The present study introduces a novel numerical approach for solving dispersion dominated problems with Cauchy boundary condition in an Eulerian-Lagrangian scheme. The study reveals the incapability of traditional Neuman approach to address the dispersion dominated problems with Cauchy boundary condition, even though it can produce reliable solution in the advection dominated regime. Also, the proposed numerical approach is applied to a real field problem of radioactive contaminant migration from radioactive waste repository which is a major current waste management issue. The performance of the proposed numerical approach is evaluated by comparing the results with numerical solutions of traditional FDM (Finite Difference Method), Neuman approach, and the analytical solution. The results show that the proposed numerical approach yields better and reliable solution for dispersion dominated regime, specifically for Peclet Numbers of less than 0.1. The proposed numerical approach is validated by applying to a real field problem of radioactive contaminant migration from radioactive waste repository of varying Peclet Number from 0.003 to 34.5. The numerical results of Neuman approach overestimates the concentration value with an order of 100 than the proposed approach during the assessment of radioactive contaminant transport from nuclear waste repository. The overestimation of concentration value could be due to the assumption that dispersion is negligible. Also our application problem confirms the existence of real field situation with advection dominated condition and dispersion dominated condition simultaneously as well as the significance or advantage of the proposed approach in the real field problem.
In the framework of meshfree methods, a new methodology is developed based on radial point interpolation method (RPIM). This methodology is applied to a one-dimensional contaminant transport modelling in the saturated porous media. The one-dimensional form of advection-dispersion equation involving reactive contaminant is considered in the analysis. The Galerkin weak form of the governing equation is formulated using 1D meshfree shape functions constructed using thin plate spline radial basis functions. MATLAB code is developed to obtain the numerical solution. Numerical examples representing various phenomena, which occur during migration of contaminants, are presented to illustrate the applicability of the proposed method and the results are compared with those obtained from the analytical and finite element solutions. The proposed RPIM has generated results with no oscillations and they are insensitive to Peclet constraints. In order to test the practical applicability and performance of the RPIM, three case studies of contaminant transport through the landfill liners are presented. A good agreement is obtained between the results of the RPIM and the field investigation data.
Soil-cement column is often used as a contaminant barrier. This study presents the results of experimental study performed to investigate the changes of properties of soil-cement column under the attack of acids. Sulfuric nitric, and ascetic acid were used as contaminants. Specimen were made of clayey and sandy soils with addition of cement and water Permeability of soil-cement decreased with time during permeability test. When significant amount of acid percolated the specimen, permeability increased and compressive strength decreased due to the dissolution and leaching of cement and its chemical reaction compounds. Sulfuric and nitric acid were more effective than ascetic acid in deteriorating soil-cement column. Amount of acid required to lower the pH of soil cement below 12 was calculated from the results of permeability tests. This leads to a conclusion that, under the conditions employed in this study, the chemical stability of soil-cement column could be maintained against acid attack for longer than generally accepted lifetime of contaminant barriers.
본 연구는 오염부지의 위해성 평가를 위해 수치모의 기반 오염물질의 노출이동경로 평가에 활용가능한 개념모델을 제시하였다. 이를 위하여 1차원으로 유한차분 기법을 적용하여 지하수 내 오염물질 이송확산을 모의하였다. 불포화대 경로에서의 수리지질학적 및 오염물질 매개변수가 가질 수 있는 범위를 설정하여 범용 시나리오 및 오염물질별 시나리오를 구성하여 모의에 적용하였다. 모델에서는 흡착 및 생분해를 갖는 유한차분 1 차원 이송확산이 고려되었고, 또한 초기 농도가 시간이 지남에 따라 고갈되는 것을 가정하였다. 일반 시나리오의 결과는 지하수 침투율이 감소함에 따라, 오염원에서 지하수면까지의 경로가 길어질수록 지하수면으로 유입되는 지점의 농도 범위는 낮아졌다. 특히, 높은 생분해 속도와 오염원의 빠른 고갈의 경우, 범용 시나리오가 좁은 범위의 지하수 유입농도 예측치를 보여주었다.
Laboratory experiments were peformed to understand physical properties of soil-cement column under the influence of acidic flow including metal contaminants and its retaining capacity against metal migration. The contaminant used in this study was nitric acid with Cu and Cd. The Permeability of soil-cement column decreased when pH of the column began to drop below 12. Decreases in pH led to significant reduction of compressive strength of clayey soil-cement specimen, while relatively marginal reduction for sandy soil-cement specimen. The metal contaminants did not leachate from soil-cement column until pH of soil-cement dropped below 7∼8 for Cu and 9∼10 for Cd. Metal contaminants were precipitated and trapped inside the soil-cement column at pHs higher than those mentioned as verified with metal analysis and visual inspection. This indicated that soil-cement column not only performs well as a cut-off wall, but also helps alleviating the level of contamination of the surrounding environment.
포장재에 잔존하는 인쇄 관련 유기용매가 식품으로 포장공간을 통하여 이행되는 가능성을 평가하기 위하여, 식품포장을 모사한 이행실험 시스템을 구성하여 이행가능오염 물질의 기체를 통한 식품으로의 이행량을 측정하였다. 포장식품에서 잠재적인 오염물질 중 인쇄와 관련한 유기 용매 중 비교적 휘발성이 높은 toluene p,m,o-xylene 등을 종이 포장재에 오염시키고, 이를 식품시료와 함께 밀폐 용기내에 두고, 이들 유기용매가 얼마나 식품으로 이행되는지를 측정하였다. 대표적 식품으로서 식품성분특성에 따라 당질, 단백질, 지방이 주 구성성분인 식품으로서 카라멜, 우육포, 버터를 선정하여 10, 25, 4$0^{\circ}C$의 조건에 평형상태의 이행정도를 측정하였다. 휘발성 유기 용매의 이행은 지방성 식품에서 아주 높게 이루어졌으며, 당질 식품인 카라멜의 경우 실험온도의 범위에서 37∼56%의 행율을 보였고, 단백질 함량이 높은 우육포에서는 37∼77%의 이행률을 나타내었다. 온도의 영향은 우육포에서만 유의하게 나타났으며, 이 경우 고온에서 높은 이행비율을 보였다. 용매 종류에 따라서는 이행정도에 차이를 보이지는 않았다.
In order to validate the variable aperture channel model that can deal with the non-uniform How rate in flow domain, migration experiments of conservative tracer were performed in two artificial fractures, a parallel and a wedge-shaped fracture. These different fracture shapes were designed to give different flow pattern. The fractures were made from a transparent acrylic plastic plate and a granite slab with dimensions of 10 $\times$ 61 $\times$ 61 cm. Uranine (Fluorescein sodium salt) was used as a conservative tracer. The volumetric flow rates of uranine feed solution were 30 mL/ hr, giving a mean residence time in the fracture of approximately 24 hours for the parallel fracture and 34 hours for the wedge-shaped fracture. The migration plumes of uranine were photographed to obtain profiles in space and time for movement of a tracer in fractures. The photographed migration plume was greatly affected by the geometric shape of fractures. The variable aperture channel model could have predicted the experimental results for the parallel fracture with a large accuracy. It is expected that the variable aperture channel model would be effective to predict the transport of the contaminant, especially, with the flow rate variation in a fracture.
근래에 들어, 복합 라이너 시스템에서 점토차수재를 대신하여 GCL(Geosynthetic clay liner)의 사용이 급증하고 있다. 그러나, 과연 GCL의 수리학적 특성이 점토차수재와 대등하게 매립장 설계규준을 만족 시키는가의 여부는 오래동안 논란이 되어왔다. 실내시험 및 현장조사 결과 여러 가지 원인에 의해 GCL에 응력집중이나 비등방 분포 하중이 생길 때 국부적인 벤토나이트 유실로 팽윤된 GCL의 두께가 감소할 수 있음을 보여준다. 이 논문에서는 현장조사를 통하여 실내시험에서 얻어진 벤토나이트 유실을 확인하고 감소된 GCL 두께에 대한 수리학적 특성을 분석했다.
대한자원환경지질학회 2002년도 제18차 공동학술강연회 자연저감고 지질학 (대한 자원 환경지질학회)
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pp.81-100
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2002
While most of regulatory communities in abroad recognize ' 'natural attenuation " to include degradation, dispersion, dilution, sorption (including precipitation and transformation), and volatilization as governing Processes, regulators prefer "degradation" because this mechanism destroys the contaminant of concern. Unfortunately, true degradation only applies to organic contaminants and short- lived radionuclides, and leaves most metals and long-lived radionuclides. The natural attenuation Processes may reduce the potential risk Posed by site contaminants in three ways: (i)contaminants could be converted to a less toxic form througy destructive processes such as biodegradation or abiotic transformations; (ii) potential exposure levels may be reduced by lowering concentrations (dilution and dispersion); and (iii) contaminant mobility and bioavailability may be reduced by sorption to geomedia. In this review, authors will focus will focul on "sorption" among the natural attenuation processes of hazardous inorganic contaminants including radionuclides. Note though that sorption and transformation processes of inorganic contaminants in the natural setting could be influenced by biotic activities but our discussion would limit only to geochemical reactions involved in the natural attenuation. All of the geochemical reactions have been studied in-depth by numerous researchers for many years to understand "retardation" process of contaminants in the geomedia. The most common approach for estimating retardation is the determination of distrubution coefficiendts ($K_{d}$) of contaminants using parametric or mechanistic models. As typocally used in fate and contaminant transport calculations such as predictive models of the natural attenuation, the $K_{d}$ is defined as the ratio of the contaminant concentration in the surrounding aqueous solution when the system is at equilibrium. Unfortunately, generic or default $K_{d}$ values can result in significant error when used to predict contaminant migration rate and to select a site remediation alternative. Thus, to input the best $K_{d}$ value in the contaminant transport model, it is essential that important geochemical processes affecting the transport should be identified and understood. Precipitation/dissolution and adsorption/desorption are considered the most important geochemical processes affecting the interaction of inorganic and radionuclide contaminants with geomedia at the near and far field, respectively. Most of contaminants to be discussed in this presentation are relatively immobile, i.e., have very high $K_{d}$ values under natural geochemical environments. Unfortunately, the obvious containment in a source area may not be good enough to qualify as monitored natural attenuation site unless owner demonstrate the efficacy if institutional controls that were put in place to protect potential receptors. In this view, natural attenuation as a remedial alternative for some of sites contaminated by hazardous-inorganic components is regulatory and public acceptance issues rather than scientific issue.
본 논문은 해안 매립장의 해성점토와 그 기반 풍화토가 갖는 침출수 중의 무기물, 중금속 및 유기물에 대한 오염물 이동성 저감능력을 실내 주상실험에 의하여 조사하였다. 그 결과 무기물 인 칼릅의 경우 해성점토층의 흡착능이 하부 풍화토에 비하여 큰 것으로 나타났으며 중금속인 납과 카드윰의 경우는 매립장 실제 배출 농도보다 큰 농도에서도 완전 흡착되는 것으로 나타났다. 유기성 폐기물에 대한 실험결과 그 흡착능이 무기물이나 중금속에 비하여는 떨어지나 침출수내의 난분해성 유기물질을 기반 점토 및 풍화토가 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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