Розповсюдження шкідливих речовин у водному середовищі

При надходження шкідливих речовин у водойму під впливом природних факторів з ними відбувається ряд перебудов. Основними з них є розбавлення і розсіювання, переміщення та відкладення (рис. 5.1.).

§5.1. Особливості міграції шкідливих речовин у водному середовищі

Процеси, що визначають поведінку речовин у водоймі є достатньо складними і різноманітними. Разом з тим, роль кожного з них для водойми є досить значною. Від того, чи буде ця речовина, при надходженні її зі стічними водами, осаджуватися або міцно фіксуватися на днищі у місцях випуску або, навпаки, залишатися у рідкій фазі, і, тому, переноситися з масою води, залежить концентрація її у воді на різних ділянках водойми.

Достатньо суттєве значення набуває здатність речовин, що надходять у водойму, інтенсивно брати участь в обмінних процесах між твердою та рідкою фазами водойми (ґрунтом та водою), а також між живим організмом та оточуючим його середовищем (гідробіонти та вода), тобто здібність цих речовин включатися в біологічні цикли.

До числа основних факторів, які є відповідальними за поведінку речовин у водоймах, що до них скидаються, відносяться гідрологічні, кліматичні, фізико-хімічні, хімічні, біологічні [26]. Шкідливі речовини, при надходженні їх у поверхневі водойми з рідкими скидами або зі змивами з поверхні, переміщуються у складі забруднених потоків, при цьому поступово розсіюються в масі річкової води. Ефективність цього процесу залежить, насамперед, від впливу комплексу природних факторів, з яких головну роль відіграють гідрологічні.

Вплив гідрологічного фактору. Важливим механізмом змішування потоку вод, що надходить, з водами водойми є турбулентна дифузія, інтенсивність якої залежить від топографії днища (рельєф, схили), наявності порогів, форми русла, наявності гідротехнічних споруд (греблі). В залежності від місцевих умов протяжність ділянки, в межах якої змішуються забруднені потоки з усією масою води річки, а також час, протягом якого завершується цей процес, можуть бути різними.

Рис. 5.1. Схема поведінки суміші при її скиді у водойму

На річках з високою турбулентністю потоку перемішування відбувається на відрізку річки від одного до десятків метрів (за декілька хвилин). Для малих річок рівнинного типу (площею водозбору 1-2 тис. км²) повне перемішування закінчується на відстані від 200 до 500 м нижче випуску стічних вод. В умовах середніх і великих річок рівнинного типу, з рухом потоків паралельно берегу, повне розбавлення відбувається на нескінченно великій відстані (до декількох десятків кілометрів) від місця випуску стічних вод у річку, а тривалість цього процесу вимірюється годинами

На процеси перемішування впливає співвідношення між кількістю скидних вод, які надходять у річку, та дебітом річки. Зрозуміло, що чим більше це співвідношення, тим більш швидко відбувається перемішування.

Формування забруднених потоків у руслі річки визначається, головним чином, гідродинамічними умовами, різницею в щільності річкової води і стічних вод та ін. При істотній різниці між щільністю стічних вод і річкової води, що може бути обумовлено різницею температур або ступенем їх мінералізації, відповідно розподіляються забруднені течії у потоці. В першому випадку теплі стічні води рухаються в поверховому потоці. При високій степені мінералізації стічні води, які відводяться у річку, опускаються у нижні шари і при спокійному рельєфі днища переміщуються в придонному шарі на значні відстані.

В глибоких озерах на протязі теплого періоду року верхній прогрітий шар води (до кількох метрів) є менш щільним і не змішується з нижнім. Якщо ж температура верхнього шару знижується до температури нижніх шарів і нижче, що відбувається, наприклад, перед льодоставом, то в цьому випадку можливо як би “перевертання” озера. Це явище також сприяє перемішуванню забруднених течій з основними масами озерної води. В мілких непроточних водоймах основну роль в розбавленні забруднених течій відіграє хвильовий режим та дифузія; в проточних цьому сприяє ще й течія.

Крім цього, роль гідрологічного фактору в розсіюванні шкідливих речовин полягає також у наявності та характері твердого стоку, тобто переміщення з потоком в річковому руслі наносів. Розрізняють два види наносів: зважені – які є піднятими водою і переміщуються завдяки їй, а також донні – які переміщуються по днищу. Перші створені переважно з глинистих або мулових часток, інші, головним чином, з піску. У водному середовищі шкідливі речовини адсорбуються переважно на поверхні тонкодисперсних глинистих та мулових частинок. Тому з числа твердих компонентів ці фракції краще за все акумулюють хімічні та радіоактивні речовини. Із-за малих розмірів швидкість осідання тонко дисперсних глинистих часток є невеликою. Так, у стоячій воді при температурі 10⁰С глинисті частинки розміром 0,01 мм осаджуються зі швидкістю 1 см в 2,2 хв., а розміром 0,001 мм – на протязі 4 годин. В умовах річок, особливо під час паводку, з-за підвищення швидкостей і турбулентності потоку час осідання зважених часток зростає. Тому переміщення сорбованих на них речовин можливо на великих відстанях. Частинки накопичуються примусово в заводях, біля дамб, а також на мілководних, особливо заболочених, ділянках річки, які багаті на водну рослинність. Саме в таких місцях, де відлягають зважені наноси, можливі підвищені концентрації забруднюючих речовин.

Донні наноси переважно складаються з піску, які рухаються по днищу при великих швидкостях води. Із-за того, що сорбційна спроможність і поглинальна ємність піску значно нижчі за глинисті або мулові частинки, практичне значення їх як носіїв хімічних та радіоактивних речовин не може йти ні в яке порівняння з водою річки.