Гидрология качества воды

Гидрология качества воды изучает, как гидрологические процессы контролируют химическое и физическое качество поверхностных и подземных вод, а также перенос растворенных веществ и загрязнителей через водосборы.

Definition

Гидрология качества воды — это изучение химического, физического и биологического состояния пресных вод, контролируемого гидрологическими процессами, включая источники, перенос и трансформацию растворенных и взвешенных компонентов через водосборы.

Scope

Эта тема охватывает естественную химию вод, поступление и перенос питательных веществ, отложений и загрязнителей, а также то, как пути потока и накопление определяют качество воды в пределах водосбора. Это гидрологически ориентированное рассмотрение качества воды; водная экотоксикология и инженерные методы очистки находятся за пределами этой области, а название уточнено, чтобы отличить ее от смежных областей в океанографии и почвоведении и водном хозяйстве.

Core questions

• Как гидрологические процессы контролируют химический состав природных вод?
• Как питательные вещества, отложения и загрязнители переносятся через водосборы?
• Как пути потока и накопление формируют качество воды в ручьях и подземных водах?
• Каковы основные угрозы качеству пресных вод?

Key concepts

• Химия основных ионов
• Нагрузка питательными веществами и отложениями
• Точечное и неточечное загрязнение
• Зависимости концентрации от расхода
• Пути потока и время пребывания
• Эвтрофикация и угрозы для пресных вод

Key theories

Химия природных вод

Состав природных вод отражает породы и почвы, с которыми они контактируют, выветривание, смешивание и время пребывания; синтез Хема заложил основу интерпретации химии основных ионов, лежащей в основе гидрохимии.

Перенос растворенных веществ и загрязнителей в водосборе

Нагрузки питательных веществ, отложений и загрязняющих веществ поступают в воды с поверхностным и подповерхностным стоком, при этом концентрации варьируются в зависимости от расхода; это связывает гидрологические пути потока с наблюдаемым качеством воды.

Mechanisms

Вода приобретает свое качество по мере движения по водосбору: дождь растворяет атмосферные газы, инфильтрующая вода реагирует с почвами и породами, приобретая растворенные ионы, а сток увлекает отложения, питательные вещества и загрязнители. Путь потока и время пребывания определяют степень реакции и смешивания, поэтому качество в ручье или скважине отражает интегрированный вклад различных источников и путей, часто систематически изменяясь в зависимости от расхода.

Clinical relevance

Гидрология качества воды лежит в основе защиты источников питьевой воды, управления загрязнением питательными веществами и отложениями, эвтрофикацией, регулирования точечных и неточечных сбросов, а также оценки состояния пресноводных экосистем и водной безопасности человека.

History

Интерпретация химии природных вод, кодифицированная в томах Хема USGS, заложила основы гидрохимии; растущая обеспокоенность загрязнением с середины 20-го века расширила эту область до переноса питательных веществ и загрязняющих веществ, неточечного загрязнения и, в последнее время, глобальных оценок угроз качеству пресных вод и биоразнообразию.

Key figures

• John D. Hem
• Charles J. Vorosmarty
• David R. Maidment

Seminal works

• hem1985
• maidment1993
• vorosmarty2010

Frequently asked questions

Почему качество воды меняется в зависимости от речного стока?

Различные условия стока активируют разные источники и пути: высокие расходы могут вымывать отложения и поверхностные загрязнители и разбавлять химический состав базового стока, в то время как низкие расходы доминируют грунтовыми водами, поэтому концентрации многих компонентов систематически варьируются в зависимости от расхода.

Что такое неточечное загрязнение?

Это загрязнение, которое поступает в воды диффузно с обширных территорий, например, питательные вещества и пестициды, смываемые с сельскохозяйственных угодий, или сток с городских поверхностей, а не из одной сбросной трубы; его диффузный, гидрологически обусловленный характер затрудняет управление им по сравнению с точечными источниками.