Welke verschillende factoren beïnvloeden het grondwatertransport?
Grondwatertransport is de beweging van stoffen, met name verontreinigende stoffen, in ondergronds water. De grondwaterzone waarin verontreinigingen zijn geconcentreerd, wordt een grondwaterpluim genoemd. Pluimen hebben verschillende vormen, maten en transportsnelheden. De verschillende factoren die het grondwatertransport beïnvloeden, omvatten de geologie en hydrologie van de watervoerende laag, evenals de fysische, chemische, biologische en radiologische eigenschappen van de verontreinigingen in het grondwater.
Aquifers zijn ondergrondse rots- en bodemformaties die verzadigd zijn met water. Grondwater stroomt door de poriën tussen bodem- en rotsdeeltjes en door scheuren, spleten en breuken in hard gesteente. De beweging van verontreinigende stoffen wordt sterk beïnvloed door de soorten rotsen en bodems die aanwezig zijn. Belangrijke geologische factoren zijn onder meer de textuur en de grootte van de deeltjes en de fysieke kenmerken van de poriën en andere ruimtes waardoor grondwater stroomt.
Permeabiliteit of hydraulische geleidbaarheid is het gemak waarmee grondwater door ondergrondse formaties beweegt. Grote, los gepakte deeltjes, zoals grind en zwaar gebroken gesteente, zijn meer permeabel dan klei, dicht opeengepakte slibdeeltjes en massief gesteente. De grootte, verdeling en onderlinge verbondenheid van de open ruimtes bepalen grotendeels hoe gemakkelijk grondwater en eventuele verontreinigingen die het bevat van plaats naar plaats kunnen migreren.
Chemische eigenschappen zijn ook belangrijke factoren bij het grondwatertransport. Sommige verontreinigingen lossen op in water, terwijl andere onoplosbaar zijn. Opgeloste stoffen worden feitelijk onderdeel van het grondwater en kunnen er niet gemakkelijk van worden gescheiden. Onoplosbare stoffen gedragen zich veel onafhankelijker. Ze kunnen erg dicht zijn en niet gemakkelijk worden meegenomen. Ze kunnen ook vast komen te zitten in poriën of blijven haken aan scherpe randen van deeltjes. De chemische aard van de verontreinigingen en de temperatuur en pH van het grondwater bepalen grotendeels welke stoffen oplosbaar of onoplosbaar zijn in het water.
Opgeloste verontreinigingen of opgeloste stoffen worden meegevoerd met het grondwater dat stroomt. Dit transportproces wordt advectie genoemd. De verontreinigingen bewegen in principe met hetzelfde debiet en in dezelfde richting als het grondwater. Advectioneel grondwatertransport komt het meest voor in zeer doorlatende waterhoudende grondlagen met grote netwerken van onderling verbonden poriën of ruimtes.
Opgeloste stoffen worden verspreid over het grondwater door mechanische menging en moleculaire diffusie. Mechanisch mengen vindt plaats als een natuurlijk gevolg van de beweging door en rond grond- en rotsdeeltjes. Moleculaire diffusie is mengen op moleculair niveau tussen sommige verbindingen en water. Dispersie verdunt geleidelijk de concentraties van verontreinigingen en creëert een elliptisch gevormde pluim waarin verontreinigingen sterk geconcentreerd zijn nabij de achterrand van de pluim en verdund in de richting van de voorrand.
Sommige verontreinigingen, zoals aardolieproducten, lossen niet gemakkelijk op in grondwater. In plaats daarvan drijven ze boven op de waterspiegel of zinken ze naar de bodem van de watervoerende laag, afhankelijk van hun dichtheid. Ze kunnen wat dispersie ondergaan, maar hun pluimen bewegen veel langzamer dan de pluimen van opgeloste stoffen en verontreinigingen die zich gemakkelijk door het grondwater verspreiden.
Effecten die het grondwatertransport vertragen worden retardatiefactoren genoemd. Een belangrijke vertragingsfactor is adsorptie. Dit gebeurt wanneer verontreinigingen door elektrostatische aantrekkingskrachten vast komen te zitten of vast komen te zitten in grond of rotsdeeltjes. Verbindingen die niet gemakkelijk worden opgelost of gedispergeerd in grondwater ondergaan gemakkelijk adsorptie. Andere vertragingsfactoren omvatten poriewrijving en het filtereffect dat optreedt wanneer vaste, onoplosbare verontreinigingen stoppen met bewegen omdat ze vast komen te zitten in poriën of blijven hangen door gekartelde grond of rotsdeeltjes.
Ten slotte kunnen verontreinigingen fysische, chemische, biologische of radiologische transformaties ondergaan die hun transportsnelheid van grondwater veranderen. Een contaminant kan fasen veranderen, bijvoorbeeld van een vloeistof naar een gas. Chemische reacties tussen verontreinigingen en natuurlijke biologische en radiologische processen kunnen ook een verbinding omzetten in een andere. De nieuw gemaakte verbindingen kunnen sneller of langzamer bewegen dan de vorige verbindingen.