Zamulenie - Siltation

Zamulenie drogi wodnej

Zamulenie , to zanieczyszczenie wody spowodowane przez pyłowy materiał klastyczny lądowy , którego wielkość cząstek jest zdominowana przez muł lub glinę . Dotyczy to zarówno zwiększonej koncentracji osadów zawieszonych, jak i zwiększonej akumulacji (czasowej lub stałej) drobnych osadów na dnach, gdzie są one niepożądane. Zamulanie jest najczęściej powodowane przez erozję gleby lub wyciek osadów.

Czasami określa się go niejednoznacznym terminem „ zanieczyszczenie osadami ”, co może również odnosić się do chemicznego zanieczyszczenia osadów nagromadzonych na dnie lub zanieczyszczeń związanych z cząstkami osadów. Chociaż „zamulenie” nie jest idealnie rygorystyczne, ponieważ obejmuje również rozmiary cząstek inne niż muł, jest preferowane ze względu na brak niejednoznaczności.

Powoduje

Zamulenia spowodowane kałowego osadu zebranego z latryn i wrzucano do rzeki w slumsie Korogocho w Nairobi , w Kenii .
Zamulenie spowodowane przez surowe osady ściekowe i odpady przemysłowe w rzece New River, gdy przepływa ona z Mexicali do Calexico w Kalifornii .
Zamulenie spowodowane osadem ściekowym ze stoczni w Rio de Janeiro .

Źródłem zwiększonego transportu osadów na dany obszar może być erozja na lądzie lub działalność w wodzie.

Na obszarach wiejskich źródłem erozji jest zazwyczaj degradacja gleby spowodowana intensywnymi lub nieodpowiednimi praktykami rolniczymi, prowadząca do erozji gleby , zwłaszcza gleb drobnoziarnistych, takich jak less . Rezultatem będzie zwiększona ilość mułu i gliny w zbiornikach wodnych, które odprowadzają wodę z tego obszaru. Na obszarach miejskich źródłem erozji są zazwyczaj prace budowlane, które obejmują usuwanie pierwotnej roślinności pokrywającej teren i tymczasowe tworzenie czegoś podobnego do miejskiej pustyni, z której drobiny są łatwo wypłukiwane podczas ulewy.

W wodzie głównym źródłem zanieczyszczenia jest wyciek osadów z pogłębiania , transport urobku na barkach oraz odkładanie urobku w wodzie lub w jej pobliżu. Takie odkładanie można przeprowadzić w celu pozbycia się niechcianego materiału, takiego jak składowanie na morzu materiału pogłębionego z portów i kanałów nawigacyjnych. Osadzanie może również polegać na budowaniu linii brzegowej, na sztucznych wyspach lub na uzupełnianiu plaży .

Zmiany klimatyczne wpływają również na wskaźniki zamulania.

Inną ważną przyczyną zamulenia jest septage oraz innych ścieków osady , które są odprowadzane z gospodarstw domowych lub zakładów działających bez szamba lub oczyszczalni ścieków obiektów do zbiorników wodnych.

Luki

Zamulona rzeka zanieczyszczona osadami.

Podczas gdy osad w transporcie jest w zawiesinie , działa jako zanieczyszczenie dla tych, którzy wymagają czystej wody, na przykład do chłodzenia lub w procesach przemysłowych, i obejmuje organizmy wodne wrażliwe na zawiesinę w wodzie. Chociaż odkryto, że nekton zapobiega rozlewaniu się pióropuszy do wody (np. projekt monitorowania środowiska podczas budowy mostu nad Sundem ), organizmy filtrujące bentos nie mają możliwości ucieczki. Do najbardziej wrażliwych organizmów należą polipy koralowe . Ogólnie rzecz biorąc, zbiorowiska o twardym dnie i ławice omułków (w tym ostrygi) są bardziej wrażliwe na zamulenie niż dno piaszczyste i błotne. Inaczej niż w morzu, w strumieniu pióropusz pokryje cały kanał, z wyjątkiem być może rozlewisk, więc w większości przypadków ryby będą również bezpośrednio dotknięte.

Zamulenie może również wpływać na kanały nawigacyjne lub nawadniające. Odnosi się do niepożądanego gromadzenia się osadów w kanałach przeznaczonych dla jednostek pływających lub do dystrybucji wody.

Pomiar i monitorowanie

Czujnik do pomiaru zamulania in situ .

Można rozróżnić pomiary u źródła, podczas transportu oraz w obrębie dotkniętego obszaru. Pomiary źródłowe erozji mogą być bardzo trudne, ponieważ tracony materiał może stanowić ułamek milimetra rocznie. Dlatego przyjęte podejście polega zazwyczaj na pomiarze osadu w transporcie w strumieniu, poprzez pomiar stężenia osadu i pomnożenie go przez zrzut ; na przykład 50 mg/L razy 30 m 3 /s daje 1,5 kg/s.

Ponadto wyciek osadu jest lepiej mierzony w transporcie niż u źródła. Transport osadu w wodach otwartych jest szacowany poprzez pomiar zmętnienia , skorelowanie zmętnienia ze stężeniem osadu (przy użyciu regresji opracowanej na podstawie próbek wody, które są filtrowane, osuszane i ważone), mnożenie stężenia przez zrzut jak wyżej i całkowanie przez cały pióropusz. Aby odróżnić udział wycieku, zmętnienie tła jest odejmowane od zmętnienia smugi wycieku. Ponieważ smuga wycieku w otwartej wodzie różni się w czasie i przestrzeni, wymagana jest integracja całego smugi i powtarzana wiele razy, aby uzyskać akceptowalnie niską niepewność wyników. Pomiary wykonywane są blisko źródła, rzędu kilkuset metrów.

Za potencjalny obszar oddziaływania uważa się wszystko, co znajduje się poza strefą buforową obszaru roboczego dla wycieku osadów. Na otwartym morzu niepokojący wpływ dotyczy prawie wyłącznie bezszypułkowych społeczności dennych, ponieważ dane empiryczne pokazują, że ryby skutecznie unikają dotkniętego obszaru. Zamulenie wpływa na dolną społeczność na dwa główne sposoby. Zawieszony osad może zakłócać gromadzenie pokarmu przez organizmy filtrujące, a nagromadzenie osadu na dnie może pogrzebać organizmy do tego stopnia, że ​​będą głodować lub nawet umrzeć. Tylko wtedy, gdy koncentracja jest ekstremalna, zmniejsza ona poziom światła wystarczająco, aby wpłynąć na produktywność pierwotną. Nagromadzenie zaledwie 1 mm może zabić polipy koralowców.

Podczas gdy wpływ zamulania na biotę (po wyrządzeniu szkody) można badać poprzez wielokrotną inspekcję wybranych powierzchni testowych, wielkość procesu zamulania w obszarze oddziaływania może być mierzona bezpośrednio poprzez monitorowanie w czasie rzeczywistym. Mierzonymi parametrami są akumulacja osadu, zmętnienie na poziomie bioty filtracyjnej i opcjonalnie padające światło.

Zamulenie o wielkości, która ma wpływ na żeglugę, można również monitorować za pomocą powtarzanych badań batymetrycznych .

Łagodzenie

Ponowne zawieszenie grzywien z uzupełnianej plaży powodujące zamulenie na morzu

Na obszarach wiejskich pierwszą linią obrony jest utrzymanie pokrycia terenu i przede wszystkim zapobieganie erozji gleby. Drugą linią obrony jest wychwytywanie materiału, zanim dotrze do sieci strumieni (znane jako kontrola osadów ). Na obszarach miejskich mechanizmy obronne mają na celu utrzymywanie terenu odkrytego przez jak najkrótszy czas podczas budowy oraz stosowanie ekranów przeciwmułowych, aby zapobiec przedostawaniu się osadów do zbiorników wodnych.

Podczas pogłębiania wyciek oleju lub duży wyciek można zminimalizować, ale nie można go całkowicie wyeliminować poprzez sposób projektowania i obsługi pogłębiarki. Jeśli materiał zostanie zdeponowany na lądzie, można zbudować wydajne zbiorniki sedymentacyjne. Jeśli zostanie zrzucony do stosunkowo głębokiej wody, nastąpi znaczny wyciek podczas zrzucania, ale nie później, a wyciek, który się pojawi, będzie miał minimalny wpływ, jeśli w pobliżu znajdują się tylko dna z drobnym osadem.

Jednym z najtrudniejszych do rozwiązania konfliktów interesów, jeśli chodzi o łagodzenie zamulania, jest być może odżywianie plaż . Kiedy osady zostaną umieszczone na plażach lub w ich pobliżu w celu uzupełnienia erodującej plaży, wszelkie drobne cząstki materiału będą wypłukiwane tak długo, jak długo będzie przerabiany piasek. Ponieważ wszystkie uzupełniane plaże ulegają erozji lub nie będą wymagały uzupełniania, będą one przyczyniać się do zamulania przybrzeżnego prawie tak długo, jak będzie to konieczne do usunięcia tego, co zostało dodane, aczkolwiek z nieco mniejszą intensywnością z czasem. Ponieważ wyciek jest szkodliwy dla raf koralowych, praktyka prowadzi do bezpośredniego konfliktu między interesem publicznym, jakim jest ratowanie plaż, a ochroną wszelkich przybrzeżnych raf koralowych. Aby zminimalizować konflikt, uzupełnianie plaży nie powinno być wykonywane piaskiem zawierającym jakiekolwiek frakcje mułu lub gliny. W praktyce piasek jest często pobierany z obszarów przybrzeżnych, a ponieważ proporcja drobin w osadach zwykle wzrasta w kierunku morskim, osadzony piasek nieuchronnie będzie zawierał znaczny procent drobin przyczyniających się do zamulania.

Pożądane jest zminimalizowanie zamulania kanałów irygacyjnych poprzez projektowanie hydrologiczne, aby nie tworzyć stref o malejącej zdolności transportu osadów, gdyż sprzyja to sedymentacji. Po wystąpieniu sedymentacji, w kanałach irygacyjnych lub nawigacyjnych, często jedynym lekarstwem jest pogłębianie.

Bibliografia