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Hydrogeology Journal

, Volume 19, Issue 6, pp 1253–1267 | Cite as

Identifying sources of chlorinated aliphatic hydrocarbons in a residential area in Italy using the integral pumping test method

  • Luca Alberti
  • Silvia Lombi
  • Andrea Zanini
Report

Abstract

The results of integral pumping tests (IPTs) performed in the city of Fabriano, Italy, are presented. The IPT methodology was developed by the European Union project INCORE, as a tool for groundwater investigation and source localization in contaminated areas. This methodology consists of a multiple-well pumping test in which the wells are positioned along a control plane downstream of suspected contaminant source zones and perpendicular to the mean groundwater flow direction. During the pumping, concentration time series of target contaminants are measured. In Fabriano, two control planes were realized to identify a chlorinated aliphatic hydrocarbon plume, to estimate the mass fluxes and draw up a ranked list of the main contamination sources. A numerical flow model was implemented to support the IPT design and to interpret the results. This study revealed low-level trichloroethylene contamination (concentration below 8 μg/l), tetrachloroethylene contamination (mean concentration up to 500 μg/l) and a mass flow rate of about 300 g/day. Through the application of the IPT method, the mean contaminant concentrations, the spatial distribution of concentration values along the control planes, and the total contaminant mass flow rates were evaluated, and the investigation area was reduced for further and deeper investigation activities.

Keywords

Groundwater monitoring Contamination IPT Source localization Italy 

Identification de sources d'hydrocarbures aliphatiques chlorés dans une zone résidentielle en Italie par la méthode d'essai de pompage intégral

Résumé

Les résultats de pompages d'essai intégraux (IPTs) réalisés dans la ville de Fabriano, Italie, sont présentés. La méthode IPT a été développée dans le cadre du projet communautaire européen INCORE comme outil de localisation de sources en zones contaminées. La méthode consiste en un test de pompage multi-puits, les forages étant positionnés le long d'un plan de contrôle en aval des sources de contamination supposées et perpendiculaire à la direction moyenne du flux. Durant le pompage, la concentration des contaminants cible est mesurée en série temporelle. A Fabriano, deux plans de contrôle ont été réalisés pour identifier un panache hydrocarboné aliphatique chloré, estimer les débits massiques et établir une liste ordonnée des principales sources de contaminants. Un modèle numérique de flux a été utilisé comme support de l'IPT et pour interpréter les résultats. Cette étude a révélé une contamination faible par le trichloréthylène (concentration inférieure à 8 μg/l) et par le tétrachloréthylène (concentration moyenne jusqu’à à 500 μg/l) et un débit massique d'environ 300 g/j. Par application de la méthode IPT, les concentrations moyennes en contaminants, la distribution spatiale des concentrations le long des plans de contrôle, les débits massiques totaux de contaminant ont été évalués et le champ d'étude a été réduit pour des investigations supplémentaires plus approfondies.

Identificación de fuentes de hidrocarburos alifáticos clorados en un área residencial en Italia usando el método de ensayo de bombeo integral

Resumen

Se presentan los resultados de los ensayos de bombeo integral (IPTs) realizados en la ciudad de Fabriano, Italia. La metodología IPT fue desarrollada por el proyecto INCORE de la Unión Europea, como una herramienta para la investigación de las aguas subterráneas y la localización de fuentes en áreas contaminadas. Esta metodología consiste en un ensayo de bombeo de pozos múltiples en el cual los pozos son posicionados a lo largo de un plano de control agua abajo de zonas de presuntas fuentes de contaminantes y perpendicular a la dirección media del flujo de agua subterránea. Durante el bombeo, se midieron en series temporales las concentraciones de contaminantes objetivos. En Fabriano, se realizaron dos planos de control para identificar la pluma de hidrocarburos alifáticos clorados, para estimar los flujos de masa y elaborar una lista clasificada de las principales fuentes contaminantes. Se implementó un modelo numérico de flujo para el apoyo al diseño IPT y para interpretar los resultados. Este estudio reveló bajos niveles de contaminación de tricloroetileno (concentración por debajo de 8 μg/l), contaminación de tetracloroetileno (concentración media de hasta 500 μg/l) y un flujo de masa de cerca de 300 g/d. A través de la aplicación del método IPT, se evaluaron las concentraciones medias de los contaminantes, la distribución espacial de los valores de la concentración a lo largo de los planos de control, y el flujo de masa de los contaminantes, y el área de investigación se redujo para ulteriores y más profundas actividades de investigación.

用积分式抽水试验方法确定意大利某居民区氯代脂肪烃的来源

摘要

本文给出了意大利法布里亚诺市进行的积分式抽水试验(IPTs)结果。积分式抽水试验方法是欧盟INCORE项目提出的,用于在污染地区进行地下水调查和确定污染源。这个方法由多井抽水试验组成,其中井孔沿着推测的污染源区下游方向一个可控制面进行布置,且与平均地下水流向垂直。抽水过程中,测定目标污染物的浓度时间系列。在法布里亚诺市,利用两个控制面确定氯代脂肪烃晕,来估算主要污染源的质量通量并制定出其相应的等级名单。此外,还建立了一个数值流模型来验证积分式抽水试验设计并用于解译结果。本研究表明该区存在低水平的三氯乙酸污染(浓度低于8 μg/l),和四氯乙烯污染(平均浓度为500 μg/l)且其流速为300 g/day。通过利用积分式抽水试验方法,评价了平均污染物浓度,沿着控制面浓度值的空间分布以及总的污染物流速,且可以缩小调查区范围以开展更加深入的调查活动。

Identificação das fontes de hidrocarbonetos clorados alifáticos numa área residencial em Itália, utilizando o método de ensaio de bombagem integral

Resumo

Apresentam-se os resultados de ensaios de bombagem integral (IPTs), realizados na cidade de Fabriano, Itália. A metodologia de IPT foi desenvolvida pelo projecto INCORE da União Europeia, como uma ferramenta de investigação das águas subterrâneas e de localização dos focos em áreas contaminadas. Esta metodologia consiste num ensaio de bombagem em poços múltiplos que são posicionados ao longo de um plano de controlo a jusante de zonas suspeitas de conterem fontes de contaminação e perpendicular à direcção média do fluxo subterrâneo. Durante a bombagem, medem-se as séries temporais das concentrações de contaminantes alvo. Em Fabriano, foram realizados dois planos de controlo para identificar uma pluma de hidrocarbonetos clorados alifáticos, estimar os fluxos de massa e elaborar uma lista ordenada das principais fontes de contaminação. Implementou-se um modelo numérico de fluxo para apoiar o desenho do IPT e interpretar os resultados. Este estudo revelou um baixo nível de contaminação por tricloroetileno (concentração inferior a 8 μg/l), contaminação por tetracloroetileno (concentração média até 500 μg/l) e uma taxa de fluxo de massa de cerca de 300 g/d. Através da aplicação do método de IPT, foram avaliadas as concentrações médias dos contaminantes, a distribuição espacial das suas concentrações ao longo dos planos de controlo, as taxas globais de fluxo de massa dos contaminantes, e reduziu-se ainda a área de investigação para novas e mais focalizadas actividades de investigação.

Identificazione delle sorgenti di un plume di idrocarburi alifatici clorurati in un’area residenziale in Italia tramite l’applicazione delle prove Integral Pumping Test

Riassunto

In questo articolo vengono presentati i risultati dell’applicazione di prove Integral Pumping Test (IPT) svolte in Italia nella città di Fabriano. La metodologia IPT, sviluppata nell’ambito del Progetto Europeo INCORE, costituisce uno strumento per la caratterizzazione delle acque sotterranee e l’identificazione delle sorgenti inquinanti presenti in aree in cui sia stato rilevato uno stato di contaminazione. Questa metodologia consiste nell’esecuzione di molteplici prove di pompaggio in pozzi allineati lungo piani di controllo posizionati perpendicolarmente al flusso di falda e posti idrogeologicamente a valle di aree potenzialmente responsabili della contaminazione rilevata. Durante il pompaggio, a tempi prestabiliti, vengono misurate nelle acque estratte le concentrazioni delle sostanze ricercate. Nella città di Fabriano sono stati realizzati due piani di controllo per l’identificazione della posizione di un plume di idrocarburi clorurati alifatici, la valutazione del flusso di massa in atto e la stesura di una lista di priorità riguardante le sorgenti di contaminazione. Un modello numerico di flusso è stato realizzato per supportare la progettazione delle IPT e l’interpretazione dei risultati. Le indagini condotte hanno dimostrato l’esistenza di una basso stato di contaminazione dovuto a tricloroetilene (concentrazioni inferiori a 8 μg/l); diversamente si è riscontrata una rilevante contaminazione dovuta a tetracloroetilene (concentrazioni medie superiori a 500 μg/l) con un flusso di massa pari a circa 300 g/d. Con l’applicazione della metodologia IPT è stato possibile stimare le concentrazioni medie dei contaminanti, la loro distribuzione spaziale lungo i piani di controllo e il flusso di massa totale, permettendo così di ridurre l’estensione delle aree da sottoporre ad ulteriori e più approfondite indagini.

Notes

Acknowledgements

The authors would like to thank the Municipality of Fabriano and Dr. C. Blasetti for providing the data and funding this project, Prof. Vincenzo Francani and Prof. Maria Giovanna Tanda for supporting this study. The authors are grateful to Mike Fienen for its comments and English review. We would also like to thank the Associate Editor of Hydrogeology Journal and the anonymous reviewers for their many helpful comments.

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Copyright information

© Springer-Verlag 2011

Authors and Affiliations

  1. 1.DIIARPolitecnico di MilanoMilanoItaly
  2. 2.DICATeAUniversità degli Studi di ParmaParmaItaly

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