อุทกวิทยาคุณภาพน้ำ
อุทกวิทยาคุณภาพน้ำศึกษาว่ากระบวนการทางอุทกวิทยาควบคุมคุณภาพทางเคมีและกายภาพของน้ำผิวดินและน้ำบาดาล รวมถึงการขนส่งสารละลายและสารมลพิษผ่านพื้นที่รับน้ำได้อย่างไร
Definition
อุทกวิทยาคุณภาพน้ำคือการศึกษาภาวะทางเคมี กายภาพ และชีวภาพของน้ำจืด ซึ่งถูกควบคุมโดยกระบวนการทางอุทกวิทยา รวมถึงแหล่งที่มา การขนส่ง และการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบที่ละลายน้ำและอนุภาคผ่านพื้นที่รับน้ำ
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงเคมีตามธรรมชาติของน้ำ การบรรทุกและการขนส่งสารอาหาร ตะกอน และสารมลพิษ และวิธีที่เส้นทางการไหลและการกักเก็บควบคุมคุณภาพน้ำทั่วทั้งพื้นที่รับน้ำ เป็นการศึกษาคุณภาพน้ำที่เน้นด้านอุทกวิทยา ส่วนพิษวิทยาทางน้ำเชิงนิเวศและวิศวกรรมบำบัดอยู่นอกขอบเขต และคำจำกัดความนี้มีขึ้นเพื่อแยกความแตกต่างจากสาขาที่เกี่ยวข้องในสมุทรศาสตร์และวิทยาศาสตร์ดินและน้ำ
Core questions
- กระบวนการทางอุทกวิทยาควบคุมเคมีของน้ำธรรมชาติได้อย่างไร?
- สารอาหาร ตะกอน และสารมลพิษถูกขนส่งผ่านพื้นที่รับน้ำได้อย่างไร?
- เส้นทางการไหลและการกักเก็บส่งผลต่อคุณภาพของลำธารและน้ำบาดาลอย่างไร?
- ภัยคุกคามหลักต่อคุณภาพน้ำจืดคืออะไร?
Key concepts
- เคมีของไอออนหลัก
- การบรรทุกสารอาหารและตะกอน
- มลพิษจากแหล่งกำเนิดแบบจุดและแบบไม่เป็นจุด
- ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นและการไหล
- เส้นทางการไหลและระยะเวลาการกักเก็บ
- ยูโทรฟิเคชันและภัยคุกคามต่อน้ำจืด
Key theories
- เคมีของน้ำธรรมชาติ
- องค์ประกอบของน้ำธรรมชาติสะท้อนถึงหินและดินที่น้ำสัมผัส การผุกร่อน การผสม และระยะเวลาการกักเก็บ การสังเคราะห์ของ Hem ได้สร้างการตีความเคมีของไอออนหลักที่เป็นรากฐานของอุทกเคมี
- การขนส่งสารละลายและสารมลพิษในพื้นที่รับน้ำ
- ปริมาณสารอาหาร ตะกอน และสารปนเปื้อนถูกส่งไปยังแหล่งน้ำโดยน้ำท่าและการไหลใต้ผิวดิน โดยความเข้มข้นจะแปรผันตามปริมาณน้ำไหล ซึ่งเชื่อมโยงเส้นทางการไหลทางอุทกวิทยากับคุณภาพน้ำที่สังเกตได้
Mechanisms
น้ำจะได้รับคุณภาพเมื่อเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่รับน้ำ: ฝนจะละลายก๊าซในบรรยากาศ น้ำที่ซึมผ่านจะทำปฏิกิริยากับดินและหินเพื่อรับไอออนที่ละลายน้ำ และน้ำท่าจะพัดพาตะกอน สารอาหาร และสารมลพิษ เส้นทางการไหลและระยะเวลาการกักเก็บจะเป็นตัวกำหนดปริมาณปฏิกิริยาและการผสมที่เกิดขึ้น ดังนั้นคุณภาพของน้ำในลำธารหรือบ่อน้ำจึงสะท้อนถึงการมีส่วนร่วมแบบบูรณาการของแหล่งที่มาและเส้นทางที่แตกต่างกัน ซึ่งมักจะแปรผันอย่างเป็นระบบตามปริมาณน้ำไหล
Clinical relevance
อุทกวิทยาคุณภาพน้ำเป็นรากฐานของการปกป้องแหล่งน้ำดื่ม การจัดการมลพิษจากสารอาหารและตะกอนและการเกิดยูโทรฟิเคชัน การควบคุมการปล่อยน้ำเสียจากแหล่งกำเนิดแบบจุดและแบบไม่เป็นจุด และการประเมินสุขภาพของระบบนิเวศน้ำจืดและความมั่นคงทางน้ำของมนุษย์
History
การตีความเคมีของน้ำธรรมชาติ ซึ่งถูกรวบรวมไว้ในหนังสือของ Hem ของ USGS ได้ก่อตั้งสาขาอุทกเคมีขึ้น ความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับมลพิษตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 ได้ขยายขอบเขตของสาขาไปสู่การขนส่งสารอาหารและสารปนเปื้อน มลพิษจากแหล่งกำเนิดแบบไม่เป็นจุด และล่าสุดคือการประเมินภัยคุกคามต่อคุณภาพน้ำจืดและความหลากหลายทางชีวภาพทั่วโลก
Key figures
- John D. Hem
- Charles J. Vorosmarty
- David R. Maidment
Related topics
Seminal works
- hem1985
- maidment1993
- vorosmarty2010
Frequently asked questions
- ทำไมคุณภาพน้ำจึงเปลี่ยนแปลงไปตามการไหลของแม่น้ำ?
- สภาพการไหลที่แตกต่างกันจะกระตุ้นแหล่งที่มาและเส้นทางที่แตกต่างกัน: การไหลสูงสามารถชะล้างตะกอนและสารมลพิษบนพื้นผิว และเจือจางเคมีของน้ำพื้นฐาน ในขณะที่การไหลต่ำจะถูกครอบงำด้วยน้ำบาดาล ดังนั้นความเข้มข้นขององค์ประกอบหลายอย่างจึงแปรผันอย่างเป็นระบบตามปริมาณน้ำไหล
- มลพิษจากแหล่งกำเนิดแบบไม่เป็นจุดคืออะไร?
- เป็นมลพิษที่เข้าสู่แหล่งน้ำอย่างแพร่กระจายจากพื้นที่กว้าง เช่น สารอาหารและยาฆ่าแมลงที่ถูกชะล้างจากพื้นที่เกษตรกรรม หรือน้ำท่าจากพื้นผิวในเมือง แทนที่จะมาจากท่อระบายน้ำเสียเพียงจุดเดียว ลักษณะที่แพร่กระจายและขับเคลื่อนด้วยอุทกวิทยาทำให้การจัดการยากกว่าแหล่งกำเนิดแบบจุด