The migration, dissolution, and fate of chlorinated solvents in the urbanized alluvial valleys of the southwestern USA

Abstract

 The migration, dissolution, and subsequent fate of spilled chlorinated solvents in the urban alluvial valleys of the southwestern U.S. appear to be governed by a unique set of hydrogeologic and geochemical processes occurring within terrigeneous clastic depositional systems. The alluvial and lacustrine fill of the basins, the trapping of solvents in fine-grained sediments beneath the urbanized valley centers, the oxic conditions typical of the deeper alluvium, and the contaminant-transport patterns produced by large-scale basin pumping combine to produce long aqueous-phase plumes derived from the dissolution of trapped chlorinated solvents. Although of limited aqueous solubility, these dense solvents are sufficiently mobile and soluble in the southwestern alluvial valleys to have produced aqueous plumes that have migrated several kilometers through the deeper alluvium and have contaminated valuable water-supply well fields in California, Arizona, and New Mexico. The typical length of these plumes and the presence of oxic groundwater indicate that it is unlikely that natural attenuation will be a practical remedial option in the southwestern alluvial valleys or in other alluvial systems in which similar hydrogeologic and geochemical conditions exist.

Résumé

La migration, la dissolution et l'évolution consécutive des rejets de solvants chlorés dans les vallées alluviales du sud-ouest des États-Unis paraissent déterminées par un même ensemble de processus hydrogéologiques et géochimiques intervenant dans des formations de dépôts clastiques terrigènes. Les remplissages alluviaux et lacustres des bassins, le piégeage des solvants par des sédiments fins sous les centres des vallées urbanisées, les conditions oxiques typiques des alluvions plus profondes et les types de transport de contaminants provoqués par le pompage à l'échelle du bassin se combinent pour produire des panaches, étendus dans la phase aqueuse, provenant de la dissolution de solvants chlorés piégés. Malgré leur faible solubilité dans l'eau, ces solvants denses sont suffisamment mobiles et solubles pour avoir produit, dans le sud-ouest des vallées alluviales, des panaches aqueux qui ont migré de plusieurs kilomètres dans les alluvions plus profondes et ont contaminé des champs captants pour l'eau potable en Californie, en Arizona et au Nouveau-Mexique. La longueur de ces panaches et la présence d'eau souterraine en conditions oxiques indiquent qu'il est peu probable que la décroissance naturelle soit un recours pratique de décontamination dans les vallées alluviales du sud-ouest ou dans d'autres systèmes alluviaux dans lesquels existent des conditions hydrogéologiques et géochimiques semblables.

Resumen

La migración, disolución y transporte de compuestos clorados en valles aluviales urbanos del sudoeste de los Estados Unidos de América parecen estar gobernados por un conjunto único de procesos hidrogeológicos y geoquímicos que tienen lugar en los depósitos clásticos. El relleno aluvial y lacustre de las cuencas, la inmovilización de los solutos en sedimentos de grano fino bajo las zonas urbanizadas, los condiciones óxicas típicas del aluvial profundo y las direcciones de transporte regidas por los fuertes bombeos en las cuencas se combinan para producir grandes penachos en fase acuosa procedentes de la disolución de los compuestos clorados atrapados en el medio. Aunque la solubilidad de estos compuestos clorados densos es pequeña, es suficiente para producir penachos que en algunos casos se han desplazado varios kilómetros a través del aluvial profundo y han llegado a contaminar zonas de extracción muy productivas en California, Arizona y Nuevo México. La longitud de estos penachos y la presencia de agua subterránea oxidante indican que es improbable que la degradación natural sea un buen método de limpieza de estos acuíferos o de otros sistemas aluviales que presenten características hidrogeológicas y geoquímicas semejantes.