Заиление

Заиление водного пути

Заиление – это загрязнение воды, вызванное твердыми наземными обломочными материалами, в которых преобладает размер частиц ила или глины . Речь идет как о повышенной концентрации взвешенных осадков, так и об увеличении накопления (временного или постоянного) мелких осадков на дне, где они нежелательны. Заиление чаще всего вызвано эрозией почвы или разливом наносов.

Иногда его называют неоднозначным термином « загрязнение наносами », который также может относиться к химическому загрязнению отложений, скопившихся на дне, или к загрязняющим веществам, связанным с частицами отложений. Хотя термин «заиливание» не является абсолютно строгим, поскольку он также включает частицы других размеров, кроме ила, он предпочтителен из-за отсутствия двусмысленности.

Причины

Заиление вызвано фекальным осадком, собранным из выгребных ям и сброшенным в реку в трущобах Корогочо в Найроби , Кения .

Заиление, вызванное неочищенными осадками сточных вод и промышленными отходами в реке Нью-Ривер на ее пути от Мехикали до Калексико, Калифорния .

Заиление вызвано осадком сточных вод с верфи в Рио-де-Жанейро .

Причиной повышенного переноса наносов на территорию может быть эрозия суши или деятельность в воде.

В сельской местности источником эрозии обычно является деградация почвы в результате интенсивных или неадекватных методов ведения сельского хозяйства, что приводит к эрозии почвы , особенно в мелкозернистых почвах, таких как лесс . Результатом станет увеличение количества ила и глины в водоемах, дренирующих территорию. В городских районах источником эрозии обычно является строительная деятельность, которая включает в себя расчистку первоначальной растительности, покрывающей землю, и временное создание чего-то вроде городской пустыни, из которой мелкие частицы легко смываются во время ливней.

В воде основным источником загрязнения являются разливы отложений в результате дноуглубительных работ , транспортировка вынутого материала на баржах и отложение вынутого материала в воде или вблизи нее. Такое отложение может производиться для избавления от нежелательного материала, например, при сбросе в море материала, вынутого из гаваней и судоходных каналов. Отложения также могут использоваться для застройки береговой линии, создания искусственных островов или пополнения пляжей .

Изменение климата также влияет на уровень заиления.

Другой важной причиной заиления являются сточные воды и другие осадки сточных вод , которые сбрасываются из домашних хозяйств или коммерческих предприятий, где нет септиков или очистных в водоемы сооружений.

Уязвимости

Заиленная река, загрязненная наносами.

Хотя осадок при транспортировке находится во взвешенном состоянии , он действует как загрязнитель для тех, кому требуется чистая вода, например, для охлаждения или в промышленных процессах, и включает водную жизнь, которая чувствительна к взвешенным веществам в воде. Хотя было обнаружено, что нектон избегает шлейфов разлива в воде (например, проект экологического мониторинга во время строительства Эресуннского моста ), фильтрующие бентосные организмы не имеют возможности спастись. К наиболее чувствительным организмам относятся коралловые полипы. Вообще говоря, сообщества с твердым дном и банки с мидиями (включая устрицы) более чувствительны к заиливанию, чем песчаное и илистое дно. В отличие от моря, в ручье шлейф охватит все русло, за исключением, возможно, заводей, поэтому рыба в большинстве случаев также пострадает напрямую.

Заиление также может повлиять на судоходные и ирригационные каналы. Это относится к нежелательному накоплению отложений в каналах, предназначенных для судов или для распределения воды.

Измерение и мониторинг

Датчик для измерения заиления на месте .

Можно различать измерения у источника, во время транспортировки и внутри зоны воздействия. Измерения источника эрозии могут быть очень трудными, поскольку потери материала могут составлять доли миллиметра в год. Таким образом, используемый подход обычно заключается в измерении переноса наносов в ручье путем измерения концентрации наносов и умножения ее на расход ; например, 50 мг/л (1,8 × 10 ⁻⁶ фунт/куб. дюйм) раз 30 м ³ /с (1100 куб футов/с) дает 1,5 кг/с (200 фунтов/мин).

Кроме того, разливы отложений лучше измеряются на транспорте, чем у источника. Перенос наносов в открытой воде оценивается путем измерения мутности , сопоставления мутности с концентрацией наносов (с использованием регрессии, полученной на основе проб воды, которые фильтруются, высушиваются и взвешиваются), умножения концентрации на расход, как указано выше, и интегрирования по всему объему. шлейф. Чтобы определить вклад разлива, фоновую мутность вычитают из мутности шлейфа разлива. Поскольку шлейф разлива в открытой воде изменяется в пространстве и времени, требуется интегрирование по всему шлейфу, которое повторяется много раз, чтобы получить приемлемо низкую неопределенность результатов. Измерения проводятся вблизи источника, порядка нескольких сотен метров.

Все, что находится за пределами буферной зоны рабочей зоны для разлива отложений, считается потенциальной зоной воздействия. В открытом море озабоченность вызывают почти исключительно сидячие донные сообщества, поскольку эмпирические данные показывают, что рыбы эффективно избегают зоны воздействия. Заиление влияет на донное сообщество двумя основными способами. Взвешенный осадок может мешать сбору пищи фильтрующими организмами, а скопление осадка на дне может погребать организмы до такой степени, что они умирают от голода или даже умирают. Только в случае экстремальной концентрации уровень освещенности снижается настолько, что это влияет на первичную продуктивность. Скопление размером всего 1 мм (0,039 дюйма) может привести к гибели коралловых полипов.

В то время как влияние заиления на биоту (после того, как вред уже нанесен) можно изучить путем повторного обследования выбранных тестовых площадей, масштабы процесса заиления в зоне воздействия можно измерить непосредственно путем мониторинга в режиме реального времени. Параметрами для измерения являются накопление осадка, мутность на уровне фильтрующей биоты и, возможно, падающий свет.

Заиление масштабов, влияющих на судоходство, также можно отслеживать с помощью повторных батиметрических исследований.

смягчение последствий

Возобновление взыскания штрафов с пополняемого пляжа, вызывающего заиливание моря

В сельской местности первой линией обороны является сохранение земельного покрова и, в первую очередь, предотвращение эрозии почвы. Вторая линия защиты — улавливать материал до того, как он достигнет сети ручьев (известный как контроль наносов ). В городских районах меры защиты должны сохранять землю открытой в течение как можно более короткого времени во время строительства и использовать иловые экраны для предотвращения попадания отложений в водоемы.

Во время дноуглубительных работ разлив можно свести к минимуму, но не устранить полностью, благодаря конструкции и эксплуатации земснаряда. Если материал откладывается на суше, можно построить эффективные отстойники. Если его сбросить на относительно глубокую воду, то во время сброса произойдет значительный разлив, но не после него, и возникающий разлив оказывает минимальное воздействие, если поблизости находится только мелкоотечное дно.

Одним из наиболее сложных конфликтов интересов, который необходимо разрешить в отношении смягчения последствий заиления, является, пожалуй, питание на пляжах . Когда отложения размещаются на пляжах или рядом с ними с целью восполнения размываемого пляжа, любые частицы материала будут продолжать вымываться до тех пор, пока песок перерабатывается. Поскольку все наполняемые пляжи подвергаются эрозии или они не нуждаются в пополнении, они будут способствовать прибрежному заилению почти столько же времени, сколько потребуется для размывания того, что было добавлено, хотя и с несколько уменьшающейся интенсивностью с течением времени. Поскольку утечка наносит ущерб коралловым рифам, такая практика приводит к прямому конфликту между общественными интересами спасения пляжей и сохранением любых прибрежных коралловых рифов. Чтобы минимизировать конфликт, пополнение пляжа не следует производить песком, содержащим какие-либо фракции ила или глины. На практике песок часто забирают из морских районов, и поскольку доля мелкой фракции в отложениях обычно увеличивается в направлении к морю, отложенный песок неизбежно будет содержать значительный процент мелкой фракции, способствующей заиливанию.

Желательно свести к минимуму заиление оросительных каналов с помощью гидрологического проектирования, цель которого состоит в том, чтобы не создавать зоны с падающей способностью переноса наносов, поскольку это способствует отложению осадков. Если в ирригационных или судоходных каналах образовались отложения, дноуглубительные работы зачастую являются единственным средством защиты.