Transporte colossóide através do solo Movendo-se através de lacunas com ondas

Prévia do material em texto

1/4
Transporte colossóide através do solo: Movendo-se através
de “lacunas” com “ondas”
Como pequenas partículas, como os colóides, se movem pelo solo é importante para entender, pois
muitos representam uma ameaça significativa para a saúde pública e ambiental.
Crédito da imagem: Massimo Rinaldi on Unsplash
Na zona vadose (a zona entre a superfície terrestre e a mesa de água subterrânea), as partículas
minerais do solo fornecem uma matriz sólida – as “rochas” de suporte – entre as quais o ar e a água
fluem. A água que se infiltra no solo geralmente contém coloides suspensos compostos de inorgânicos
(por exemplo, argilas, óxidos metálicos, precipitados minerais), orgânicos ou microbianos. Os colóides
são pequenas partículas que não podem ser vistas a olho nu, mas podem representar uma ameaça
significativa para a saúde pública e ambiental, porque muitos poluentes ambientais conhecidos, como
radionuclídeos, metais pesados, pesticidas, herbicidas e excesso de nutrientes, bem como vírus e
bactérias patogênicos podem se ligar e se mover com colóides.
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/vadose-zone
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/vadose-zone
2/4
Em um estudo recente publicado na WIRES Water, o professor Chaozi Wang, da Universidade Agrícola
da China, e a professora Helen Dahlke, da Universidade da Califórnia, Davis, e seus colegas revisaram
o estado da pesquisa atual sobre fenômenos em macroescala e mecanismos de microescala de
transporte de colóides através do solo e outros meios porosos sob fluxo transiente - como as ondas que
se movem sobre a costa em nossa imagem de cobertura.
O transporte coloide na zona vadose sob fluxo transitório é de especial interesse porque é mais
complicado do que sob condições saturadas, quando os poros estão totalmente cheios de água, ou
condições insaturadas, quando os poros são preenchidos principalmente com ar e a água só escorre
pela zona do vadose. O fluxo transitório se assemelha mais de perto aos padrões de molhamento e
secagem dos solos naturais submetidos em resposta a eventos de chuva, derretimento de neve ou
irrigação, que demonstraram mobilizar mais colóides do que os outros regimes de fluxo mencionados
acima. Portanto, entender e prever processos de transporte colóide sob fluxo transitório é importante
para mitigar a poluição ambiental.
O molhar e ciclos de secagem que o fluxo transitório cria na zona de vadose provoca mudanças súbitas
no distribuição local de água e ar e forças capilares. Semelhante às ondas de avanço e retração em uma
costa, essas mudanças na água, no ar e nas forças afetam o apego e desprendero de colóides em
várias interfaces, e com isso a quantidade de colóides que são retidos no solo ou mobilizados com o
fluxo de água. Durante o período drenagem, coloides podem ser ressuspendidos na água recuada
quando a secagem A frente limpa os grãos do solo; mas eles também podem ser retidos dentro da água
3/4
fina Filmes que cobrem os grãos do solo que são deixados para trás. Durante a re-moagem, o água
entrante aumenta a espessura dos filmes de água em torno dos grãos do solo, liberando Colóides
tensos; mas a água de entrada também carrega novos coloides para o sistema, que pode se ligar aos
grãos do solo em locais recém-disponíveis, limpos pelo frente de secagem anterior.
No presente estudo, descobrimos que a estrutura do solo e a heterogeneidade do solo desempenham
um papel muito maior no transporte colóide em condições de fluxo transitório. Isso ocorre porque os
solos naturais geralmente contêm macropores que suportam o transporte rápido de coloides e o fluxo de
água através da matriz do solo. As grandes lacunas entre as rochas em nossa imagem de capa se
assemelham a macroporos na matriz do solo. Quando a água flui através de macropores, os coloides
são mobilizados pela água em movimento; no entanto, quando o teor de água é muito baixo para
permitir o fluxo em macroporos, os coloides se movem com a água restante para poros menores e são
filtrados pela matriz do solo ao longo do caminho. A ocorrência de macroporos na zona vadose pode ser
determinada com base na chegada mais precoce do pico de concentração de coloid em comparação
com o pico de descarga de água.
Nossa avaliação mostra que muitos os processos de transporte coloid em transientes de fluxo ainda são
pouco compreendidos e quantificado. Isto é em parte devido à falta de estudos laboratoriais capazes de
observar esses processos nas escalas espaço-temporal ocorrem em que futuros estudos laboratoriais e
de campo devem se concentrar nessas de curta duração, mas mudanças frequentemente abruptas no
teor de água do solo, velocidade de fluxo e água de poros A química. Novas técnicas de visualização e
amostragem foram desenvolvidas para mais Rastrear com precisão os caminhos de transporte de
colóides e contaminantes anexados. Para Exemplo, novos traçadores de partículas com rótulo de DNA
poderiam fornecer um número ilimitado de coloides exclusivamente identificáveis de tamanhos
personalizados e propriedades de superfície para estudar as vias de transporte de colóides de diferentes
locais de origem sob diferentes fases de tescarga.
Essa falta de compreensão de como os coloides se movem em uma zona de seca ou re-mostuagem
apresenta um desafio para a modelagem numérica, que é comumente usada para avaliar diferentes
cenários de transporte e mitigação de contaminantes. A maioria dos modelos de transporte coloid
simplifica os processos simulando o transporte sob as mesmas condições de umidade não variáveis (ou
seja, condições de estado estacionário) e apenas alguns modelos tentaram simular o transporte colóide
em condições variáveis. Isso ocorre porque, sob condições de umidade não variáveis, o fluxo de água é
uma função de localização apenas para a qual soluções analíticas estão disponíveis, enquanto sob
condições de fluxo transitório, o fluxo de água é uma função tanto da localização quanto do tempo. Para
este caso, não há muitas soluções analíticas disponíveis. Novas soluções numéricas poderiam ser
desenvolvidas através do compartilhamento aberto de resultados experimentais e códigos de modelo.
Roteiro: Chaozi Wang e Helen Dahlke
Referência:
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se para receber nossa newsletter semanal e receba as últimas notícias científicas diretamente
na sua caixa de entrada.
4/4
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se no nosso boletim informativo semanal e receba as últimas notícias científicas.