La constante de Henry fue descubierta en el siglo 19 y se utiliza para calcular la cantidad de gas que se disuelve en un líquido. Para la intrusión de vapor (VI), si sabemos qué productos químicos están presentes en el agua subterránea, sus concentraciones y la temperatura del agua subterránea, podemos calcular sus concentraciones en el gas del suelo en contacto con el agua subterránea. Los cálculos se realizan automáticamente mediante la Calculadora de Nivel del Asesor de Intrusión de Vapor (VISL) de USEPA, pero también se pueden entender utilizando la constante de Henry. Para saber cómo se aplican las constantes de Henry a VI, sigue leyendo…
William Henry
En el siglo 19, el químico inglés William Henry experimentó con la solución de gases en agua. Descubrió que los vapores que escapaban del agua ejercían cantidades variables de presión, dependiendo del producto químico, su concentración y la temperatura del agua. Si usamos la tabla de propiedades químicas (Chem Props) en el VISL de USEPA, verá varias columnas con constantes de Henry para cada producto químico. El valor en la columna L da las constantes de Henry en términos de presión, a la temperatura estándar del agua subterránea de 25 ° C (77 ° F). Esta es la temperatura del agua subterránea en Miami, Florida, pero si usamos la guía técnica VI de la USEPA de otro estado, por ejemplo Ohio, la temperatura apropiada es de 11 ° C, que en este caso es mucho más baja que la de la ciudad de Miami. Las temperaturas del agua subterránea generalmente reflejan el promedio anual, por lo que generalmente se usa el mismo ajuste en cualquier época del año.
La calculadora VISL utiliza la temperatura del agua subterránea, la solubilidad y otros factores para calcular la constante de Henry para cada producto químico y la utiliza para calcular el VISL del agua subterránea. Notará que cuando cambia la configuración de temperatura en la lámina VISL, el VISL del agua subterránea cambia, pero el gas del suelo VISL no lo hace. Esto se debe a las constantes de Henry, ya que los vapores emanan del agua a una concentración más alta si está caliente, pero la atenuación del vapor de la sublosa, que es principalmente la dilución del gas del suelo por el aire interior, no tiene conexión directa con la temperatura.
Varias otras columnas de la hoja de trabajo están dedicadas a las constantes de Henry, pero los valores de la columna R son los más útiles porque proporcionan las constantes de Henry a la temperatura deseada, de acuerdo con su información que se ingresó en la calculadora VISL. También proporcionan constantes de Henry en forma adimensional, que son más útiles que los valores de presión.
La constante adimensional de Henry es la relación entre la concentración de una sustancia química en el aire y su concentración en el agua adyacente, asumiendo el equilibrio. Por ejemplo, si establece la temperatura del agua subterránea en la calculadora VISL a 11 ° C, la constante de Henry adimensional utilizada para calcular el VISL (columna R) del agua subterránea para el benceno es 2.27E-01 (0.227). Entonces, si un litro de agua a 11 ° C contiene 1,000,000 de moléculas de benceno, un litro de aire directamente encima de él contendría 227,000 moléculas de benceno. Por lo tanto, parece que no se pueden obtener altas concentraciones de vapor de la contaminación de aguas subterráneas de bajo nivel.
Pero hay un problema. Las concentraciones de agua se informan típicamente en μg / L, mientras que las concentraciones en el aire se informan en μg / m³ y 1m³ es igual a 1,000L. En consecuencia, una concentración de benceno en el agua subterránea al nivel máximo de contaminante (MCL) de 5 μg / L, 11 ° C, tendría una concentración de vapor en el gas del suelo adyacente de 5×0.227×1,000. Esto equivale a 1.135 μg/m3.
Por supuesto, estos vapores sufrirían más atenuación en su camino hacia el aire interior, pero es posible obtener altas concentraciones de gases en el suelo a partir de concentraciones relativamente bajas de agua subterránea. Esta es una preocupación en áreas con aguas subterráneas poco profundas (<5 pies) porque el agua subterránea contaminada en la zona capilar puede filtrarse en el edificio y causar altas concentraciones de vapor.
La calculadora VISL aplica las constantes de Henry y hace los cálculos de agua subterránea para el gas del suelo, pero la comprensión de las constantes de Henry es útil para otras aplicaciones. Cox-Colvin en los Estados Unidos evaluó recientemente un sitio con agua subterránea y contaminación subyacente de gases del suelo. Un cálculo utilizando la constante de Henry mostró que las concentraciones de vapor en el gas del suelo del sitio eran demasiado altas para provenir del agua subterránea, lo que significaba que existían aguas subterráneas más contaminadas o alguna contaminación desconocida del suelo cerca.
También es útil comprender la relación entre las constantes de Henry y la calidad de los datos en muestras de agua subterránea. La gente a menudo asume que una pequeña burbuja en el agua subterránea reduce seriamente la calidad de los datos. Muchos creen que todos los compuestos orgánicos volátiles (COV) en una botella de muestra migran fuera del agua y hacia la burbuja, pero esto no es así. Si la constante de Henry es menor que 1, lo cual es cierto para muchos compuestos, especialmente compuestos clorados, la cantidad de vapores en la burbuja es relativamente pequeña, y la pérdida es insignificante y a menudo inmensurable.
Probablemente no usará las constantes de Henry a menudo, pero si lo hace, la calculadora VISL tiene todos los productos químicos del estudio, la calculadora hará los ajustes de temperatura por usted.
Intrusíon de vapor de gas del suelo