Monte Carlo analysis of a geochemical model of geogenic arsenic release

The problems caused by the arsenic release in groundwaters are an increasing global concern. According to measurements performed on deep aquifers, some groundwater reservoirs have contents of arsenic at depths at which the anthropomorphic influence have not yet reached, which indicates that the arsenic detected is associated to the host porous medium. In this work, a geochemical model for geogenic arsenic release was developed on PHREEQC software to describe the behavior of a solid phase composed by 5 different minerals, according to a set of calibrated kinetic parameters; one of which is an arsenic-bearing Iron hydroxide. To understand the impact of the kinetic rate constants on the arsenic release, the model was used as a base to perform a Monte Carlo simulation. The model proposed in this work, when compared to the reference experimental values, can describe the trend of the arsenic release for two different solutions, and, the associated MC analysis suggest that the variation of the kinetic rate constants affect the arsenic, iron and manganese concentration in the solution but does not make a significant impact on the pH and redox conditions of the system.

I problemi causati dal rilascio dell'arsenico nelle falde acquifere sono una crescente preoccupazione globale. Secondo le misurazioni effettuate sulle falde acquifere profonde, alcuni serbatoi di acque sotterranee hanno contenuti di arsenico a profondità a cui l'influenza antropomorfica non ha ancora raggiunto, il che indica che l'arsenico rilevato è associato al mezzo poroso ospite. In questo lavoro, un modello geochimico per il rilascio di arsenico geogenico è stato sviluppato sul software PHREEQC per descrivere il comportamento di una fase solida composta da 5 diversi minerali, secondo una serie di parametri cinetici calibrati; uno dei quali è un idrossido di ferro contenente arsenico. Per comprendere l'impatto delle costanti di velocità cinetica sul rilascio di arsenico, il modello è stato utilizzato come base per eseguire una simulazione Monte Carlo. Il modello proposto in questo lavoro, se confrontato con i valori sperimentali di riferimento, può descrivere l'andamento del rilascio di arsenico per due diverse soluzioni e, l'analisi MC associata suggerisce che la variazione delle costanti di velocità cinetica influenzi l'arsenico, ferro e manganese concentrazione nella soluzione ma non ha un impatto significativo sulle condizioni di pH e redox del sistema.