Það er vel þekkt staðreynd að náttúrulegt lífrænt efni (NOM) er einn stærsti þátturinn í lágþrýstingshimnufótrunum en getur einhver raunverulega bent á hvaða tiltekna hluta NOM er ábyrgur? Miðað við margvíslegar rannsóknarniðurstöður sem ég hef séð, er líklegt að það sé ekkert „ein-stærð-sem passar-alla“.
Það eru margar leiðir sem hægt er að einkenna NOM og venjulega hafa rannsóknirnar aðeins skoðað einn eða tvo af þessum einkennum samtímis til að bera kennsl á hvaða brot af NOM er ábyrgt fyrir himnufótrunum.
NOM er ekki NOM…
Eiginleikar NOM geta verið mjög mismunandi eftir vatnsbólum eftir lífrænum efnum í vatnasviðinu, jarðfræðilegum aðstæðum, loftslagi o.fl. Algengustu breyturnar sem notaðar eru til að einkenna lífræn efni eru stærð, uppbygging og virkni.
Þessar breytur eru nánar skilgreindar sem hér segir:
Size: Size fractions can be defined as particulate (>0,45 µm), uppleyst (<0.45 µm) and colloidal (~1 nm to 1 µm) where the colloidal fraction crosses over the dissolved and particulate definitions. Molecular weight (MW) distribution is also used to characterize NOM size fractions.
Uppbygging: Einnig er hægt að lýsa NOM brotum með tilliti til vatnsfælna (arómatískrar) eða vatnssækinnar (alifatískrar) uppbyggingu sem gefur til kynna hvort NOM sé vatnsfráhrindandi (vatnsfælin) eða vatnsásogandi (vatnssækin).
Virkni/hleðsla: NOM getur einnig einkennst af innihaldi virkra hópa (humic og fulvic sýrur) sem hefur áhrif á (neikvæðar) hleðsluþéttleika NOM.
Til að flækja lýsinguna enn frekar, getur vatnsfælin yfir í vatnssækið NOM verið lágt til mikillar mólþunga að stærð, þó að þumalputtaregla hafi vatnsfælin NOM brot almennt hærra MW.
Auk NOM-eiginleika er líklegt að lágþrýstingshimnueiginleikar sjálfir muni einnig gegna hlutverki í því hvort NOM muni leiða til óhreininda eða ekki. Breytur eins og holastærð himnunnar, yfirborðshleðsla og ójöfnur yfirborðs geta haft áhrif á hvort NOM-fótröðun á sér stað vegna svitaholustíflu, frásogs eða hlauplagsmyndunar.
Svo hvað veldur gróðursetningu??
Með allri þessari þekkingu um NOM og himnur verðum við að geta ákvarðað hvaða eiginleikar leiða til himnufóts, ekki satt? Margar rannsóknir hafa verið gerðar, allt frá rannsóknarstofu til fulls-skala, til að kanna áhrif mismunandi NOM-brota á himnuafköst. Hér er mjög stutt samantekt á niðurstöðum sumra þessara:
Howe og Clark (2006) komust að þeirri niðurstöðu að það sé uppleyst og kvoðahluti NOM á stærðarbilinu 100 kDa til 1 µm sem er ábyrgur fyrir megninu af möguleikum himnunnar. Þetta hærra MW hlutfall af NOM er fjarlægt með storknun og er gert ráð fyrir að það sé vatnsfælna og súrra.
Yamamura o.fl. (2008) og Lee o.fl. (2004) bentu á að vatnssækna hluti NOM veitir stærra framlag til himnufótrunar en vatnsfælin humic efni. Lee o.fl. komst einnig að þeirri niðurstöðu að stórsameindir af vatnssæknum karakter (td fjölsykrur) og/eða kvoða lífræn efni í vatnssækna NOM hlutanum gætu skaðað lágþrýstingshimnur. Það er athyglisvert að fyrir þá tækni sem Lee notaði til að einangra skauta hluta NOM, lenda lífræn kvoða einnig í vatnssækna hlutanum. Þetta gæti verið ástæðan fyrir því að nokkrar alhæfingar eru gerðar um að vatnssækið NOM sé ábyrgt fyrir himnufótrunum þegar þessi einangrunartækni er notuð á meðan kvoðaefnið gæti í raun verið ábyrgt fyrir gróðursetningunni.
Meiri flæðislækkun sást af Lee o.fl. meðan á örsíun stendur (MF) samanborið við ofsíun (UF) þar sem MF-fólustýring var af völdum stíflu í svitaholum af stærri stórsameindunum og lífrænum kollóíðum, en fyrir UF (sem hefur minni svitaholur) var flæðishrun af völdum hlauplagsmyndunar sem er auðveldara að snúa við en svitaholastíflu. Athyglisvert er að vatnsfælnir/vatnssæknir eiginleikar himnanna reyndust hafa lágmarks áhrif á himnuflóð.
Sönnunin er í flugmanninum….
Hvers vegna eru svo margar mismunandi ályktanir um hvaða brot af NOM eru ábyrg fyrir himnufótrunum? Er það vegna þess að himnufóstur stafar af samsetningu NOM og himnueiginleika sem ekki hefur verið skoðað samtímis eða er annar eiginleiki sem ekki hefur enn verið auðkenndur?
Niðurstaðan er sú að allar mikilvægu breyturnar hafa verið auðkenndar, en enginn hefur enn (að minnsta kosti eins langt og ég hef komist að) skoðað allar þessar í einni rannsókninni. Verkið sem Lee o.fl. kemur næst. Mismunandi brot af NOM hafa mismunandi áhrif á himnur með mismunandi eiginleika. Það setur upp ansi flókið rannsóknarfylki. Ef þú ert að skoða himnumeðferð fyrir tiltekna vatnslind, þá hefurðu að minnsta kosti bara eitt sett af NOM breytum til að meta.
Því miður erum við ekki á þeim stað þar sem við getum með fullnægjandi hætti fingrafar NOM í vatnslind til að geta spáð fyrir um gróðurmöguleika fyrir tiltekna himnugerð. Þetta verður aðeins ákvarðað með tilraunum og mistökum á stöðugri tilraunaverksmiðju. Maður verður afvegaleiddur að stefna að heildarmarkmiði fyrir fjarlægingu NOM sem meðferðarmarkmið þegar valið er formeðferðarferli án þess að skoða einnig gróðureiginleika tiltekins NOM í himnufóðurvatninu.
Heimildir
1. Howe, K; Clark, M; "Áhrif storkuformeðferðar á frammistöðu himnu", Journal AWWA, apríl 2006.
2. Yamamura, H; Kimura, K; Okajima, T; Tokumoto, H; Watanabe, Y; "Sækni virkra hópa fyrir himnuyfirborð: afleiðingar fyrir líkamlega óafturkræfan foul", Environmental Science & Technology, Vol. 42, nr. 14, 2008.
3. Lee, N; Amy, G; Croue, J; Buisson, H; „Auðkenning og skilningur á gróðursetningu í lágþrýstingshimnu (MF/UF) síun með náttúrulegu lífrænu efni (NOM)“, Water Research 38 (2004), 4511-4523.
