EPA530-D-03-001b July 2003 SAB Review Draft



# Multimedia, Multipathway, and Multireceptor Risk Assessment (3MRA) Modeling System

Volume II: Site-based, Regional, and National DataEPA530-D-03-001b July 2003 SAB Review Draft



# Multimedia, Multipathway, and Multireceptor Risk Assessment (3MRA) Modeling System

Volume II: Site-based, Regional, and National Data

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### U.S. Environmental Protection Agency

Office of Research and Development Office of Solid Waste National Exposure Research Laboratory Washington, D.C. Athens, GA and Research Triangle Park, NCThis document is the second volume of a five-volume set. Volume I describes the conceptual design, scientific rationale, and supporting data that are the foundation for the 3MRA modeling system. This volume describes the data developed and used to run the 3MRA modeling system. Volume III describes the approach to quality assurance, including verification and validation activities ranging from extensive peer reviews to multimedia model comparisons. Volume IV describes the methodology used to evaluate sensitivity of model parameters and characterize different types of uncertainty inthe 3MRA modeling system. Volume V describes the technology design and includes a user’s guide.Table of Contents

iii Table of Contents

Section Page

List of Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi

List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii

1.0 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1 1.1 3MRA Modeling System Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2 1.2 Overview of the 3MRA Modeling System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2 1.3 Approach to Data Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6 1.4 Sites, Settings, and Area of Interest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8 1.5 Data Quality Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11 1.6 Data Collection Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-16 1.6.2 Conventional Database Processing and Export to 3MRA Modeling System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-18 1.6.3 Quality Assurance/Quality Control and Record Keeping . . . . . . . . . . 1-19 1.7 Organization of This Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-20 1.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-20

2.0 Spatial Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

2.1 Modeled Sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1 2.2 Site Locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1 2.3 Settings and Area of Interest (AOI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2 2.4 Regional Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3 2.5 Site Layout, Spatial Data Layers, and Grid Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3 2.6 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7 2.7 Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7 2.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8

3.0 Waste Management Unit Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

3.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1 3.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1 3.2.1 Industrial D Screening Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7 3.2.2 National Survey of Hazardous Waste Treatment, Storage, Disposal, and Recycling Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10 3.2.2.1 Tank Data Set. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10 3.2.2.2 Tank Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11 3.2.2.3 Additional Tank Data Used for Imputation . . . . . . . . . . . . 3-12 3.2.3 National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13 3.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13 3.3.1 Site-Specific Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

iv 3.3.2 Site-Based Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14 3.3.3 National Tank Data (Correlated) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15 3.3.4 Other National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15 3.4 Landfill Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15 3.4.1 Landfill Module Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15 3.4.2 Landfill Site-Specific Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19 3.4.2.1 Screening and Replacement of Industrial D Data . . . . . . . 3-19 3.4.2.2 Cover Soil Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20 3.4.3 Landfill Site-Based Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21 3.4.3.1 Depth (SrcDepth) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21 3.4.3.2 Waste Loading Rate (load) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21 3.4.3.3 Distance Vehicle Travels on Active Landfill Cell Surface (mt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21 3.4.3.4 Average Number of Vehicles per Day (nv) . . . . . . . . . . . . 3-21 3.4.3.5 Number of Spreading and Compacting Operations per Day (Nop) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22 3.4.3.6 Frequency of Disturbances per Month (fd) . . . . . . . . . . . . 3-22 3.4.3.7 Vehicle Weight (vw), Payload, and Number of Wheels (nw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22 3.4.3.8 Number of Waste Layers in a Cell (Nly) . . . . . . . . . . . . . . 3-23 3.4.4 Landfill National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23 3.4.4.1 Optional Soil Cover Thickness (zC). . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23 3.4.4.2 Thickness of Liner (or Subsoil Zone) (zS) . . . . . . . . . . . . 3-24 3.4.4.3 Dust Suppression Control Efficiency (effdust) . . . . . . . . . 3-24 3.4.4.4 Fraction Vegetative Cover (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24 3.4.4.5 Roughness Height (zruf) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24 3.4.4.6 Roughness Ratio (Lc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24 3.4.4.7 Vehicle Speed (vs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24 3.5 Waste Pile Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24 3.5.1 Waste Pile Module Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25 3.5.2 Waste Pile Site-Specific Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25 3.5.3 Waste Pile Site-Based Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28 3.5.3.1 Distance Vehicle Travels on Waste Pile Surface (mt) . . . . 3-28 3.5.3.2 Height of the Waste Pile Above Grade (zZ1WMU, SHight)3-28 3.5.3.3 Refresh Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30

3.5.3.4 Vehicle Weight (vw), Payload, and Number of Wheels (nw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30 3.5.3.5 Vehicles per Day (nv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-31 3.5.3.6 Spreading/Compacting Operations per Day (Nop) . . . . . . 3-31 3.5.3.7 SCS Curve Number (CNwmu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-31 3.5.4 Waste Pile National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-32Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

v 3.5.4.1 Dust Suppression Control Efficiency (effdust) . . . . . . . . . 3-32 3.5.4.2 Operating Life (CutOffYr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-32 3.5.4.3 Vehicle Speed (vs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-32 3.5.4.4 USLE Cover Factor (Cwmu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33 3.5.4.5 USLE Erosion Control Factor (Pwmu) . . . . . . . . . . . . . . . 3-33 3.6 LAU Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33 3.6.1 LAU Module Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33 3.6.1.1 Unit Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33 3.6.1.2 Waste Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37 3.6.2 LAU Site-Specific Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38 3.6.3 LAU Site-Based Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39 3.6.3.1 Distance Vehicle Travels on LAU Surface (mt) . . . . . . . . 3-39 3.6.3.2 Wet Waste Application Rate (Rappl) . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40 3.6.3.3 Vehicle Weight (vw), Payload, and Number of Wheels (nw) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40 3.6.3.4 Vehicles per Day (nv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41 3.6.3.5 Waste Applications per Year (Nappl) . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41 3.6.3.6 Frequency of Cultivation (fcult) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-41 3.6.3.7 Frequency of Surface Disturbances per Month (fd) . . . . . 3-42 3.6.3.8 SCS Curve Number (CNwmu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42 3.6.4 LAU National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42 3.6.4.1 Depth of Tilling (SrcDepth, zZ1WMU) . . . . . . . . . . . . . . 3-42 3.6.4.2 Dust Suppression Control Efficiency (effdust) . . . . . . . . . 3-43 3.6.4.3 Fraction Vegetative Cover (veg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43 3.6.4.4 Operating Life (CutOffYr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43 3.6.4.5 Roughness Height (zruf) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43 3.6.4.6 Roughness Ratio (Lc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43 3.6.4.7 Vehicle Speed (vs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44 3.6.4.8 Mode of Aggregate Size Distribution (asdm) . . . . . . . . . . 3-44 3.6.4.9 USLE Cover Factor (Cwmu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44 3.7 Surface Impoundment Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44 3.7.1 Surface Impoundment Module Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44 3.7.2 Surface Impoundment Site-Specific Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-48 3.7.3 Surface Impoundment Site-Based Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-50 3.7.3.1 Depth of Surface Impoundment (d_wmu, SrcDepth) . . . . 3-50 3.7.3.2 Volumetric Influent Flow Rate (Q_wmu) . . . . . . . . . . . . . 3-51 3.7.3.3 Fraction of Unit Occupied by Sediments (d_setpt) . . . . . . 3-51 3.7.3.4 Impellers/Aerator Number (n_imp), Total Horsepower (Powr), and Fraction Surface Area Turbulent (F_aer) . . . 3-51 3.7.4 Surface Impoundment National Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.1 Ratio of Biologically Active Solids to Total Solids (kba1) 3-52 3.7.4.2 Biomass Yield (bio_yield) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

vi 3.7.4.3 Digestion Rate (Sediments) (k_dec) . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.4 Economic Life of Surface Impoundment (EconLife) . . . . 3-52 3.7.4.5 Impeller Diameter (d_imp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.6 Impeller Speed (w_imp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.7 Number of Economic Lifetimes (NumEcon) . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.8 Oxygen Transfer Correction Factor (O2eff) . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.9 Oxygen Transfer Factor (J) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.7.4.10 Saturated Hydraulic Conductivity of Sediment Layer (hydc_sed) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52 3.8 Aerated Tank Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53 3.8.1 Aerated Tank Module Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53 3.8.2 Aerated Tank Correlated Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-57 3.8.2.1 Aerated Tank Index (ATIndex) and Maximum Source Area (MaxSrcArea) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-57 3.8.2.2 Tank Throughput (Q_wmu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-57 3.8.2.3 Preliminary Tank Depth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-57 3.8.2.4 Estimating Tank Depth (d_wmu) from Tank Capacity . . . 3-58 3.8.2.5 Surface Area (SrcArea) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58 3.8.2.6 Source Height (SHight) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58 3.8.2.7 Fraction Surface Area Turbulent (F_aer). . . . . . . . . . . . . . 3-58 3.8.2.8 Total Aerator Horsepower (Powr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59 3.8.2.9 Number of Impellers/Aerators (n_imp) . . . . . . . . . . . . . . . 3-59 3.8.3 Aerated Tank National Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59 3.8.3.1 Biologically Active Solids/Total Solids Ratio (kba1) . . . . 3-60 3.8.3.2 Biomass Yield (bio_yield) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.3 Digestion (k_dec) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.4 Economic Life of AT (EconLife) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.5 Fraction of Tank Occupied by Sediments (d_setpt) . . . . . 3-60 3.8.3.6 Impeller Diameter (d_imp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.7 Impeller Speed (w_imp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.8 Number of Economic Lifetimes (NumEcon) . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.9 Oxygen Transfer Correction Factor (O2eff) . . . . . . . . . . . 3-60 3.8.3.10 Oxygen Transfer Factor (J) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.9 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60 3.10 Issues and Uncertainties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-61 3.10.1 Age/Accuracy of Industrial D Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-61 3.10.2 Underrepresentation of Highly Aerated Tanks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-62 3.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-62

4.0 Meteorological Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1 4.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2 4.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Table of Contents (continued)

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vii 4.2.1 Surface Meteorological Data: SAMSON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2 4.2.2 Surface Meteorological Data: Cooperative Summaries . . . . . . . . . . . . 4-5 4.2.3 Upper Air Mixing Height Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5 4.2.4 Land Use Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5 4.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6 4.3.1 Meteorological Station Assignment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7 4.3.2 Hourly Surface Data Collection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8 4.3.3 Hourly Upper Air Data Collection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9 4.3.4 Precipitation Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9 4.3.5 Land Use-Related Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10 4.3.5.1 Anthropogenic Heat Flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10 4.3.5.2 Bowen Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10 4.3.5.3 Monin-Obukhov Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12 4.3.5.4 Albedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12 4.3.5.5 Surface Roughness Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13 4.3.5.6 Fraction of Net Radiation Absorbed by the Ground. . . . . . . . 4-13 4.3.6 PCRAMMET Input File Setup and Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14 4.3.7 Climatological Data Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15 4.3.7.1 Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15 4.3.7.2 Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18 4.3.7.3 Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18 4.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18 4.4.1 Meteorological Station Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18 4.4.2 Meteorological Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18 4.5 Issues and Uncertainties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22 4.5.1 Precipitation Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23 4.5.2 Meteorological Data Completeness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23 4.5.3 Meteorological Station Representativeness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23 4.5.4 Replacing Missing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23 4.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

5.0 Watershed and Waterbody Layout. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1 5.1 Parameters Collected and Conceptual Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3 5.1.1 Area of Interest for Data Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5 5.1.2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6 5.1.3 Assumptions—Waterbodies and Regional Watersheds. . . . . . . . . . . . . 5-7 5.1.4 Headwater Criterion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8 5.1.5 Assumptions—Local Watershed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8 5.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9 5.2.1 Surface Water Hydrography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9 5.2.2 One-Degree Digital Elevation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10 5.2.3 National Wetlands Inventory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10Table of Contents (continued)

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viii 5.2.4 Geographic Information Retrieval and Analysis System . . . . . . . . . . 5-10 5.3 Overview of Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10 5.4 GIS Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12 5.4.2 Step 2: Process Site-Specific Input Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17 5.4.3 Step 3: Method Determination Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-23 5.4.4 Step 4: Delineate Watershed Subbasins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24 5.4.5 Step 5: Delineation of Waterbodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30 5.4.6 Step 6: Delineation of Local Watershed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-32 5.4.7 Step 7: Create the UTM Reference Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34 5.5 Database Compilation and Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35 5.5.1 Number of Waterbody Networks and Number of Reaches in Waterbody Network. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35 5.5.2 Number and Index of Reach that Impacts a Reach and Fraction of Reach Impacted by Another Reach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37 5.5.3 Reach Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38 5.5.4 Reach Surface Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38 5.5.5 Stream Order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38 5.5.6 Number and Index of Fishable Reaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40 5.5.6.1 Database Compilation for WBNNumFishableRch and WBNFishableRchIndex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40 5.5.7 Reach Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40 5.5.8 Waterbody Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-40 5.5.9 Number, Indices, and Fraction of Watershed Subbasins that Impact a Reach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-42 5.5.10 Index of Local Watershed that Impacts a Reach and Fraction of Local Watershed Impacting a Reach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-45 5.5.11 Number, Indices, and Fraction of Aquifers that Impact a Reach . . . . 5-46 5.5.12 X,Y Coordinates for Waterbodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-47 5.5.13 Number and Area of Watershed Subbasins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-48 5.5.14 Watershed Subbasin Slope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-48 5.5.15 Number of Local Watersheds and Local Watershed Slope . . . . . . . . . 5-49 5.5.16 Number and Area of Local Watershed Subareas and Index of Subarea Containing WMU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-50 5.5.17 Flow Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-51 5.5.18 Ground Water Flow Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-52 5.5.19 X,Y Coordinates for Watersheds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53 5.6 Quality Assurance and Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53 5.6.1 GIS Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-53 5.6.2 Database Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-54 5.6.3 Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55 5.7 Assumptions and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55 5.7.1 Scale of Waterbody Data Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-55Table of Contents (continued)

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ix 5.7.2 Scale of the DEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56 5.7.3 Different Watershed Delineation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56 5.7.4 Manual Processing of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-56 5.7.5 Incomplete National Wetlands Inventory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-57 5.7.6 Anthropogenically Altered Drainage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58 5.7.7 Missing Reach Type in Pacific Northwest Reach Files . . . . . . . . . . . . 5-58 5.8 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-58

6.0 Surface Water Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1

6.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1 6.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1 6.2.1 Water Quality Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1 6.2.2 Stream Gage Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6 6.3 Methodology and Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7 6.3.1 Water Quality Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7 6.3.2 Stream Baseflow Statistics (a_bf, b_bf) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9 6.3.3 National Waterbody Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10 6.4 Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11 6.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

7.0 Soil Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

7.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1 7.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3 7.2.1 STATSGO Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3 7.2.2 GIRAS Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5 7.2.3 National Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6 7.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6 7.3.1 STATSGO GIS Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9 7.3.2 GIRAS GIS Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9 7.3.3 Database Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9 7.4 Results by Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11 7.4.1 Soil Texture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11 7.4.2 Hydrologic Soil Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14 7.4.3 Field Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16 7.4.4 Wilting Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17 7.4.5 SCS Curve Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19 7.4.6 Root Zone Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19 7.4.7 Alpha, Beta, Residual Water Content, and Saturated Hydraulic Conductivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21Table of Contents (continued)

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x 7.4.8 Saturated Water Content and Dry Bulk Density . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-22 7.4.9 Soil Moisture Coefficientb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26 7.4.10 Fraction Organic Carbon and Percent Organic Matter . . . . . . . . . . . . 7-26 7.4.11 Soil pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28 7.4.12 Silt Content . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29 7.4.13 USLE Erodibility Factor (K) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29 7.4.14 USLE Cover Factor (C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29 7.4.15 USLE Erosion Control Factor (P) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30 7.4.16 Soil Column Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31 7.5 Quality Assurance and Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31 7.5.1 Quality Control of Data Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31 7.5.2 Quality Control of Data Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31 7.5.3 Quality Assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31 7.6 Assumptions and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32 7.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32

8.0 Human Exposure Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1 8.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3 8.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3 8.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5 8.3.1 National Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6 8.3.2 Fixed Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-11 8.3.3 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-11 8.4 Results by Exposure Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12 8.4.1 Body Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12 8.4.2 Drinking Water Intake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17 8.4.3 Exposed Fruit Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17 8.4.4 Protected Fruit Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18 8.4.5 Exposed Vegetable Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-19 8.4.6 Root Vegetable Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-19 8.4.7 Protected Vegetable Consumption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20 8.4.8 Dairy Products (Milk) Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-20 8.4.9 Breast Milk Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21 8.4.10 Beef Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21 8.4.11 Fish Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22 8.4.12 Soil Ingestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-22 8.4.13 Inhalation Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-23 8.4.14 Shower Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-23 8.4.15 Fixed Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-23 8.5 Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-26 8.5.1 Source Data Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-26 8.5.2 Model (Distribution) Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-26Table of Contents (continued)

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xi 8.5.3 Methods of Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-27 8.5.4 Testing Goodness of Fit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-27 8.5.5 Treatment of Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-28 8.5.6 Breast Milk Pathway Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-28 8.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-29

9.0 Human Receptor Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1 9.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1 9.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4 9.2.1 1990 U.S. Census STF 1B Attribute Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5 9.2.2 1990 U.S. Census STF 3A Attribute Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5 9.2.3 1990 U.S. Census TIGER/Line Block and Block Group Coverages . . . 9-5 9.2.4 Census of Agriculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8 9.2.5 National Survey of Fishing, Hunting, Wildlife, and Recreation (NSFHWAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9 9.2.6 Exposure Factors Handbook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9 9.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-9 9.3.1 GIS Data Preparation/Preprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12 9.3.2 Human Receptor and Farm Placement and Processing . . . . . . . . . . . . 9-13 9.3.2.1 Place and Attribute Farms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-14 9.3.2.2 Processing Block Group Census Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15 9.3.2.3 Processing Block Census Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15 9.3.3 Database Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-16 9.3.4 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17 9.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-18 9.5 Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-18 9.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-22

10.0 Farm Food Chain and Terrestrial Food Web Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1 10.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1 10.1.1 Chemical-Specific Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4 10.1.2 Exposure-Related Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4 10.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4 10.2.1 Farm Food Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4 10.2.2 Terrestrial Food Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7 10.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8 10.3.1 Chemical-Specific Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8 10.3.1.1 Database Compilation and Processing for Farm Food Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-9 10.3.1.2 Database Compilation and Processing for Terrestrial Food Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-15Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

xii 10.3.1.3 Assumptions and Uncertainties for Chemical-Specific Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-19 10.3.2 Exposure-Related Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-22 10.3.2.1 Database Compilation and Processing for Farm Food Chain and Terrestrial Food Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-22 10.3.2.2 Assumptions and Uncertainties for Exposure-Related Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-26 10.4 Quality Assurance and Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28 10.4.1 Technical QA/QC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28 10.4.2 Data Entry QA/QC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28 10.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-28

11.0 Aquatic Food Web Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1

11.1 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1 11.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1 11.2.1 Chemical Properties Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3 11.2.2 Fish Attribute Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3 11.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3 11.3.1 Chemical Properties Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-5 11.3.1.1 Database Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-5 11.3.1.2 Data Processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8 11.3.1.3 Assumptions and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8 11.3.2 Fish Attribute Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9 11.3.2.1 Database Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9 11.3.2.2 Database Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-17 11.3.2.3 Assumptions and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-18 11.4 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-19 11.4.1 Technical QA/QC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-19 11.4.2 Data Entry QA/QC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-19 11.4.3 Data Formatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-20 11.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-20

12.0 Ecological Exposure Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1

12.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-5 12.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-5 12.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8 12.3.1 Receptor Body Weights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8 12.3.2 Food Ingestion Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9 12.3.3 Water Ingestion Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10 12.3.4 Consumption Rate of Surficial Soil/Sediment . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

xiii 12.3.5 Maximum/Minimum Dietary Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12 12.3.6 Home Range Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-14 12.3.7 Data Entry and Data Processing Quality Assurance/Quality Control 12-16 12.3.7.1 Technical Quality Assurance/Quality Control. . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16 12.3.7.2 Data Entry Quality Assurance/Quality Control. . . . . . . . . . . . . . . . 12-16 12.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16 12.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-17

13.0 Ecological Receptors and Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1 13.1 Development of Representative Terrestrial Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1 13.1.1 Goals for Development of Representative Habitats . . . . . . . . . . . . . . 13-3 13.1.2 Criteria for Defining Representative Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4 13.1.2.1 Criteria for Terrestrial and Wetland Habitats . . . . . . . . . . . . 13-4 13.1.2.2 Criteria for Waterbody Margin Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5 13.1.3 Regionalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6 13.1.4 Descriptions of the Representative Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6 13.2 Food Webs and Receptor Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-11 13.2.1 Food Webs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 13.2.1.1 Terrestrial Habitat Food Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-12 13.2.1.2 Food Web for Aquatic Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-15 13.2.2 Receptor Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16 13.2.2.1 Assumptions for Habitat Assignment and Feeding Behavior Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-16 13.2.2.2 Regionalization of Receptor Groups. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-32 13.3 Habitat Delineation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33 13.3.1 Hand-Delineation Protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-33 13.3.1.1 Technical Description of GIS Habitat Delineation Tool. . 13-34 13.3.2 Terrestrial Habitat Delineation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-36 13.3.2.1 Crosswalk Inconsistencies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-37 13.3.3 Delineation of Waterbody Margin Habitats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-44 13.3.4 Delineation of Wetland Margin Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-45 13.3.4.1 Wetland Flood Regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-45 13.3.4.2 Treatment of Intermittently Flooded Wetlands . . . . . . . . . 13-49 13.3.4.3 Delineation of Permanently Flooded Wetlands . . . . . . . . . 13-49 13.4 Placement of Receptor Home Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-52 13.5 Automated Habitat Processing and Home Range Placement . . . . . . . . . . . . . . 13-55 13.5.1 GIS Data Preparation/Preprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-55 13.5.2 Habitat Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-55 13.5.3 Database Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-58 13.6 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-60 13.7 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-61Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

xiv 14.0 Ecological Benchmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1

14.1 Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1 14.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1 14.2.1 Review Existing Synopses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2 14.2.2 Search Toxicological Databases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3 14.2.3 Conduct Online Literature Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4 14.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5 14.3.1 Benchmark/CSCL Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5 14.3.1.1 Database Compilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5 14.4 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-29 14.4.1 Technical QA/QC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-29 14.4.2 Data Entry QA/QC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-30 14.4.3 Data Formatting QA/QC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-30 14.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-30

15.0 Human Health Benchmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-1

15.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-1 15.2 Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-1 15.3 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3 15.3.1 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4 15.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4 15.5 Issues and Uncertainties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-5 15.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6

16.0 Miscellaneous Data: Air, Aquifer, Waste, Risk, and Control Variables . . . . . . . . . . 16-1

16.1 Miscellaneous Air Module Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1 16.1.1 Meteorological Station Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2 16.1.2 Urban/Rural Designation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2 16.1.3 Particulate Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3 16.1.4 Sampled Chronological Input Model (SCIM) Inputs . . . . . . . . . . . . . 16-3 16.1.5 Other National Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4 16.1.6 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4 16.2 Aquifer Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4 16.2.1 Site-Based Aquifer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-5 16.2.2 Regional Aquifer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-8 16.2.3 National Aquifer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-10 16.2.4 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-11 16.2.5 Issues and Uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-12 16.3 Waste Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-12Table of Contents (continued)

Section Page Table of Contents

xv 16.4 Risk and Control Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-14 16.4.1 Termination Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-14 16.4.2 Risk Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-15 16.5 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-15

17.0 Chemical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-1

17.1 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-1 17.2 Data Sources and Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-1 17.3 Quality Assurance/Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-4 17.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-4 17.5 Issues and Uncertainties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-5 17.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-5Table of Contents

xvi List of Figures

Figure Page

1-1 3MRA modeling system design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4 1-2 Linkages among the source, fate, transport, exposure, and risk modules of the 3MRA modeling system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5 1-3 Overview of 3MRA data collection and processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17

2-1 Site-based spatial overlays for the 3MRA modeling system spatial framework . . . . . . 2-4 2-2 Table format and content for the 3MRA modeling system grid database . . . . . . . . . . . 2-6 2-3 Transfer of watershed polygons to 100 × 100 m template grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

3-1 Correlation of total capacity to area for landfills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20 3-2 Correlation of waste quantity to area for waste piles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28 3-3 Correlation of waste quantity to area for LAUs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39 3-4 Correlation of waste quantity to area for surface impoundments . . . . . . . . . . . . . . . . 3-49 3-5 Correlation of total capacity to area for surface impoundments . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-50

4-1 Meteorological data collection process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6 4-2 Meteorological station assignments for the 201 Industrial D facilities . . . . . . . . . . . . . 4-7

5-1 Site-specific spatial overlays for the 3MRA modeling system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2 5-2 Regional watershed subbasin delination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3 5-3 Local watershed delineation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8 5-4 Overview of the 3MRA modeling system data collection methodology for watersheds and waterbodies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11 5-5 GIS data coverages for waterbody and watershed delineation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11 5-6 Reconditioning of the elevation grid (agree.aml) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19 5-7 DEM stream generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20 5-8 NWI decision tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-21 5-9 Map of 201 representative national data set sites by watershed delineation method . 5-24 5-10 Map of DEM-generated watershed subbasins showing pour points . . . . . . . . . . . . . . 5-26 5-11 Map of regional watershed with a large waterbody. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27 5-12 Map of manually delineated regional subbasins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28 5-13 Map of watershed and waterbody delineation showing local watershed . . . . . . . . . . . 5-32 5-14 Map of a local watershed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34 5-15 GIS database tables exported for further data processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-36 5-16 Example lake types used to fractionate watershed flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-43

7-1 3MRA modeling system soil data collection overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8 7-2 Sample soil and land use coverages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10 7-3 GIS soil and land use data tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11 7-4 3MRA modeling system soil data processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12

9-1 Primary spatial data layers for the 3MRA modeling system human receptor data . . . . 9-2List of Figures (continued)

Figure Page Table of Contents

xvii 9-2 Human and farm receptor GIS process flow chart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-11 9-3 QC spreadsheet for human receptor data collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-19 9-4 Web page for visual farm QC checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-21

13-1 Terrestrial food web, including example receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-13 13-2 Interface between terrestrial receptors and aquatic food web, including example receptors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14 13-3 Initial dialog box for delineation tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-34 13-4 Preprocessed habitat codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-35 13-5 Delineation tool habitat code drop-down list . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-36 13-6 Example delineation of terrestrial habitats–land use data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-38 13-7 Example delineation of terrestrial habitats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-39 13-8 Example delineation of waterbody margin habitats–land use data . . . . . . . . . . . . . . 13-46 13-9 Example delineation of waterbody margin habitats–elevation data . . . . . . . . . . . . . 13-47 13-10 Example delineation of waterbody margin habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-48 13-11 Example delineation of wetland habitats–NWI data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-53 13-12 Example delineation of wetland habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-54 13-13 Flow chart of delineation process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-56

14-1 Simplified trophic structure of a generalized soil community. . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-20

16-1 Miscellaneous Data Processed for the 3MRA Representative National Data Set . . . . 16-1 16-2 Miscellaneous Air Module Input Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2 16-3 Urban Anderson Land Use Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3 16-4 Site-Based and Regional Hydrogeologic Data Sources, Collection Approach, and Data Locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-6 16-5 National Aquifer Data Sources and Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-7 16-6 3MRA Modeling System Hydrogeologic Environments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-9 16-7 Empirical (User-Defined) Distribution for Aquifer Particle Diameter (DIAM) . . . . 16-10 16-8 Empirical Distribution for Aquifer Longitudinal Dispersivity (AL) . . . . . . . . . . . . 16-10 16-9. Empirical Probability Distribution for Aquifer pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-10 16-10. 3MRA Modeling System Waste Property Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-12 16-11. 3MRA Modeling System Risk and Control Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-14Table of Contents

xviii List of Tables

Table Page

1-1. Chemicals Included in the Representative National Data Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6 1-2. Data Collection Approach, by Data Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8 1-3. Settings/WMU Type Distribution for the 201-Facility Sample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10 1-4. Data Types Used by the 3MRA Modeling System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12 1-5. 3MRA Data Quality Objectives: Specific Examples by Data Type . . . . . . . . . . . . . . . . 1-13

3-1 WMU Inputs by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2 3-2 WMU Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4 3-3 WMU Type Distribution of 201 Sample Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8 3-4 Number of Industrial D WMUs Used for the Representative National Data Set . . . . . 3-9 3-5 Screening Constraints and Replacement Values for Industrial D Data . . . . . . . . . . . . . 3-9 3-6 Numbers of Tanks, by Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12 3-7 WMU Data Collected for the Landfill Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16 3-8 WMU Data Collected for the Waste Pile Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26 3-9 Waste Pile Curve Numbers (CNwmu), by Hydrologic Soil Group . . . . . . . . . . . . . . . 3-32 3-10 WMU Data Collected for the LAU Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34 3-11 LAU Curve Numbers (CNwmu), by Hydrologic Soil Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43 3-12 WMU Data Collected for the Surface Impoundment Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45 3-13 Distribution of Surface Impoundment Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-48 3-14 WMU Data Collected for the Aerated Tank Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-54

4-1 Meteorological Data Timescale by Module. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1 4-2 Meteorological Inputs by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3 4-3 Meteorological Parameters Collected by Data File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4 4-4 Relation Between Anderson Land Use Codes and PCRAMMET Land Use Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11 4-5 Daytime Bowen Ratio by Land Use and Season (Meteorological Stations Only) . . . 4-12 4-6 Minimum Monin-Obukhov Length (Stable Conditions) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13 4-7 Albedo of Natural Ground Covers for Land Use Types and Seasons . . . . . . . . . . . . . 4-13 4-8 Surface Roughness Length (m) for Land Use Types and Seasons . . . . . . . . . . . . . . . 4-14 4-9 Climatological Parameters and Sources of Input Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16 4-10 Meteorological Stations Used . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19

5-1 3MRA Waterbody and Watershed Inputs by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4 5-2 Source Data for Watershed and Waterbody Delineations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9 5-3 3MRA Modeling System Watershed and Waterbody Processing by Parameter . . . . . 5-12

5-4 AMLs used in the 3MRA Modeling System Watershed and Waterbody Delineations 5-14 5-5 GIRAS Water and Wetland Land Use Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-22 5-6 RF3-Alpha REACHTYPE Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-23List of Tables (continued)

Figure Page Table of Contents

xix 5-7 Watershed Code Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25

6-1 Surface Water Inputs by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2 6-2 Surface Water Data Sources, Methodology, and National Values . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3 6-3 Statistical Basis for Water Quality Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8 6-4 Baseflow Regression Analysis Results: STORET 30Q2 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

7-1 Soil Inputs by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2 7-2 Soil Property Data Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4 7-3 Anderson Land Use Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7 7-4 Soil Textures in CONUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13 7-5 Crosswalk between STATSGO and CONUS Soil Textures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15 7-6 Hydrologic Soil Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17 7-7 Field Capacity Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18 7-8 Wilting Point Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18 7-9 SCS Curve Number Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20 7-10 Depth to Root Zone Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21 7-11 Unsaturated Zone Hydrologic Parameters: Moisture Retention Parameters (Alpha, Beta), Saturated Hydraulic Conductivity (SatK), and Residual Water Content (WCR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-23 7-12 Saturated Water Content and Dry Bulk Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25 7-13 Soil Moisture CoefficientbValues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27 7-14 USLE Cover Factor C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30 7-15 USLE Erosion Control Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30

9-1 Human Receptor and Farm Input Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3 9-2 Primary Human Receptor Data Sets, Date, and Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5 9-3 Sources of Human Receptor Data by Input Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6 9-4 Specific STF 1B Block-Level Census Items Used to Estimate Human Receptor Populations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7 9-5 Specific STF 3A Block Group-Level Census Items Used to Estimate Human Receptor Populations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7 9-6 Specific County-Level Census of Agriculture Items Used in Human/Farm Receptor Estimations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-10

10-1 Farm Food Chain and Terrestrial Food Web Chemical-Specific Parameters . . . . . . . 10-2 10-2 Farm Food Chain and Terrestrial Food Web Exposure-Related Parameters. . . . . . . . 10-3 10-3 Data Sources for Farm Food Chain Chemical-Specific Parameters . . . . . . . . . . . . . . 10-5 10-4 Data Sources for Farm Food Chain Exposure-Related Parameters . . . . . . . . . . . . . . . 10-6 10-5 Data Sources for Terrestrial Food Web Chemical-Specific Parameters . . . . . . . . . . . 10-8 10-6 Uptake Factors Identified for Small Amphibians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-16 10-7 Uptake Factors Identified for Earthworms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-17List of Tables (continued)

Figure Page Table of Contents

xx 10-8 Uptake Factors Identified for Invertebrates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-19 10-9 Daily Water Intake of Beef Cattle (gal/d) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-23 10-10 Daily Water Intake of Milk-Producing Dairy Cows (gal/d) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-24 11-1 Summary of Parameters Applied in Modeling the Aquatic Food Web . . . . . . . . . . . . 11-2 11-2 Key Data Sources Identified to Evaluate for Fish Attribute Database . . . . . . . . . . . . 11-4 11-3 Constants for Different Tissue Types Applied to Equation 11-1 . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7 11-4 Fish Body Weight and Length Ranges Used in Relative Size Determinations . . . . . 11-10 11-5 Assignment of Prey Items in Fish Attribute Database to Prey Items in the Aquatic Food Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-14 11-6 Example of Dietary Fraction Raw DataConversions to Meet Model and Food Web Requirements: Small Omnivores in Warmwater Ponds . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-16

12-1 Exposure Data Sources for Terrestrial Wildlife Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2 12-2 Parameters Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-6 12-3 Empirical Coefficients Used to Calculate Food Ingestion Rates . . . . . . . . . . . . . . . . 12-10 12-4 Prey Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-12 12-5 Farm Food Chain Codes for Wildlife Diet Items. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-14

13-1 Parameters Collected for Terrestrial Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2 13-2 Ecological Risk Assessment Representative Habitats for Terrestrial Receptors. . . . . 13-7 13-3 Terrestrial Wildlife Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-17 13-4 Terrestrial Wildlife Receptors for Grasslands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-25 13-5 Terrestrial Wildlife Receptors for Shrub/Scrub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-25 13-6 Terrestrial Wildlife Receptors for Forests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-26 13-7 Terrestrial Wildlife Receptors for Crop Fields and Pastures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-26 13-8 Terrestrial Wildlife Receptors for Residential Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-27 13-9 Terrestrial Wildlife Receptors for River/Stream Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-27 13-10 Terrestrial Wildlife Receptors for Pond Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-28 13-11 Terrestrial Wildlife Receptors for Lake Habitats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-28 13-12 Terrestrial Wildlife Receptors for Intermittently Flooded Grasslands . . . . . . . . . . . 13-29 13-13 Terrestrial Wildlife Receptors for Intermittently Flooded Shrub/Scrub . . . . . . . . . . 13-29 13-14 Terrestrial Wildlife Receptors for Intermittently Flooded Forests . . . . . . . . . . . . . . 13-30 13-15 Terrestrial Wildlife Receptors for Permanently Flooded Grasslands . . . . . . . . . . . . 13-30 13-16 Terrestrial Wildlife Receptors for Permanently Flooded Shrub/Scrub . . . . . . . . . . . 13-31 13-17 Terrestrial Wildlife Receptors for Permanently Flooded Forests. . . . . . . . . . . . . . . . 13-31 13-18 Crosswalk: Anderson Land Use Codes and Ecological Receptor Habitats . . . . . . . 13-40 13-19 NWI Water Regime Modifiers Relevant to the 3MRA Modeling System . . . . . . . . 13-49 13-20 Crosswalk: National Wetland Inventory Codes and Wetland Habitats . . . . . . . . . . . 13-51

14-1 Parameters Included in the Benchmark/CSCL Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2 14-2 Status of Literature Review Process for Chemicals of Concern . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3 14-3 Key Sources of Information Consulted in the Development of Benchmarks and CSCLs 14-6List of Tables (continued)

Figure Page Table of Contents

xxi 14-4 Primary Literature Used in Mammalian and Avian Benchmark Derivationa . . . . . . . 14-9

17-1 Chemical Properties by Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2 17-2 Methodology and Data Sources for 3MRA Chemical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3 17-3 Chemical Property Files Contained within 3MRA Modeling System . . . . . . . . . . . . 17-4Table of Contents

xxii List of Appendices

Appendix

1A Structure of the 3MRA Modeling System Input Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-24 1B Model Inputs by Database Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-26 2A 201 Industrial D Waste Management Sites Used in the Representative National Data Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9 2B Facility Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-19 3A WMU Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-67 3B Aerated Tank Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-85 4A Meteorological Data QA/QC Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29 4A-1. Source Code for QAQC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-32 4A-2. Source Code for SQAQC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34 4B METFIX Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-39 4B-1. METFIX Source Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41 4C. PRECIP Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-59 4D. Formats and Examples of 3MRA Modeling System Meteorological Data Files . . . . 4-63 4E. 3MRA Modeling System Climatological Data Collection Programs . . . . . . . . . . . . . 4-71 6A STORET Water Quality Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13 6B STORET Temperature Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-53 9A GIS Arc Macro Language (AML) Program for Calculating Human Receptor Locations and Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-23 9B GIS Arc Macro Language (AML) Program for Placing Farms . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-63 9C GIS Arc Macro Language (AML) Program for Calculating Median Farm Size . . . . . 9-75 9D Human Receptor Data for the Representative National Data Set: 201 Sites and 419 Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-81 10A Chemical-Specific Database Developed for the FFC and TFW Modules . . . . . . . . . 10-33 10B Exposure-Related Database Developed for the FFC and TFW Modules . . . . . . . . . 10-51 11A Parameter Values Applied for the Aquatic Food Web Chemical Properties Database11-27 11B Parameter Values Applied for the Aquatic Food Web Fish Attribute Database . . . . 11-37 13A Arc Macro Language Program for Processing Habitat and Receptor Data . . . . . . . . 13-67 13B Arc Macro Language Program for Processing Home Range Data . . . . . . . . . . . . . . 13-91 13C Home Range Parameters for Ecological Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-103 14A-2. Avian Benchmark Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-45 15A Human Health Benchmarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-9 16A Site-Based Meteorological Station and Aquifer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-19 16B Regional Aquifer Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-31Table of Contents

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