Long-term effects of sediment contamination from diluted bitumen spills in gravel-bedded rivers

S. Zubair Hossain, Kevin G. Mumford

In the proceedings of: GeoOttawa 2017: 70th Canadian Geotechnical Conference; 12th joint with IAH-CNC

Session: Groundwater Contamination

ABSTRACT: Accidents during transportation and subsequent releases of bitumen products, dilbit, to freshwater cause major concern because of the adverse effects of oil in the environment. The potential for spilled oil to become submerged and trapped in the sediment pores contributes to this risk. Hyporheic flow can take up oil constituents by mass transfer, exposing sediment-dwelling organisms to dissolved hydrocarbons. To understand the potential of gravel to trap dilbit, capillary pressure-saturation (Pc-Sw) relationships were studied in a one-dimensional column. Dilbit entered the gravel pores without much resistance, and the maximum residual dilbit was 14% of the pore volume, Experiments with emplaced dilbit were then flushed with water to study the change in effluent concentrations with time. The concentration of lighter hydrocarbons decreased rapidly, indicating high risk of acute toxicity during the early days following a fresh spill. In addition, the total concentration of chronically toxic PAHs neared the literature threshold for sensitive fish habitat.

RÉSUMÉ: Les accidents pendant le transport et les rejets ultérieurs de produits bitumineux, tels que le bitume dilué ou le «dilbit», à l'eau douce causent une préoccupation majeure en raison des effets néfastes de l'huile dans l'environnement. Le potentiel de l'huile déversée pour devenir submergé et piégé dans les pores des sédiments contribue à ce risque. Le flux hyporheique peut absorber les constituants de l'huile par transfert de masse, en exposant les organismes vivant dans les sédiments aux hydrocarbures dissous. Pour comprendre le potentiel du gravier pour piéger le dilbit, les relations capillaires de saturation de pression (Pc-Sw) ont été étudiées dans une colonne à une seule dimension. Dilbit est entré dans les pores de gravier sans beaucoup de résistance, et le dilbit résiduel maximal était de 14% du volume des pores, les expériences avec le dilbit en place ont ensuite été rincées avec de l'eau pour étudier le changement de la concentration d'effluents avec le temps. La concentration d'hydrocarbures plus légers a diminué rapidement, ce qui indique un risque élevé de toxicité aiguë au début du lendemain d'un nouveau déversement. De plus, la concentration totale de HAP chroniquement toxiques se rapprochait du seuil de littérature pour l'habitat sensible du poisson.

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