چکیده: در سال های اخیر به دلیل انتشار آلاینده های مختلف حاصل از منابع مختلف طبیعی و انسانی, منابع آب زیرزمینی با خطر بی سابقه آلودگی در سراسر جهان مواجه است. از طرفی, معادله پراکندگی-پهنرفت (ADE) قادر به توصیف و ارزیابی پراکندگی آلاینده‌ها در سیستم های آب زیرزمینی نمی‌باشد. بنابراین, استفاده از سایر مدل‌ها ضرورت دارد. مدل انتقال جرم دوحوزه‌ای (DDMT) به عنوان یک مدل کارآمد در بسیاری از سیستم‌ها نسبت به مدل پراکندگی-پهنرفت برازش بهتری با اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی و میدانی دارد. در این رساله, رفتار انتقال جرم در دو محیط متخلخل اشباع, ماسه سیلیکاته و زئولیت کلینوپتیلولیت, با استفاده از آزمایش‌های ردیاب غیرواکنشی (NaCl) و واکنشی (NaNO3) پایش و مدل‌سازی شده است. فرآیند انتقال جرم دوحوزه‌ای با استفاده از آزمایش‌های ردیاب در ستون‌های حاوی ماسه سیلیکاته و زئولیت کلینوپتیلولیت و با نصب الکترودهای پتانسیل و جریان الکتریکی به منظور اندازه‌گیری هم‌مکان هدایت الکتریکی سیال (σ_f) و هدایت الکتریکی بالک (σ_b), شناسایی و پایش شده است. اولین نتایج به دست‌آمده نشان‌دهنده قابلیت روش‌ ژئوالکتریکی مقاومت‌ویژه در ردیابی انتقال جرم به درون و بیرون از فضای منفذی تحرک‌ناپذیر در شرایط آزمایشگاهی کنترل‌شده می‌باشد. برخلاف انتظار، نتایج به دست‌آمده از آزمایش ردیاب غیرواکنشی در ستون حاوی ماسه سیلیکاته, رابطه هیسترزیس بین اندازه‌گیری‌های هم‌مکان σ_f و σ_b را نشان می‌دهند. طبق تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM), رابطه هیسترزیس بین مقادیر σ_f و σ_b می‌تواند به دلیل وجود ذرات تراکم‌یافته در ماسه سیلیکاته مورد استفاده در این رساله باشد. همچنین، با افزایش نرخ تزریق ردیاب از 6 به 25 میلی‌لیتر بر دقیقه زمان تعادل از 48 به 9 دقیقه کاهش یافته است. طبق نتایج به دست‌آمده از آزمایش‌های ردیاب غیرواکنشی و واکنشی در ستون حاوی زئولیت کلینوپتیلولیت, تخلخل داخلی زئولیت به عنوان حوزه تحرک‌ناپذیر عمل کرده و ذخیره‌سازی املاح در θ_im و فرآیند جذب توسط سایت‌های فعال در حوزه تحرک‌پذیر منجر به دنباله طولانی منحنی‌های رخنه شده است. همچنین، با افزایش نرخ تزریق ردیاب واکنشی از 6 به 25 میلی‌لیتر بر دقیقه زمان تعادل از 120 به 18 دقیقه کاهش یافته است. طبق مقادیر خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) بین داده‌های آزمایشگاهی و مدل‌ها, مدل‌های انتقال جرم دوحوزه‌ای غیرواکنشی و واکنشی, منحنی‌های رخنه به دست‌آمده از آزمایش‌های ردیاب را بهتر از مدل پراکندگی-پهنرفت غیرواکنشی و واکنشی بازتولید می‌کنند. براساس آنالیز مونت‌کارلو, پارامترهای مدل انتقال جرم دوحوزه‌ای به دبی سیال بستگی دارند به نحوی که با افزایش دبی, تخلخل تحرک‌ناپذیر کاهش و نرخ انتقال جرم بین دو حوزه افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از آزمایش‌ها و مدل‌سازی انجام شده در این رساله بیان‌کننده برتری تئوری غیرفیکی نسبت به مدل کلاسیک پراکندگی-پهنرفت به منظور درک و ارزیابی فرآیند انتقال جرم در محیط متخلخل طبیعی می‌باشد. همچنین, تحقیق حاضر نشان داد که علاوه بر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محیط متخلخل که منجر به انتقال غیرفیکی آلاینده‌ها می‌شود, سرعت سیال نقش مهمی در پارامترهای انتقال ایفا می‌کند.