Jakie różne czynniki wpływają na transport wód podziemnych?
Transport wód podziemnych polega na przemieszczaniu się substancji, zwłaszcza zanieczyszczeń, w wodach podziemnych. Strefa wód podziemnych, w której koncentrują się zanieczyszczenia, nazywana jest pióropuszem wód podziemnych. Pióropusze mają różne kształty, rozmiary i prędkości transportu. Różne czynniki wpływające na transport wód podziemnych obejmują geologię wodonośną i hydrologię, a także właściwości fizyczne, chemiczne, biologiczne i radiologiczne zanieczyszczeń w wodach podziemnych.
Warstwy wodonośne to podziemne formacje skalne i glebowe nasycone wodą. Woda gruntowa przepływa przez pory między glebą a cząstkami skały oraz przez pęknięcia, szczeliny i szczeliny w twardym podłożu skalnym. Na ruch zanieczyszczeń mają duży wpływ obecne rodzaje skał i gleb. Ważnymi czynnikami geologicznymi są tekstura i rozmiar cząstek oraz właściwości fizyczne porów i innych przestrzeni, przez które przepływa woda gruntowa.
Przepuszczalność lub przewodność hydrauliczna to łatwość, z jaką woda gruntowa przepływa przez podziemne formacje. Duże, luźno upakowane cząstki, takie jak żwiry i mocno spękane podłoże skalne, są bardziej przepuszczalne niż gliny, ciasno upakowane cząstki mułu i lita skała. Rozmiar, rozmieszczenie i wzajemne połączenia otwartych przestrzeni w dużej mierze determinują to, jak łatwo woda gruntowa i wszelkie zawarte w niej zanieczyszczenia mogą migrować z miejsca na miejsce.
Właściwości chemiczne są również ważnymi czynnikami w transporcie wód podziemnych. Niektóre zanieczyszczenia rozpuszczają się w wodzie, podczas gdy inne są nierozpuszczalne. Rozpuszczone substancje faktycznie stają się częścią wód gruntowych i nie można ich łatwo oddzielić. Substancje nierozpuszczalne zachowują się znacznie bardziej niezależnie. Mogą być bardzo gęste i niełatwo je nosić ze sobą. Mogą się również osadzać w porach lub zaczepiać o poszarpane krawędzie cząstek. Charakter chemiczny zanieczyszczeń oraz temperatura i pH wód gruntowych w dużej mierze determinują, które substancje są rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie.
Rozpuszczone zanieczyszczenia lub substancje rozpuszczone są przenoszone wraz z przepływającą wodą gruntową. Ten proces transportu nazywa się doradztwem. Zanieczyszczenia poruszają się zasadniczo z tym samym natężeniem przepływu i w tym samym kierunku co wody gruntowe. Zalecany transport wód podziemnych jest najczęściej w wysoce przepuszczalnych warstwach wodonośnych z dużymi sieciami połączonych porów lub przestrzeni.
Substancje rozpuszczone rozpraszają się w wodach gruntowych z powodu mechanicznego mieszania i dyfuzji molekularnej. Mechaniczne mieszanie występuje jako naturalna konsekwencja ruchu w glebie i skałach i wokół nich. Dyfuzja molekularna to mieszanie, które zachodzi na poziomie molekularnym między niektórymi związkami i wodą. Dyspersja stopniowo rozcieńcza stężenia zanieczyszczeń i tworzy eliptycznie ukształtowany pióropusz, w którym zanieczyszczenia są silnie skoncentrowane w pobliżu tylnej krawędzi pióropuszu i rozcieńczone w kierunku krawędzi prowadzącej.
Niektóre zanieczyszczenia, takie jak produkty ropopochodne, nie rozpuszczają się łatwo w wodzie gruntowej. Zamiast tego pływają na szczycie lustra wody lub opadają na dno warstwy wodonośnej, w zależności od ich gęstości. Mogą ulegać pewnej dyspersji, ale ich pióropusze poruszają się znacznie wolniej niż pióropusze substancji rozpuszczonych i zanieczyszczeń, które łatwo rozpraszają się w wodzie gruntowej.
Skutki spowalniające transport wód podziemnych nazywane są czynnikami opóźniającymi. Głównym czynnikiem opóźniającym jest adsorpcja. Dzieje się tak, gdy zanieczyszczenia przyczepiają się lub przyczepiają do gleby lub cząstek skały z powodu sił przyciągania elektrostatycznego. Związki, które nie są łatwo rozpuszczalne lub dyspergowane w wodzie gruntowej, łatwo ulegają adsorpcji. Inne czynniki opóźniające obejmują tarcie porów i efekt filtrowania, który występuje, gdy stałe, nierozpuszczalne zanieczyszczenia przestają się poruszać, ponieważ osadzają się w porach lub są porywane przez postrzępioną ziemię lub cząstki skały.
Wreszcie, zanieczyszczenia mogą ulegać przemianom fizycznym, chemicznym, biologicznym lub radiologicznym, które zmieniają szybkość transportu wód gruntowych. Zanieczyszczenie może zmieniać fazy, na przykład z cieczy na gaz. Reakcje chemiczne między zanieczyszczeniami a naturalnymi procesami biologicznymi i radiologicznymi mogą również przekształcać jeden związek w drugi. Nowo utworzone związki mogą poruszać się szybciej lub wolniej niż poprzednie związki.