Transportasi air tanah adalah pergerakan zat, terutama kontaminan, di air bawah tanah. Zona air tanah di mana kontaminan terkonsentrasi disebut plume air tanah. Plum memiliki berbagai bentuk, ukuran, dan tingkat transportasi. Berbagai faktor yang mempengaruhi transportasi air tanah termasuk geologi akuifer dan hidrologi serta sifat fisik, kimia, biologi, dan radiologi dari kontaminan dalam air tanah.
Akuifer adalah batuan bawah tanah dan formasi tanah yang jenuh dengan air. Air tanah bergerak melalui pori-pori antara tanah dan partikel batuan dan melalui retakan, celah, dan rekahan pada batuan dasar yang keras. Pergerakan kontaminan sangat dipengaruhi oleh jenis batuan dan tanah yang ada. Faktor geologi yang penting termasuk tekstur dan ukuran partikel dan karakteristik fisik pori-pori dan ruang lain yang dilalui air tanah.
Permeabilitas, atau konduktivitas hidrolik, adalah kemudahan air tanah bergerak melalui formasi bawah tanah. Partikel yang besar dan longgar, seperti kerikil dan batuan dasar yang sangat retak lebih permeabel daripada lempung, partikel lanau yang padat, dan batuan padat. Ukuran, distribusi, dan keterkaitan ruang terbuka sangat menentukan seberapa mudah air tanah dan kontaminan apa pun yang dikandungnya dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain.
Sifat kimia juga merupakan faktor penting dalam transportasi air tanah. Beberapa kontaminan larut dalam air, sementara yang lain tidak larut. Zat terlarut sebenarnya menjadi bagian dari air tanah dan tidak mudah lepas darinya. Zat yang tidak larut berperilaku jauh lebih independen. Mereka mungkin sangat padat dan tidak mudah dibawa. Mereka juga mungkin tersangkut di dalam pori-pori atau tersangkut di tepi partikel bergerigi. Sifat kimiawi dari kontaminan dan suhu serta pH air tanah sangat menentukan zat mana yang larut atau tidak larut dalam air.
Kontaminan terlarut, atau zat terlarut, dibawa bersama dengan air tanah saat mengalir. Proses transportasi ini disebut adveksi. Kontaminan pada dasarnya bergerak pada laju aliran yang sama dan arah yang sama dengan air tanah. Transportasi air tanah Adveksional paling umum di akuifer yang sangat permeabel dengan jaringan besar pori-pori atau ruang yang saling berhubungan.
Zat terlarut menjadi tersebar di seluruh air tanah karena pencampuran mekanis dan difusi molekuler. Pencampuran mekanis terjadi sebagai konsekuensi alami dari pergerakan melalui dan di sekitar partikel tanah dan batuan. Difusi molekuler adalah pencampuran yang terjadi pada tingkat molekuler antara beberapa senyawa dan air. Dispersi secara bertahap mengencerkan konsentrasi kontaminan dan menciptakan gumpalan berbentuk elips di mana kontaminan sangat terkonsentrasi di dekat trailing edge dari plume dan diencerkan ke arah leading edge.
Beberapa kontaminan, seperti produk minyak bumi, tidak mudah larut dalam air tanah. Sebaliknya, mereka mengapung di atas permukaan air atau tenggelam ke dasar akuifer, tergantung pada kepadatannya. Mereka mungkin mengalami beberapa dispersi, tetapi gumpalannya bergerak jauh lebih lambat daripada gumpalan zat terlarut dan kontaminan yang mudah menyebar melalui air tanah.
Efek yang memperlambat transportasi air tanah disebut faktor retardasi. Faktor penghambat utama adalah adsorpsi. Hal ini terjadi ketika kontaminan menjadi menempel atau menempel pada partikel tanah atau batuan karena gaya tarik elektrostatik. Senyawa yang tidak mudah larut atau terdispersi dalam air tanah mudah mengalami adsorpsi. Faktor penghambat lainnya termasuk gesekan pori dan efek penyaringan yang terjadi ketika kontaminan padat yang tidak larut berhenti bergerak karena tersangkut di dalam pori-pori atau tersangkut oleh tanah atau partikel batuan yang bergerigi.
Akhirnya, kontaminan dapat mengalami transformasi fisik, kimia, biologi, atau radiologis yang mengubah tingkat transportasi air tanahnya. Sebuah kontaminan dapat mengubah fase, misalnya, dari cair ke gas. Reaksi kimia antara kontaminan dan proses biologis dan radiologis alami juga dapat mengubah satu senyawa menjadi senyawa lain. Senyawa yang baru dibuat dapat bergerak lebih cepat atau lebih lambat dari senyawa sebelumnya.