Infiltracja- Wsiąkanie wody pochodzącej z opadów atmosferycznych, z cieków i zbiorników powierzchniowych oraz z kondensacji pary wodnej z powierzchni terenu do strefy aeracji, a następnie (po oddaniu części tych wód do atmosfery Ewapotranspiracja ) przesączanie do strefy saturacji .
Infiltracja efektywna- Część wód pochodzących z opadów atmosferycznych, która po pomniejszeniu objętości związanej ze spływem powierzchniowym ewapotranspiracją oraz procesem wiązania siłami molekularnymi z ziarnami gruntu w strefie aeracji przedostaje się do strefy saturacji i zasila wody podziemne
Klasa warunków infiltracji (w zależności od gruntów)
Warunki infiltracji |
Grunt |
I- bardzo dobre |
Żwiry, piaski wodnolodowcowe, sandrowe, wydmowe, piaski rzeczne tarasów akumulacyjnych; wi-0,3 (30% opadów dociera) |
II- dobre |
Piaski, żwiry moreny czołowej, piaski glacjalne wi-0,25 |
III- średnie |
Piaski i mułki tarasów zalewowych, dyluwia piaszczyste, piaski ilaste; wi-0,2 |
IV- złe |
Gliny zwałowe, mułki, iły zastoiskowe, dyluwia gliniaste; wi- 0,05 |
Korzystanie z wód
Powszechne- wykorzystanie wód na potrzeby ludności i gospodarstw w sposób najmniej szkodliwy dla środowiska bez stosowania urządzeń specjalnych
Zwykłe- wynikającego z prawa własności gruntu, służą do zaspokojenia potrzeb bytowo-gospodarczych gospodarstw domowych i rolniczych: obejmuje pobór i zrzut ścieków z dopuszczalnym ładunkiem.
Specjalne- zachodzi w przypadku, gdy nie jest to użytkowanie powszechne i zwykłe. Wymaga uzyskania pozwoleń wodno prawnych. Np. przerzut wody między zlewniami, retencjonowanie, trwałe obniżenie zwierciadła wód dla potrzeb rolniczych lub przemysłowych
Bilans wodno-gospodarczy- specjalistyczne opracowanie analityczno-rachunkowe, wykonane dla określonego zdefiniowanego obszaru obejmującego ilościowe i jakościowe porównanie zasobów wód powierzchniowych i podziemnych z potrzebami użytkowników korzystających lub ubiegających się o korzystanie z tych zasobów, uwzględniając wymagania obiektów hydrotechnicznych oraz wymagań ochrony środowiska
Cele
Ocena stanu użytkowania zasobów wodnych jednostki bilansowej
Możliwość zaspokojenia potrzeb użytkownika
Ograniczenie użytkowania dla minimalizacji skutków ubocznych
Tworzenie podstaw do określenia warunków korzystania z wód i koncepcji zagospodarowania zasobów wodnych
Zanieczyszczenia wód podziemnych używanych do picia
Geochemiczne- mineralne, zanieczyszczenia pierwotne, organiczne
Antropogeniczne- zanieczyszczenia wtórne i pierwotne
Adsorpcja- polega na gromadzeniu się na powierzchni minerałów lub cząstek koloidalnych substancji rozpuszczonych w wodzie. Uzależnione jest od stężenia i energii cząsteczki adsorbentu, właściwości, rozdrobnienia adsorbentu oraz warunków środowiska (pH, Eh, temp, ciśnienia, mineralizacji)
Adsorpcja fizyczna-,przy której powierzchniowe wiązanie cząsteczki adsorbenta i adsorbatu odbywa się głównie przy pomocy sił międzycząsteczkowych van der Waalsa. Dominujący rodzaj adsorpcji w wodach podziemnych
Desorpcja- Podstawowy proces fizyko-chemiczny zachodzący w wodach podziemnych współdziałających z ośrodkiem skalnym i decydujący o chemizmie wód. Proces odwrotny do adsorpcji, polegający na odłączeniu od adsorbentów uprzednio zasorbowanych cząsteczek adsorbatów i wzbogacanie nimi krążących wód podziemnych
Wymiana jonowa- polega na równoczesnym desorbowaniu jednych jonów i adsorbowaniu drugich na ich miejsce. W wodach podziemnych wymianie jonowej ulegają głównie kationy
Wymiana jonowa zależy od: pH, potencjału redox, temp
TRANSPORT ZANIECZYSZCZEŃ
Transport zanieczyszczeń w strefie saturacji jest procesem fizycznym polegającym na adwekcyjnym ( konwekcyjnym) i dyspersyjno-dyfuzyjnym przenoszeniu masy w danym obszarze
Adwekcja- Transport znacznika lub zanieczyszczenia (masy, energii) poprzez proste unoszenie z płynącą wodą podziemną.
Przenoszenie adwekcyjne zanieczyszczenia w wodach podziemnych jest procesem fizycznym polegającym na zmianie stężeń zanieczyszczeń na skutek ich transportu przez płynący strumień filtracyjny, płynący zgodnie z przepływem. (Zanieczyszczenia płynna z tą samą prędkością, co woda)
Dyfuzja- Proces wyrównywania się stężeń składników w mieszaninie gazów lub cieczy w wyniku bezładnego ruchu cieplnego cząstek wywołany gradientem stężenia, temperatury, ciśnienia.
Przenoszenie dyfuzyjne określa się jako efektywny proces transportu względnego. Ruch zanieczyszczeń wywołany jest z obszaru o stężeniu większym do obszaru o stężeniu mniejszym. Zachodzi, gdy mamy gradient stężeń.
Dyspersja- Zespół efektów wynikających ze zjawisk fizycznych (zróżnicowanie prędkości w kanalikach porowych i w poszczególnych punktach przestrzeni porowej) i fizykochemicznych (dyfuzja molekularna, reakcje między substancjami w roztworze, w samej substancji rozpuszczonej lub unoszonej, między substancją a szkieletem skały) prowadzących do zmiany w czasie i w przestrzeni stężenia substancji w wodzie podziemnej.
Dyspersja hydrodynamiczna (filtracyjna)- rozproszenie migrującej substancji w wyniku niejednorodności prędkości przepływu w ośrodku skalnym
Wsp dyspersji- Składowe tensora dyspersji D* w równaniu dyspersji, który zależny jest od właściwości substancji i warstwy wodonośnej. Główne składowe nazywane są współczynnikami dyspersji podłużnej D*L i poprzecznej D*T. Współczynnik dyspersji wyraża współczynnik proporcjonalności między natężeniem strumienia dyspersyjnego substancji rozpuszczonej i gradientem jej stężenia.
Elementy wywołujące proces przenoszenia masy zanieczyszczeń przenoszeniu dyspersyjno-dyfuzyjnym
Bezwładne drgania molekuł zgodnie zanieczyszczeń prawen Ficka (Dyfuzja molekularna)
Związane z lokalnymi pulsacjami prędkości przepływu wody (dyfuzja burzliwa)
Na te elementy nakłada się dyspersja mechaniczna, wywołana przepływem wody zanieczyszczeń chaotycznie rozłożonych kanalikach ośrodka porowego.
Proces przemieszczania się cząstek zanieczyszczeń jest wypadkową trzech procesów:
Przenoszenie konwekcyjne (adwekcja)
Dyspersja hydrodynamicznej (filtracyjnej)
Dyfuzji „stężeniowej”- dyfuzja adwekcyjna
Ognisko zanieczyszczeń wód podziemnych- Naturalne lub częściej sztuczne nagromadzenie substancji zanieczyszczających (realnie lub potencjalnie) wody podziemne. Występuje na powierzchni terenu lub w litosferze, atmosferze czy hydrosferze. Ogniska zanieczyszczeń mogą mieć zróżnicowany charakter przestrzenny: punktowy (wiercenia, stacje paliw, magazyny), liniowy lub pasmowy (rzeki, kanały, drogi, rurociągi), powierzchniowy (składowiska odpadów, osadniki, pola ściekowe i irygacyjne) oraz obszarowy (imisja gazów i pyłów, nawożenie i chemizacja rolnic twa i leśnictwa)
Charakter przestrzenny ognisk zanieczyszczeń
Wielkopowierzchniowe
Małopowierzchniowe
Punktowe
Liniowe
Rodzaj dopływu zanieczyszczeń
Jednorazowy,
Ciągły
Malejący- składowisko, które przestaje być użytkowane
Kategorie konfliktu obecności autostrady z ujęciem wód podziemnych
Silny-, gdy w bezpośrednim sąsiedztwie 100-200m autostrady zlokalizowane są wielootworowe studnie lub pojedyncze, ale bardzo istotne ujęcia. Gdy eksploatowany poziom wodonośny jest odsłonięty, nie izolowany, narażony na dopływ zanieczyszczeń.
Słabe-, gdy poziomy wodonośne są izolowane od powierzchni. Odległość istniejących ujęć jest w szerokości 200-500m
Brak- warstwa wodonośna silnie izolowana od powierzchni, ujęcia w odległości 500m
Klasyfikacja prędkości przepływu wód podziemnych
I ruch bardzo szybki |
> 300 m/rok |
II szybki |
300-100 m/rok |
III średnioszybki |
30-100 m/rok |
IV wolny |
10-30 m/rok |
V bardzo wolny |
Do 10 m/rok |
Wsp opóźnienia R- wskazuje ile razy szybkość migracji zanieczyszczeń jest wolniejsza od prędkości strumienia filtracji (U) wyniku procesów sorpcji.
Klasyfikacja intensywności sorpcji na podstawie opóźnienia
R=1 |
Sorpcja nie zachodzi |
R- 1-2 |
Sub mają małą intensywność sorpcji |
2-10 |
Średnia |
10-100 |
Duża |
100-1000 |
B. duża |
>1000 |
Sorpcja nieograniczona |
Czas połowicznego rozpadu- jest to czas, po którym stężenie danego składnika zmniejszy się o połowę w stosunku do pierwszego w wyniku biodegradacji
Klasy trwałości substancji migrujących w wodach podziemnych
Klasa trwałości |
Trwałość substancji |
Czas połowicznego rozpadu t0,5 |
A I |
Sub b szybko degradowane |
<0,5 rok |
A II |
Szybko degradowane |
0,5-1 |
B |
Średnio degradowane |
1-5 |
C |
Wolno degradowane |
5-20 |
D |
B wolno degradowane |
>20 lat |
Gdy zanieczyszczenia dostały się do warstwy wodonośnej
Budowa bariery z materiału o sorpcji nieograniczonej
Pompowanie plam
Zatłaczanie zanieczyszczeń do otworu przed składowiskiem
Podział zagrożeń ze względu na czas przepływu zanieczyszczeń
A1 |
Zbiornik b silnie zagrożony |
2 lata |
A2 |
Silnie |
2-5lat |
B |
Średnio |
5-25 lat |
C |
Słabo |
25-100 lat |
D |
Praktycznie niezagrożony |
> 100lat |
Stała dyspersji - Stała dyspersji a [L] odpowiada w przybliżeniu rozmiarom niejednorodności ośrodka (warstwy wodonośnej), które wywołują dyspersję hydrodynamiczną. W ośrodku jednorodnym, np. w czasie badań próbki piasku w laboratorium, jest to wielkość porównywalna z rozmiarem ziarn (mikrodyspersja). W skali regionalnej jest to rozmiar makroniejednorodności (makrodyspersja). Stała a jest wartością rzeczywiście stałą dla konkretnego ośrodka i określonej skali badania. Rośnie w miarę wzrostu drogi migracji (efekt skali). Wyróżnia się stałą dyspersji podłużnej aL dla migracji zgodnej z kierunkiem ruchu wód podziemnych oraz poprzecznej aT dla migracji prostopadłej do tego kierunku
Podział pestycydów wg kryterium toksyczności
Klasa toksyczności |
DL50 dla szczura (w mg/kg) |
Stopień zagrożenia |
I |
Do 50 |
Trucizny |
II |
51-150 |
Trucizny |
III |
151-500 |
Sub szkodliwe |
IV |
501-5000 |
Sub szkodliwe |
V |
Powyżej 5000 |
Praktycznie nieszkodliwe |
1