizleme Teknolojileri, Islah ve İzleme Eğitimi

Training on Remediation Technologies, Remediation and Monitoring 22-23-24 KASIM 2021

PROF. DR. AHMET KARAGÜNDÜZ GEBZE TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Toprak ve Yeraltı Suyu

Soil and Groundwater

(3)

1

5 • Doygun Bölge (Yeraltı Suyu)

• Doymamış Bölge (vadoz Bölge)

• Capiler Fringe

USGS, 1999

Gözenek suyu basıncı = Atmosfer Basıncı

Gözenek suyu basıncı > Atmosfer Basıncı

Gözenek suyu basıncı < Atmosfer Basıncı

(4)

1

5 THANK YOU…

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

TOPRAK

• Organik Madde

• Humus

• Hümin (çözünmeyen)

• Humik Asit(Asitte çöken)

• Fulvik Asit (asidik çözeltide kalan)

• İnorganik Madde

• Karbonat mineralleri

• Silikat mineralleri

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(5)

1

5 By International Society of Soil Science

Toprak: 2 mm de daha düşük partiküllerdir.

• Kil (<2 μm), silt (2–20 μm), ince kum (20–200 μm), ve kalın kum (200 μm–2.0 mm).

USGS Sınıflandırması

• Örneğin: 20% kil, 70% silt, ve 10% kum

• SİLT LOAM

(6)

1

5 • Akifer: Su bulunduran ve ileten jeolojik birimler

• Basınçlı

• Serbest Yüzeyli

• Akuitard: Su bulunduran ancak çok düşük hızda bir birimden diğerine su ileten jeolojik birimler

• Akuifaj: Su iletmeyen

geçirimsiz jeolojik birimler

• Akuiklud: Çok düşük

iletkenlikte suyu hemen hemen ietmeyen jeolojik birimler

usgs.gov

(7)

1

5

Hidrolik Eğim

• Hidrolik eğim= Su tablasının eğimi.

• i=∆H/∆L

∆H

∆L

Geosearch International

(8)

1

5 Porosite (n): Boşluk Hacim’in Toplam Hacim’e oranı

𝑛 = 𝐵𝑜ş𝑙𝑢𝑘 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚

𝐵𝑢𝑙𝑘 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 𝑉 _𝑇 − 𝑉 _𝑝

𝑉 _𝑇 = 1 − 𝑉 _𝑝 𝑉 _𝑇 Bulk Yoğunluğu: Toprak ağırlığının toplam hacime oranı, 𝜌 _𝑏 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑇

Partikül Yoğunluğu: Toprak ağırlığının partikül hacime oranı, 𝜌 _𝑠 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑃 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑇 − 𝑉 _𝑉

𝑛 = 1 − 𝜌 _𝑏 𝜌 _𝑠

Etkin (Efektif) Porosite (ne): Porositenin akış

gerçekleşebilen kısmı

(9)

1

5 Hidrojeolojik Tanımlar

• Özgül verim (Y): Yerçekimi ile drene olan suyun haciminin

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 _𝑤,𝑑 Τ 𝑉 _𝑇

• Örneğin: Kil %2, Silt: %18, Kum:%27

• Özgül Tutma (R): Yerçekimi ile akiferde kalan su haciminin

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 _𝑤,𝑟 Τ 𝑉 _𝑇

• 𝑛 = 𝑌 + 𝑅

• Doygunluk Oranı (Rs): Boşlukta bulunan su hacminin toplam boşuk hacmine oranı. 𝑅 _𝑠 = 𝑉 _𝑤,𝑏 Τ 𝑉 _{𝑏𝑜ş𝑙𝑢𝑘}

• Su içeriği (θ): Su ağırlığının

toplam kuru toprak ağırlığına

oranı.

(10)

1

5 • Hidrolik İletkenlik (K): Gözenekli bir ortamda bir akışkanın taşınımının bir ölçüsüdür.

• Akışkanın ve akifer malzemesinin bir fonksiyonudur.

• k: permeabilite, μ: Dinamik viskozite, ρ: akışkanın yoğunluğu

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(11)

1

5 Hidrolik Eğim

Debi Debi, Q

Alan, A

Q=Ki=K ∆H/∆L

Geosearch International

• Bernoli Denklemi 𝐻 = 𝑧 + 𝑃

𝜌𝑔 + 𝑉 ²

2𝑔 = Sabit

(12)

1

5

Yeraltı Suyu Akımı

• Bernoli Denklemi 𝐻 = 𝑧 + 𝑃

𝜌𝑔 + 𝑉 ²

2𝑔 = Sabit

• Darcy Yasası

𝑞 = −𝐾 𝑑𝐻

𝑑𝑥 = −𝐾𝑖

• Yeraltısuyu Hızı 𝑣 = 𝑞

𝑛 = − 𝐾 𝑛

𝑑𝐻

𝑑𝑥 = − 𝐾 𝑛 𝑖

• Kirletici Taşınım Hızı 𝑣 _𝑐 = 𝑣

𝑅 = 𝑣

1 + 𝐾 _𝐷 𝜌

𝑑𝐻 𝑛

𝑑𝑥 = 2

500 = 0.004 m/m

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(13)

1

5 𝑑𝐻

𝑑𝑥 = 2

500 = 0.004 m/m

K=50 m/gün, n=0.35 ve ρ _b =1.8 g/cm ³ Darcy Hızı nedir?

YAS Gerçek Hızı Nedir?

Adsorplanmayan bir kirletici bu akiferde 500 m mesafeyi ne kadar zamanda gider?

KD=5.2 L/kg olan bir kirletici aynı mesafeyi hangi ürede alır?

𝑞 = −𝐾 𝑑𝐻

𝑑𝑥 = −50 × −0.004 = 0.2 𝑚/𝑔ü𝑛 𝑣 = 𝑞

𝑛 = 0.2

0.35 = 0.57 𝑚 𝑔ü𝑛 𝑡 = 500 (𝑚)

0.57 ( 𝑚 𝑔ü𝑛)

= 877 𝑔ü𝑛

𝑣 _𝑐 = 𝑣

𝑅 = 𝑣

1 + 𝐾 _𝐷 𝜌 𝑛

= 0.57

1 + 5.2 1.8 0.35

= 0.0206 𝑚 𝑔ü𝑛 𝑡 = 500 (𝑚)

0.0206 ( 𝑚

𝑔ü𝑛 ) = 24272 𝑔ü𝑛

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(14)

1 gw-project.org 5

(15)

1

5 Doygun Olmayan Toprakta Akış

• Boşluklarda, hem hava hem de su mevcut

• Genellikle havanın hareketsiz olduğu Kabul edilir.

Doymuş Toprak Doygun Olmayan

Toprak

(16)

1

5

Doygun olmayan toprakta akış

𝑞 = −𝐾 𝜃 𝑑𝐻

𝑑𝑥

(17)

https://www.youtube.com/watch?v=ego2FkuQwxc

(18)

1

5 USGS,2019

Radyal Akış

https://www.youtube.com/watch?v=mRqrCtC4u88 Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(19)

1

5 Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

(20)

1

5

Capture Zone

Çoklu Kuyu için:

Javandall and Tsang, 1986

(21)

1

5 • Suda çözünmeyen sıvılar (Non-aqueous phase liquids-NAPLs)

• Bu sıvılar su içinde çözünmez

• Su dışında ikinci bir faz gözlenir

• Eğer sıvının yoğunluğu suyun yoğunluğundan düşük ise

→ Hafif suda çözünmeyen sıvılar

(Light non-aqueous phase liquid-LNAPL)

• Eğer sıvının yoğunluğu suyun yoğunluğundan yüksek ise

→ Yoğun suda çözünmeyen sıvılar

(Dense non-aqueous phase liquid -DNAPL)

(22)

1

5

(23)

1

5

(24)

1

5 LNAPL

DNAPL

(25)

1

5 • NAPLların çözünürlükleri düşüktür.

• Ancak içme suyu standartlarında bunların değerleri çok daha düşüktür.

• Çok düşük hacimde NAPL bile yeraltı suyunu kirletir;

• Doğal koşullarda, DNAPların giderimi için yüzyıllar binyıllar gereklidir.

Identification and Remediation of Contaminated Sites with Persistent Organic Pollutants (POPs)

Identification and Remediation of Contaminated Sites with Persistent Organic Pollutants (POPs)

Kalıcı Organik Kirleticilerle Kirlenmiş Sahaların

Tespiti ve İyileştirilmesi Projesi

Temizleme Teknolojileri, Islah ve İzleme Eğitimi

Training on Remediation Technologies, Remediation and Monitoring 22-23-24 KASIM 2021

PROF. DR. AHMET KARAGÜNDÜZ GEBZE TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Toprak ve Yeraltı Suyu

Soil and Groundwater

1

5

• Doygun Bölge (Yeraltı Suyu)

• Doymamış Bölge (vadoz Bölge)

• Capiler Fringe

USGS, 1999

Gözenek suyu basıncı = Atmosfer Basıncı

Gözenek suyu basıncı > Atmosfer Basıncı

Gözenek suyu basıncı < Atmosfer Basıncı

1

5

THANK YOU…

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

TOPRAK

• Organik Madde

• Humus

• Hümin (çözünmeyen)

• Humik Asit(Asitte çöken)

• Fulvik Asit (asidik çözeltide kalan)

• İnorganik Madde

• Karbonat mineralleri

• Silikat mineralleri

Zhang, Soil and Groundwater Remediation, 2020

1

5

By International Society of Soil Science

Toprak: 2 mm de daha düşük partiküllerdir.

• Kil (<2 μm), silt (2–20 μm), ince kum (20–200 μm), ve kalın kum (200 μm–2.0 mm).

USGS Sınıflandırması

• Örneğin: 20% kil, 70% silt, ve 10% kum

• SİLT LOAM

1

5

• Akifer: Su bulunduran ve ileten jeolojik birimler

• Basınçlı

• Serbest Yüzeyli

• Akuitard: Su bulunduran ancak çok düşük hızda bir birimden diğerine su ileten jeolojik birimler

• Akuifaj: Su iletmeyen

geçirimsiz jeolojik birimler

• Akuiklud: Çok düşük

iletkenlikte suyu hemen hemen ietmeyen jeolojik birimler

usgs.gov

1

5

Hidrolik Eğim

• Hidrolik eğim= Su tablasının eğimi.

• i=∆H/∆L

∆H

∆L

Geosearch International

1

5

Porosite (n): Boşluk Hacim’in Toplam Hacim’e oranı

𝑛 = 𝐵𝑜ş𝑙𝑢𝑘 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚

𝐵𝑢𝑙𝑘 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 𝑉 𝑇 − 𝑉 𝑝

𝑉 𝑇 = 1 − 𝑉 𝑝 𝑉 𝑇 Bulk Yoğunluğu: Toprak ağırlığının toplam hacime oranı, 𝜌 𝑏 = 𝑊 𝑠 Τ 𝑉 𝑇

Partikül Yoğunluğu: Toprak ağırlığının partikül hacime oranı, 𝜌 𝑠 = 𝑊 𝑠 Τ 𝑉 𝑃 = 𝑊 𝑠 Τ 𝑉 𝑇 − 𝑉 𝑉

𝑛 = 1 − 𝜌 𝑏 𝜌 𝑠

Etkin (Efektif) Porosite (ne): Porositenin akış

gerçekleşebilen kısmı

1

5

Hidrojeolojik Tanımlar

• Özgül verim (Y): Yerçekimi ile drene olan suyun haciminin

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 𝑤,𝑑 Τ 𝑉 𝑇

• Örneğin: Kil %2, Silt: %18, Kum:%27

• Özgül Tutma (R): Yerçekimi ile akiferde kalan su haciminin

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 𝑤,𝑟 Τ 𝑉 𝑇

• 𝑛 = 𝑌 + 𝑅

• Doygunluk Oranı (Rs): Boşlukta bulunan su hacminin toplam boşuk hacmine oranı. 𝑅 𝑠 = 𝑉 𝑤,𝑏 Τ 𝑉 𝑏𝑜ş𝑙𝑢𝑘

• Su içeriği (θ): Su ağırlığının

𝐵𝑢𝑙𝑘 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 𝑉 _𝑇 − 𝑉 _𝑝

𝑉 _𝑇 = 1 − 𝑉 _𝑝 𝑉 _𝑇 Bulk Yoğunluğu: Toprak ağırlığının toplam hacime oranı, 𝜌 _𝑏 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑇

Partikül Yoğunluğu: Toprak ağırlığının partikül hacime oranı, 𝜌 _𝑠 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑃 = 𝑊 _𝑠 Τ 𝑉 _𝑇 − 𝑉 _𝑉

𝑛 = 1 − 𝜌 _𝑏 𝜌 _𝑠

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 _𝑤,𝑑 Τ 𝑉 _𝑇

toplam akifer hacimine oranına denir. 𝑌 = 𝑉 _𝑤,𝑟 Τ 𝑉 _𝑇

• Doygunluk Oranı (Rs): Boşlukta bulunan su hacminin toplam boşuk hacmine oranı. 𝑅 _𝑠 = 𝑉 _𝑤,𝑏 Τ 𝑉 _{𝑏𝑜ş𝑙𝑢𝑘}

𝜌𝑔 + 𝑉 ²

𝜌𝑔 + 𝑉 ²

• Kirletici Taşınım Hızı 𝑣 _𝑐 = 𝑣

1 + 𝐾 _𝐷 𝜌

K=50 m/gün, n=0.35 ve ρ _b =1.8 g/cm ³ Darcy Hızı nedir?

𝑣 _𝑐 = 𝑣

1 + 𝐾 _𝐷 𝜌 𝑛