почвата

Причини и източници на замърсяване на подземните води

The замърсяване това засяга подземни води Обикновено се получава чрез инфилтрация през почвата, което обикновено прави анализът съвместно изследване на системата подземни води-почва, както и алтернативите за възстановяване или обеззаразяване.

По принцип трябва да се анализират следните аспекти:

  1. Източникът на замърсяване.
  2. Механизмът за инфилтриране.
  3. Типът замърсител.

Фокусът може да бъде точков или дифузен. Замърсителите могат да се внасят в подпочвените води чрез естествени дейности, като естествено извличане от почвата, и да се смесват с други подземни източници. Те могат да бъдат въведени и от човешки дейности, като изхвърляне на отпадъци, добив или селскостопански дейности.

Като цяло замърсяването поради природни дейности е малко, но човешки дейности са водещата причина за замърсяване на подпочвените води.

Механизми на замърсяване

Механизмите могат да бъдат различни. Може да се даде от директен достъп на замърсителя към водоносния хоризонт или дълбоките слоеве на почвата, през кладенци или чрез мивки или дифузен достъп, чрез проникване на замърсителя в почвата.

Първият случай първоначално е по-проблематичен, тъй като засяга подземните води много по-бързо и изцяло, но е по-лесен за решаване, тъй като решението може да се състои в предотвратяване на достъпа на замърсителя в много случаи.

The инфилтрация, От друга страна, това може да означава по-ниска степен на замърсяване на водата, тъй като почвата може да смекчи ефекта, но предполага, че почвата е засегната, удължавайки замърсяването в пространството и времето.

Най-честите човешки дейности, които причиняват замърсяване на подземните води, са:

  1. Изхвърляне на отпадъци.
  2. Съхранение и транспорт на търговски материали.
  3. Минна дейност.
  4. Селскостопански дейности.

В нашия случай ние сме заинтересовани съхранение и транспортиране на търговски материали. Замърсяването на подземните води, поради съхранението и транспортирането на търговски материали, е резултат от течове от резервоари за съхранение и разливи.

Подземни резервоари за съхранение и надземни резервоари и транспортни тръбопроводи те са най-честите причини за замърсяване на подпочвените води. Особено забележителни са резервоарите и тръбите за съхранение на бензин, дизеловите резервоари, както и битовите резервоари, които допринасят значително за замърсяването на подземните води.

Понякога тези резервоари и тръби са подложени на корозия на околната среда и до структурни повреди, което причинява течове, които внасят различни замърсители във водата. Течовете са особено чести в стоманени резервоари, които не са защитени от корозия. Дори течът да е малък, той може да представлява значителна заплаха за качеството на подпочвените води

Бензин и петролни продукти те имат редица компоненти, като бензен, толуен и ксилол, силно разтворими и подвижни в подземните води и дори могат да бъдат опасни за хората чрез консумация на вода. По данни един литър бензин е в състояние да деактивира един милион литри подземни води от пиене. Парите и несмесващите се компоненти, уловени в поровите пространства на ненаситената зона, продължават да захранват подпочвените води със задържани замърсители.

Друг механизъм на замърсяване на водата може да бъде разливи и заустване на земя които могат да мигрират на земята и да замърсят. Тези разливи и зауствания варират в зависимост от промишлените обекти, като течове на тръби и клапани, аварии с резервоари и камиони. Изхвърлените съединения се отмиват от дъждовната вода и се транспортират до земята, където достигат подпочвените води и обедняват нейното качество.

Що се отнася до видовете замърсители, от съществено значение е да се познават, за да се определят възможностите за отстраняване или обеззаразяване. Можем да намерим следното:

  1. Суспендирани частици, които обикновено не са много проблематични, тъй като обикновено се филтрират през земята или почвата. Но в случай на пряко проникване във водоносни хоризонти, те могат да бъдат проблем.
  2. Разтворими съединения, както анионни, така и катионни, които могат да бъдат уловени чрез естествени почвени механизми (от колоиди, които ги адсорбират). Някои може да са по-обезпокоителни от други; например тежки метали. Като цяло едно от най-подходящите решения е третирането на замърсена вода.
  3. Други физикохимични замърсители, като цяло, като киселинност, алкалност, различни редокс състояния. Проникването в почвата често смекчава проблема.
  4. LNAPL, тоест течности, които не се смесват във вода и са с по-ниска плътност. Те обикновено са въглеводороди, получени от нефт, които не са склонни да се инфилтрират в присъствието на вода, тъй като те плават върху него.
  5. DNAPL, течности, несмесваеми с вода и с по-голяма плътност от тази, с разнообразно естество. Те са сериозен проблем поради устойчивостта и способността за миграция и филтрация в недрата, като са най-представителните хлорирани разтворители.

Като цяло в полето LNAPL имат концентрации, по-ниски от разтворимостта им във вода. Това се дължи, в допълнение към местния пренос на маса, по следните причини:

  1. Нередовен контакт между адвективната вода и несмесващата се течност с потока на водата около силно наситени фази на LNAPL с ниска относителна пропускливост.
  2. Несмесващата се течност е в зони с по-ниска пропускливост, в които разтварянето се случва само в нейната периферия, което дава концентрации във вода по-ниски от тези на нейното равновесие при разтваряне.
  3. Разреждане в отделни зони на източници, без замърсители около него.
  4. Наличие на мултикомпоненти, които могат да бъдат множество по произход или трансформирани.
  5. Скорост на разреждане. Ако моларната фракция на даден компонент в сместа LNAPL е малка, скоростта може да бъде ограничена чрез дифузия във водната фаза на компонента, далеч от границата LNAPL-вода. От друга страна, много хидрофобният компонент може да се разпръсне към интерфейса. В подземните води по-разтворимите компоненти се разтварят и концентрацията им в сместа LNAPL намалява, като по този начин ограничава скоростта на масовия им пренос. По същия начин, когато концентрацията на сместа намалява и тя става по-малко идеална, нейният коефициент на активност може да се увеличи, както и нейната разтворимост в равновесие, противодействайки на ограничението на скоростта.

Други влияещи фактори могат да бъдат конкретно местоположение (близост на популации, близост до хидрографски басейни ...), както и класа и свойствата на засегнатите почви, които могат да окажат решаващо и важно влияние върху развитието на замърсяването и да обуславят специфичното приложение на една или друга техника за обеззаразяване.

Оттук нататък първото нещо, което трябва да се направи, за да се определят възможните форми на саниране или обеззаразяване, е да се уточни какво ще бъде геометричното разпределение на замърсителите.

Те могат да бъдат три вида основно:

  1. Широко разпространено разпространение: Замърсяването засяга повече или по-малко еднакво целия водоносен хоризонт или цялата почва. Обикновено е резултат от дифузно или директно замърсяване и обикновено съответства на соли в разтвор, с висок потенциал за дифузия.
  2. Точково разпределение: засяга само ограничена зона на разширение; Обикновено се състои от химически замърсители или течност, която не се смесва с вода, с малка способност за инфилтрация, поради собствените си характеристики, естеството на терена или малкия си обем.
  3. Писалки: те обикновено са резултат от точково замърсяване, когато то продължава дълго време или се състои от значителен обем замърсители.

Причини и източници на замърсяване на почвата

Почвата е невъзобновяем природен ресурс в човешки времеви мащаб и следователно трябва да го поддържаме и съхраняваме, което предполага необходимостта да го адаптираме към различни приложения, като земеделие, гори, градски земи, промишленост и т.н., и да се опитаме да се стремим към устойчив модел на управление от този природен ресурс по подреден и контролиран начин.

За разлика от други вектори, като вода и въздух, С добре дефинираните стандарти за качество случаят на почвата е различен, тъй като критериите могат да варират в зависимост от предназначението, за което са предназначени, управленските практики или социално-икономическите приоритети.

Едно от възможните определения на качеството на почвата Това е способността му да поддържа своята биологична производителност, качеството на околната среда, в допълнение към здравето на животните, растенията и човека, но все още е трудно да се изследват много разнообразни свойства за установяване на качествени параметри, от физични, химични, биологични свойства и биохимия.

Някои от качествените параметри на почвата могат да бъдат:

  1. Физически: текстура на почвата, привидна плътност и инфилтрация, капацитет за задържане на вода, влажност и температура.
  2. Химикали: рН, електропроводимост, общ органичен въглерод (TOC), въглеродни фракции и др.
  3. Биохимични и биологични: микробен въглерод от биомаса, дишане на почвата, ензимни активности, аденозин 5-трифосфат (ATP).

Като цяло се счита, че почвата е замърсена, когато е надвишила своя буферен капацитет за едно или повече вещества. В този момент той преминава от това да действа като защитна система до да бъде причина за проблеми на замърсяване на водата, атмосферата и организмите. На свой ред техните биогеохимични баланси се модифицират и се появяват аномални количества на някои компоненти, които причиняват промени в техните физични, химични или биологични свойства.

Много чести събития влияят негативно качеството на почвите, като деградация, получена от земеделието и други фактори на околната среда. Но не само тези процеси оказват влияние върху качеството на почвите, но тяхното замърсяване с нежелани съединения има важни последици за качеството на замърсената почва, така че тези процеси трябва да бъдат контролирани и проучени.

Така, например, трансформациите, необходими за биологично разграждане на дадено съединение, могат да включват прости промени (окисления, редукции, загуба на функционални групи органични молекули) или по-сложни, с последователни промени, докато замърсителят бъде напълно елиминиран, в процес, наречен минерализация. Когато такава минерализация е аеробна, се образува въглероден диоксид и допълнителна вода и биомаса. Ако е анаеробен, се получава биогаз, като метан или органични киселини и други разпадни съединения.

Също така помислете възможни негативни ефекти върху почвата когато тези замърсители са включени, което ще бъде по-трайно и вредно, ако тези замърсители са по-устойчиви, засягащи микроорганизмите и тяхната активност.

В допълнение към тези биологични процеси, други процеси, като например адсорбция или транспорт, определят устойчивостта на органичните замърсители в почвите и в крайна сметка допринасят за по-ниска или по-голяма експозиция на тези замърсители на живите същества, така че колкото по-дълго замърсителят остава в почвата, толкова по-очевидно е неговото въздействие върху качеството и по-голяма вероятност от упражняване на токсични ефекти върху живите организми и следователно, колкото по-голям е рискът ви.

Механизми и източници на замърсяване

Като се има предвид голямото разнообразие от замърсители, ще бъде проучен конкретен случай, Нефт, с широк спектър от въглеводороди. Петролът се състои главно от въглеводороди с молекули с размери от 1 до 50 или повече четиривалентни въглеродни атоми и едновалентни водородни атоми, включващи голямо разнообразие от молекулни структури.

The химичен състав на нефт и производни Той е много сложен, от различен произход, с по-голям или по-малък процент леки или тежки въглеводороди, от парафинови, нафтенови, ароматни въглеводороди и техните комбинации, към които трябва да се добавят голям брой сяра, азотни, кислородни и органометални съединения.

Всякакви органичен замърсител който се отлага на земята, следва насоките за разпределение въз основа на неговите физични и химични характеристики, в допълнение към свойствата на почвата и метеорологичните фактори. Ефектите, които замърсителят може да причини в почвата, също зависят от тези характеристики, пораждайки размера и разпределението на фронта на замърсяване, създаден в дадена област.

Органични съединения, като например бензин, дизел и масла, те са склонни да образуват кремообразен слой на водната маса и се движат хоризонтално по посока на потока на подпочвените води. Вместо това по-плътните органични съединения мигрират към основата на водоносния хоризонт, създавайки колона, от която те могат да се движат с посоката на потока на подпочвените води, като по този начин замърсяват водоносния хоризонт по цялата му дълбочина.

The изхвърлят летливи компоненти в земята те могат да се изпарят в атмосферата, ако замърсяването се случи на повърхността, но ако загубата е под нивото на земята, по-подвижните могат да мигрират през земята до нивото на подпочвените и подпочвените води. Компонентите с по-високо молекулно тегло обикновено са неразтворими и не се смесват, което означава, че тяхната миграция през почвата е бавна и те могат да останат или останат близо до повърхността, в зависимост от структурата на самата почва. Ако несмесващите се с вода компоненти мигрират през почвата и достигнат водното ниво, те ще образуват слой на повърхността на водата и ще се простират над водната маса. водна маса.

The токсични ефекти на въглеводородите ще зависи от количеството и състава на маслото или неговото производно, честотата и времето на излагане, физическото състояние на разлива, характеристиките на мястото, където е възникнал разливът и променливите на околната среда - като температура, влажност, кислород, чувствителност на специфичната биота на замърсената почва ... -.

Вероятно най-важният компонент на почвата по отношение на устойчивостта на токсичните вещества на замърсителя е глина. Колкото по-малък е размерът на частиците, които осигуряват голяма повърхност за адсорбция на замърсители, толкова по-голяма е устойчивостта на споменатия замърсител.

Химичните свойства, най-засегнати от разлив на нефт те са, от една страна, увеличаването на органичния въглерод (75% от въглеводородите са въглерод, който се окислява); от друга страна, намаляването на рН, поради органичния въглерод и образуването на органични киселини. Освен това се наблюдава увеличение на мангана и сменяемото желязо и увеличаване на наличния фосфор.

В допълнение към физичните и химичните свойства има и промяна на биологичните свойства. Първо, той променя местообитанието на микроорганизмите, като по този начин нарушава цикъла на природните елементи в почвата.

От друга страна, въглеводородите унищожават растителността, поради токсичност и процеси на биоразграждане в почвата, които могат да генерират аноксични зони (липса на кислород) в корените. Причините за липсата на кислород производство на сероводород, много токсичен за най-добре установените корени на растенията и големите дървета.

Споменете, като друг пример за замърсяване, течове и течове на природен газ, от подземни тръбопроводи или стари сметища, които причиняват подобни вредни ефекти върху растителността. В този случай аноксичните условия се създават по две причини, поради физическото изместване на газа от почвения въздух поради активността на бактериите, способни да окисляват газообразни алкани, като метан.