الترسيب

الترسيب هو عملية ترسب الرواسب . [ 1 ] يحدث عندما تترسب الجسيمات العالقة في السائل الذي تحمله وتستقر عند حاجز. ويعود ذلك إلى حركتها عبر السائل استجابةً للقوى المؤثرة عليها، والتي قد تكون ناتجة عن الجاذبية أو التسارع المركزي أو الكهرومغناطيسية . أما الترسيب فهو سقوط الجسيمات العالقة عبر السائل، بينما الترسيب هو النتيجة النهائية لعملية الترسيب.

في علم الجيولوجيا ، يُعرف الترسيب بأنه تراكم الرواسب الذي يؤدي إلى تكوين الصخور الرسوبية . ويُستخدم هذا المصطلح على نطاق واسع ليشمل جميع العمليات التي تُفضي إلى تكوين الصخور الرسوبية، بدءًا من التعرية الأولية مرورًا بنقل الرواسب وترسيبها وصولًا إلى تصلبها . ومع ذلك، فإن التعريف الجيولوجي الدقيق للترسيب هو الترسيب الميكانيكي لجزيئات الرواسب من حالة تعليق أولية في الهواء أو الماء.

قد يشمل الترسيب أجسامًا بأحجام مختلفة، بدءًا من الصخور الكبيرة في المياه الجارية، مرورًا بمعلقات جزيئات الغبار وحبوب اللقاح، وصولًا إلى المعلقات الخلوية، ومحاليل الجزيئات المفردة مثل البروتينات والببتيدات . حتى الجزيئات الصغيرة توفر قوة كافية لإحداث ترسيب ملحوظ.

مبادئ

الاستقرار

حوض ترسيب جزيئات الحديد في محطات معالجة المياه

الترسيب هو العملية التي تتحرك بها الجسيمات نحو قاع السائل لتكوين رواسب . تميل الجسيمات التي تتعرض لقوة، سواءً كانت ناتجة عن الجاذبية أو عن الحركة الطاردة المركزية، إلى التحرك بشكل منتظم في اتجاه تلك القوة. في حالة الترسيب بفعل الجاذبية، يعني هذا أن الجسيمات تميل إلى السقوط إلى قاع الوعاء، مكونةً حمأة أو معلقًا في قاع الوعاء. يُعد الترسيب عمليةً مهمةً في العديد من التطبيقات، مثل التعدين ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ومياه الشرب ، والعلوم البيولوجية، وإعادة إشعال وقود المركبات الفضائية ، [ 2 ] والتجريف.

تصنيف

تصنيف الترسيب: [ 3 ]

  • يتميز الترسيب من النوع الأول بجزيئات تترسب بشكل منفصل بسرعة ترسب ثابتة، أو بترسب المعادن الغنية بالحديد على طول خطوط التدفق وصولاً إلى نقطة المصدر. تترسب هذه الجزيئات منفردة ولا تتكتل (تلتصق ببعضها) أثناء الترسيب. مثال: الرمل والحصى.
  • يتميز الترسيب من النوع الثاني بتكتل الجزيئات أثناء الترسيب، ولهذا السبب يتغير حجمها باستمرار، وبالتالي تتغير سرعة ترسبها. مثال: تخثر الشب أو الحديد
  • يُعرف الترسيب من النوع الثالث أيضًا بالترسيب النطاقي. في هذه العملية، تكون الجسيمات بتركيز عالٍ (أكثر من 1000  ملغم/لتر) بحيث تميل إلى الترسيب على شكل كتلة، وتتكون منطقة صافية مميزة ومنطقة حمأة. يحدث الترسيب النطاقي في عمليات تليين الجير، والترسيب، وترسيب الحمأة النشطة، ومكثفات الحمأة.

توازن الترسيب

عندما تصل الجسيمات المترسبة من معلق إلى حد فاصل صلب، فإن تركيز الجسيمات عند هذا الحد يُقاومه انتشارها . ويصل توزيع الرواسب بالقرب من الحد إلى حالة توازن الترسيب . وتُوفر قياسات هذا التوزيع معلومات عن طبيعة الجسيمات. [ 4 ] [ 5 ]

في علم الجيولوجيا

الترسيب

في علم الجيولوجيا ، يُستخدم مصطلح الترسيب على نطاق واسع ليشمل جميع العمليات التي تؤدي إلى تكوين الصخور الرسوبية، بدءًا من التكوين الأولي للرواسب بفعل تآكل الجزيئات من النتوءات الصخرية، مرورًا بنقل الرواسب وترسيبها ، وصولًا إلى تصلبها. ومع ذلك، يُستخدم المصطلح بشكل أدق للإشارة إلى ترسب الرواسب، وبالمعنى الدقيق، ينطبق فقط على الترسيب الميكانيكي لجزيئات الرواسب من معلق أولي في الهواء أو الماء. ينتج عن الترسيب تكوين التضاريس الرسوبية والصخور التي تُشكل السجل الرسوبي . [ 6 ] يُطلق على تراكم أسطح الأرض بفعل الترسيب، وخاصة في وديان الأنهار، اسم التراكم . [ 7 ]

معدل الترسيب هو سُمك الرواسب المتراكمة في وحدة الزمن. [ 8 ] بالنسبة للحمولة العالقة ، يمكن التعبير عن ذلك رياضيًا بمعادلة إكسنر . [ 9 ] تتفاوت معدلات الترسيب من أقل من 3 ملليمترات (0.12 بوصة) لكل ألف عام للرواسب البحرية إلى عدة أمتار لكل ألف عام في أجزاء من دلتا الأنهار الرئيسية . ومع ذلك، فإن تراكم الرواسب على المدى الطويل يتحدد بمعدل الهبوط أكثر من معدل الترسيب، الذي يُهيئ مساحة كافية لتراكم الرواسب على مدى فترات زمنية جيولوجية. 

حدثت معظم عمليات الترسيب في السجل الجيولوجي في فترات ترسيب قصيرة نسبياً تفصل بينها فترات طويلة من عدم الترسيب أو حتى التعرية. [ 10 ]

في البيئات النهرية ، يمكن أن يتأثر الترسيب بوجود أو غياب الغطاء النباتي. وتُعد الأشجار مثل أشجار المانغروف ضرورية لتخفيف الأمواج أو التيارات، مما يعزز ترسب الجزيئات العالقة. [ 11 ]

الترسيب

يُطلق على زيادة نقل وترسيب المواد العالقة بشكل غير مرغوب فيه اسم الترسيب ، وهو مصدر رئيسي للتلوث في المجاري المائية في بعض أنحاء العالم. [ 12 ] [ 13 ] قد تنتج معدلات الترسيب المرتفعة عن سوء إدارة الأراضي وكثرة الفيضانات. وإذا لم تتم إدارتها بشكل سليم، فقد تُلحق ضرراً بالغاً بالنظم البيئية الهشة في المناطق المتضررة، مثل الشعاب المرجانية. [ 14 ] كما يؤثر تغير المناخ على معدلات الترسيب. [ 15 ]

الترسيب المعزز بفعل الإنسان

صورة لمنظر طبيعي مسطح ذي غطاء نباتي منخفض وبرك مائية. يظهر في الخلفية سرب من الطيور المائية وتلال.
دلتا غيديز، تُظهر منظرًا طبيعيًا نموذجيًا للدلتا

تُعدّ استراتيجيات تعزيز الترسيب مشاريعَ لإدارة البيئة تهدف إلى استعادة وتسهيل عمليات بناء الأرض في الدلتا . [ 16 ] يُعدّ توافر الرواسب وترسيبها أمرًا بالغ الأهمية، لأن الدلتا تهبط بشكل طبيعي ، وبالتالي فهي بحاجة إلى تراكم الرواسب للحفاظ على ارتفاعها، لا سيما مع تزايد معدلات ارتفاع مستوى سطح البحر . [ 17 ] [ 18 ] تهدف استراتيجيات تعزيز الترسيب إلى زيادة الترسيب في سهل الدلتا بشكل أساسي من خلال استعادة تبادل المياه والرواسب بين الأنهار وسهول الدلتا المنخفضة. ويمكن تطبيق هذه الاستراتيجيات لتشجيع ارتفاع مستوى الأرض لتعويض ارتفاع مستوى سطح البحر. [ 19 ] وقد ازداد الاهتمام باستراتيجيات تعزيز الترسيب مؤخرًا نظرًا لقدرتها على رفع مستوى الأرض، وهو أمر بالغ الأهمية لاستدامة الدلتا على المدى الطويل . [ 16 ]

في الكيمياء

في الكيمياء، تم استخدام الترسيب لقياس حجم الجزيئات الكبيرة ( الجزيئات الضخمة )، حيث يتم تعزيز قوة الجاذبية بقوة الطرد المركزي في جهاز الطرد المركزي الفائق .

في معالجة المياه

تُستخدم عملية الترسيب الفيزيائية (ترسيب الرواسب ) في معالجة المياه ، حيث تعمل الجاذبية على إزالة المواد الصلبة العالقة من الماء. [ 20 ] ويمكن إزالة الجسيمات الصلبة التي تحملها حركة المياه بشكل طبيعي عن طريق الترسيب في المياه الراكدة للبحيرات والمحيطات. أحواض الترسيب هي برك تُبنى لغرض إزالة المواد الصلبة العالقة عن طريق الترسيب. [ 21 ] أما أجهزة الترويق فهي خزانات مُجهزة بوسائل ميكانيكية لإزالة المواد الصلبة المترسبة بشكل مستمر؛ [ 22 ] ومع ذلك، فإن الترويق لا يُزيل المواد الصلبة الذائبة . [ 23 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. "الترسيب" . قاموس أكسفورد الإنجليزي (  الطبعة الإلكترونية). مطبعة جامعة أكسفورد.(يشترط الاشتراك أو عضوية المؤسسة المشاركة .)
  2. زيغلر، فرانك؛ برنارد كوتر (2010-09-02). "التطور نحو بنية نقل فضائي قائمة على المستودعات" (ملف PDF) . مؤتمر ومعرض AIAA SPACE 2010. AIAA. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2013-05-10 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2011-01-25 . يستهلك هذا النظام الهيدروجين والأكسجين المُهدر لإنتاج الطاقة، وتوليد قوة الدفع اللازمة للتحكم في الهبوط والوضع.
  3. كو، إتش إس؛ كليفنجر، جي إتش (1916). "طرق تحديد سعات خزانات ترسيب الطمي". معاملات المعهد الأمريكي لمهندسي التعدين والمعادن . 55 : 356.
  4. «جائزة نوبل في الفيزياء 1926» . NobelPrize.org . 27 نوفمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2021 .
  5. بيازا، روبرتو؛ بوزاكارو، ستيفانو؛ سيكي، إليونورا (27-06-2012). "ثقل الغرويات الذي لا يُطاق: حقائق ومفاجآت وألغاز في الترسيب" . مجلة الفيزياء: المادة المكثفة . 24 (28) 284109. Bibcode : 2012JPCM...24B4109P . doi : 10.1088/0953-8984 / 24/28/284109 . ISSN 0953-8984 . PMID 22738878. S2CID 23309333 .   
  6. جاكسون، جوليا أ.، محررة. (1997). "الترسيب". معجم الجيولوجيا ( الطبعة الرابعة). الإسكندرية، فرجينيا: المعهد الجيولوجي الأمريكي. ISBN  0-922152-34-9.
  7. ^ جاكسون 1997 ، “التدرج”.
  8. جاكسون 1997 ، "معدل الترسيب".
  9. باولا، سي.؛ فولر، في آر (2005). "معادلة إكسنر المعممة لتوازن كتلة الرواسب". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 110 (F4): F04014. Bibcode : 2005JGRF..110.4014P . doi : 10.1029/2004JF000274 .
  10. بلات، هارفي؛ ميدلتون، جيرارد؛ موراي، ريموند (1980). أصل الصخور الرسوبية ( الطبعة الثانية). إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. الصفحات 30-31 ، 122-123 . ISBN   0-13-642710-3.
  11. فان سانتن، ب.؛ أوغسطينوس، ب.ج.إ.ف.؛ جانسن-ستيلدر، ب.م.؛ كوارتيل، س.؛ تري، ن.هـ. (15 فبراير 2007). "الترسبات في نظام أشجار المانغروف في مصب النهر". مجلة علوم الأرض الآسيوية . ديناميكيات مورفولوجيا دلتا النهر الأحمر، فيتنام. 29 (4): 566-575 . Bibcode : 2007JAESc..29..566V . doi : 10.1016/j.jseaes.2006.05.011 .
  12. "الترسيب والتكوين الطميي" . blackwarriorriver.org. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-12-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-11-2009 .
  13. ^ “قتل الطمي الأسماك في باتانج راجانج – ملخص الأخبار الماليزية” . malaysiadigest.blogspot.com . تم الاسترجاع 2009-11-16 .
  14. فيكتور، ستيفن؛ نيث، لينسون؛ غولبو، يمنانغ؛ وولانسكي، إريك؛ ريتشموند، روبرت هـ. (2006-02-01). "الترسبات في أشجار المانغروف والشعاب المرجانية في جزيرة بونبي الاستوائية الرطبة، ميكرونيزيا". علوم مصبات الأنهار والسواحل والجرف القاري . 66 ( 3-4 ): 409-416 . Bibcode : 2006ECSS...66..409V . doi : 10.1016/j.ecss.2005.07.025 .
  15. يو دي كولكارني وآخرون . "المجلة الدولية لتغير المناخ: الآثار والاستجابات » معدل الترسيب في بحيرة وولار (جامو وكشمير، الهند) مع التركيز بشكل خاص على مناخها وتكويناتها التكتونية" . المجلة الدولية لتغير المناخ: الآثار والاستجابات. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 مارس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 نوفمبر 2009 .  
  16. 1 2 نيكولز، آر جيه؛ هاتون، سي دبليو؛ أدجر، دبليو إن؛ هانسون، إس إي؛ رحمن، محمد إم؛ صالحين، إم، محرران. (2018). خدمات النظام البيئي من أجل الرفاه في الدلتا: تقييم متكامل لتحليل السياسات . تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. doi : 10.1007/978-3-319-71093-8 . ISBN 978-3-319-71092-1. S2CID 135458360 . 
  17. سيفيتسكي، جيه بي (2008). "دلتا في خطر" . علوم الاستدامة . 3 (1): 23-32 . doi : 10.1007/s11625-008-0043-3 . ISSN 1862-4065 . S2CID 128976925 .  
  18. جيوسان، ل.؛ كونستانتينسكو، س.؛ فيليب، ف.؛ دينغ، ب. (2013). "صيانة الدلتا الكبيرة من خلال تنظيم القنوات: الطبيعة مقابل البشر في دلتا الدانوب" . الأنثروبوسين . 1 : 35-45 . Bibcode : 2013Anthr...1...35G . doi : 10.1016/j.ancene.2013.09.001 .
  19. باولا، سي.؛ تويلي، آر آر؛ إدموندز، دي إيه؛ كيم، دبليو.؛ مورغ، دي.؛ باركر، جي.؛ فيباريلي، إي.؛ فولر، في آر (2011). "العمليات الطبيعية في استعادة دلتا المسيسيبي: تطبيق على دلتا المسيسيبي" . المراجعة السنوية لعلوم البحار . 3 (1): 67-91 . Bibcode : 2011ARMS....3...67P . doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142856 . ISSN 1941-1405 . PMID 21329199 .  
  20. أوميليا، سي (1998). "التخثر والترسيب في البحيرات والخزانات ومحطات معالجة المياه". علوم وتكنولوجيا المياه . 37 (2): 129. doi : 10.1016/S0273-1223(98)00018-3 .
  21. غولدمان، ستيفن جيه، جاكسون، كاثرين، وبورشتينسكي، تاراس أ. دليل مكافحة التعرية والترسيب. ماكجرو هيل (1986). ISBN 0-07-023655-0. ص 8.2، 8.12.
  22. هامر، مارك ج. تكنولوجيا المياه والصرف الصحي. جون وايلي وأولاده (1975). ISBN 0-471-34726-4الصفحات 223-225.
  23. رينسل، م.، شركة أبيكس للهندسة. "معالجة المياه الصناعية للملوثات غير العضوية: عمليات المعالجة الفيزيائية". موقع ووتر أونلاين؛ تاريخ الوصول: 15 أكتوبر 2018