Ce diferiți factori afectează transportul apelor subterane?

Transportul apelor subterane este deplasarea substanțelor, în special a contaminanților, în apele subterane. Zona de apă subterană în care sunt concentrați contaminanții se numește pen de apă subterană. Penele au diferite forme, dimensiuni și rate de transport. Diferiții factori care afectează transportul apelor subterane includ geologia și hidrologia acviferului, precum și proprietățile fizice, chimice, biologice și radiologice ale contaminanților din apele subterane.

Acviferele sunt roci subterane și formațiuni de sol care sunt saturate cu apă. Apele subterane se deplasează prin porii dintre sol și particulele de rocă și prin fisuri, crăpături și fracturi din roca de bază tare. Mișcarea contaminanților este foarte afectată de tipurile de roci și sol prezente. Factorii geologici importanți includ textura și dimensiunea particulelor și caracteristicile fizice ale porilor și ale altor spații prin care se deplasează apele subterane.

Permeabilitatea sau conductibilitatea hidraulică este ușurința cu care apele subterane se deplasează prin formațiunile subterane. Particulele mari, slab împachetate, cum ar fi pietrișurile și roca de bază puternic fracturată, sunt mai permeabile decât argilele, particulele de nămol strâns compactate și roca solidă. Mărimea, distribuția și interconectarea spațiilor deschise determină în mare măsură cât de ușor pot migra apele subterane și orice contaminanți pe care îi conține.

Proprietățile chimice sunt, de asemenea, factori importanți în transportul apelor subterane. Unii contaminanți se dizolvă în apă, în timp ce alții sunt insolubili. Substanțele dizolvate devin de fapt parte din apele subterane și nu sunt ușor separate de aceasta. Substanțele insolubile se comportă mult mai independent. Ele pot fi foarte dense și nu sunt ușor de transportat. De asemenea, pot fi blocate în pori sau prinse pe marginile particulelor zimțate. Natura chimică a contaminanților și temperatura și pH-ul apei subterane determină în mare măsură ce substanțe sunt solubile sau insolubile în apă.

Contaminanții dizolvați sau substanțele dizolvate sunt transportați împreună cu apa subterană pe măsură ce curge. Acest proces de transport se numește advecție. Contaminanții se mișcă practic la același debit și în aceeași direcție cu apa subterană. Transportul advecțional al apei subterane este cel mai frecvent în acviferele foarte permeabile, cu rețele mari de pori sau spații interconectate.

Soluțiile se dispersează în apele subterane datorită amestecării mecanice și difuziei moleculare. Amestecarea mecanică are loc ca o consecință naturală a mișcării prin și în jurul solului și a particulelor de rocă. Difuzia moleculară este amestecarea care are loc la nivel molecular între unii compuși și apă. Dispersia diluează treptat concentrațiile de contaminanți și creează un penaj de formă eliptică în care contaminanții sunt foarte concentrați în apropierea marginii de fugă a penei și diluați spre marginea anterioară.
Unii contaminanți, cum ar fi produsele petroliere, nu se dizolvă ușor în apele subterane. În schimb, plutesc deasupra pânzei freatice sau se scufundă în fundul acviferului, în funcție de densitatea lor. Ele pot suferi o anumită dispersie, dar penele lor se mișcă mult mai lent decât penele de substanțe dizolvate și contaminanți care se dispersează ușor prin apele subterane.

Efectele care încetinesc transportul apelor subterane se numesc factori de întârziere. Un factor major de retard este adsorbția. Acest lucru se întâmplă atunci când contaminanții devin atașați sau lipiți de sol sau particule de rocă din cauza forțelor electrostatice atractive. Compușii care nu sunt ușor dizolvați sau dispersați în apele subterane sunt ușor de adsorbit. Alți factori de întârziere includ frecarea porilor și efectul de filtrare care apare atunci când contaminanții solizi, insolubili, încetează să se miște, deoarece devin blocați în pori sau strânși de sol zimțat sau particule de rocă.
În cele din urmă, contaminanții pot suferi transformări fizice, chimice, biologice sau radiologice care le modifică ratele de transport ale apelor subterane. Un contaminant poate schimba fazele, de exemplu, de la lichid la gaz. Reacțiile chimice dintre contaminanți și procesele biologice și radiologice naturale pot, de asemenea, transforma un compus în altul. Compușii nou creați se pot mișca mai repede sau mai lent decât compușii anteriori.