Eleventh International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant CompoundsApril 8‐12, 2018  |  Palm Springs, California

April 9, 2018

Dioxin Remediation at the Da Nang Airport

Using the Incremental Sampling Methodology for Soil and Sediment Confirmation Sampling

Alexis LópezKent SorensonRanda ChichakliJeff BamerDan Moats

Outline

Introduction Site Background Remediation Activities ISM Confirmation Sampling Results Conclusions

2

Introduction

Over 43 million liters of defoliants brought to Vietnam

Agent Orange was contaminated during production

2,3,7,8‐TCDD is toxic at low (ppt) concentrations

3

Site Background

Danang and Bien Hoa were major U.S. airbases during the war

In Danang, civil and military airport In Bien Hoa, military airport >20 million liters of Agent Orange 

used at both sites Residents nearby at risk Some elevated dioxin in blood serum

4

Site BackgroundDanang EA Samples were collected 

from 1997 through 2010 EA performed in 2009 

and 2010 150 discrete and 10‐pt 

composite samples Vietnam standards as 

total dioxin TEQ: 150 ppt sediment, 1,000 ppt soil

5

Site BackgroundDanang EA Total remediation area: 19.3 Ha Remediation areas 

MLA – Mixing and Loading Area SA – Storage area DD – Drainage Ditch SL – Sen Lake EW – Eastern Wetland EH – Area Between Eastern Wetland 

and Drainage Ditch Conceptual Site Model:

Spills in MLA and SA, erosion to DD, EW and SL

6

Site BackgroundBien Hoa EA Samples were collected 

from 2006 to 2015 EA performed in 2014 

and 2015 438 full DU and sub‐DU 

samples collected Vietnam standards as 

total dioxin TEQ:  150 ppt sediment to 1,200 ppt soil (industrial)

7

Site BackgroundBien Hoa EA Total area to be 

remediated: >52 Ha Future remediation areas 

Z1 – main storage area SA – southwest area PI – Pacer Ivy area NW – northwest area NE – northeast area

Conceptual Site Model: Dioxin in Z1 to sediment & 

fish, and in SW to PI to sediment & fish

8

Danang Remediation ActivitiesApproach Built a containment/treatment 

structure Excavated contaminated soil and 

sediment Placed in structure Confirmed excavation areas are 

clean Treated the soil Re‐used treated soil

9

Danang Remediation ActivitiesExecution Divided into two treatment 

phases Space and electrical 

constraints on treatment structure

Designed volume of contaminated material was too much to fit into one treatment structure.

10

Danang ISM Confirmation SamplingConfirmation Sampling Needs Needed a reliable methodology 

to confirm concentrations left in place meet standards Large area Significant heterogeneity  High cost of analytical

Incremental Sampling Methodology (ISM)

11

ISM Confirmation SamplingISM Primer Following 2012 ITRC guidance  What is ISM?

Structured composite sampling and processing protocol 

Reduces data variability Provides a single sample for 

analysis with a concentration representative of the mean concentration of a “decision unit” (DU)

12

ISM Confirmation SamplingISM Primer ISM minimizes short‐scale 

heterogeneity  >30‐pt composite in field

ISM minimizes micro‐scale heterogeneity  Sample conditioning Particle size reduction 

(sieving) 30‐pt composite sub‐sampling 

(systematic random)

13

ISM Confirmation SamplingSample Preparation After sampling

Homogenize Sieve Spread into thin layer Systematic random: sub‐sample 30 aliquots Place in lab cleaned container Store in freezer

14

ISM Excavation Confirmation SamplingApplication to Danang Excavation DUs based on understanding of 

contaminant distribution and conceptual model

Bottom of excavation is a DU Each sidewall is a DU Subdivision of DUs to gain 

additional resolution

15

ISM Characterization SamplingApplication to Bien Hoa EA Must determine average 

concentrations in areas across the site

DUs based on understanding of potential contaminant distribution/historical documentation

ISM used to collect samples Numerous triplicate samples 

collected

16

ISM Treatment Confirmation SamplingApplication to Danang Treatment Must confirm average 

concentration <150 ppt Pile divided into six, 1‐m 

decision units vertically (DU layers)

Modified “pot‐holing” used to collect samples

Triplicate collected for one layer

17

Results

18

vs.

Results Danang EA samples 89 samples grouped by depth 

into 25 remediation decision units

Discrete or 10‐point composite High CV between samples from 

most areas Low cost to collect, but more 

samples for analysis

19

0%20%40%60%80%

100%120%140%160%180%200%

0 2 4 6 8 10

CV

Number of Samples

0%

50%

100%

150%

200%

CV

Avg=97%

Results Bien Hoa EA Triplicate samples Samples grouped by remediation 

decision unit Minimum 30‐point composite 24 triplicates collected Low CV between samples from 

most areas = higher confidence Higher cost to collect, but less 

samples for analysis

20

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

CV

Avg=31%

Results Phase 1 Final Sample Results (May 2015)

21

0 10 20 30 40 50 60 70

1

2

3

4

5

6

Phase 1 Post‐treatment TEQ (pg/g)

Depth (m

)

95% UCL = 2.6 pg/g

Results Phase 2 Final Sample Results (June 2017)

22

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1

2

3

4

5

6

Phase 2 Post‐treatment TEQ (pg/g)

Depth (m

)

95% UCL = 0.24 pg/g

Conclusions 

ISM did NOT “dilute” high concentration hot spots Revealed larger volume requiring treatment than discrete samples Confirms discrete samples give many false negatives in moderately 

contaminated areas

23

Conclusions  ISM for confirmation sampling was successful 

Provided data on whether the project goals were achieved Provided data on how additional excavation should be performed

ISM used for the BH EA provided a more accurate representation of the mean than traditional methods used during the Danang EA

Triplicates showed that ISM likely did not underestimate the “true” average dioxin concentrations within a DU

Based on experience from Danang, using the ISM for pre‐ and post‐excavation samples showed ISM can more reliably determine the limits of excavation

24

Acknowledgements

The Danang Airport and Bien Hoa Airbase projects were funded by USAID, and USAID has approved CDM Smith'suse of the project data for this presentation.

25

Questions?