28. Типы миграции химических элементов. Внутренние и внешние факторы миграции элементов в земной коре.

три основных типа миграции.

Первый тип миграции представляет собой изменение формы нахождения элементов без их значительного перемещения. Для характеристики этого типа миграции можно использовать коэффициенты перехода элементов из одной формы в другую.

Bmорой тип миграции представляет собой перемещение элемента без изменения формы его нахождения. Примерами такого типа миграции может служить указанное перемещение аэрозолей в атмосфере, обломков минералов в поверхностных водах или элементов, находящихся в растворе, при движении поверхностных и подземных вод.

Третий тип миграции объединил два предыдущих и состоит в перемещении элементов с изменением форм их нахождения, например перемещение элементов в подземных ВОДАХ, растворяющих минералы на месторождениях, переход из минеральной формы в биогенную при мощном чехле рыхлых отложений и т.д.

Этот тип миграции химических элементов является преобладающим в биосфере. Его значение становится особо важным, когда хотят проследить достаточно долгий путь миграции химических элементов (их соединений). Такие построения справедливы и для прослеживания миграционных путей токсичных и радиоактивных веществ.

При рассмотрении миграции элементов необходимо установить причины, обуславливающие данный процесс, так как их различные комбинации могут привести к усиленной миграции одних элементов и концентрации других в пределах даже небольшого участка. Без знания причин миграции элементов невозможно объяснить образование повышенных содержаний элементов в горных породах, почвах, водах, растениях и животных. Все причины миграции условно делятся на внутренние, связанные со свойствами атомов и их соединений, и внешние, определяющие обстановку миграции.

Внутренние факторы миграции элементов в земной коре

1. Электростатические (кристаллизационные) свойства ионов. 2. Свойства связи соединений. 3. Химические свойства соединений. 4.Гравитационные свойства атомов.

2. 5. Радиоактивный распад ядер атомов.

Внешние факторы

1. Радиационные изменения среды. 2.Температура. 3. Давление. 4. Степень электролитической диссоциации. 5. Концентрация водородных ионов. 6. Окислительно-восстановительный потенциал. 7. Поверхностные силы природных коллоидных систем. 8. Окислительно-восстановительная обстановка, определяемая режимом серы и ксилорода (это в почве и литосфере). 9. Жизнедеятельность организмов. 10. Комплекс типоморфных элементов или ионов в почвах и водах. 11.Геоморфологические особенности.

31. Распространение зв в атмосфере. Механизмы уменьшения и рассеяния зв в атмосфере. Рассеяние шлейфов дымовых выбросов.

Перенос веществ на большие расстояния, например, из северного полушария в южное, т.е. из мест наиболее интенсивной промышленной деятельности в места относительно менее нагруженные, происходит с воздушными потоками – ветрами. Ветра обусловлены общей циркуляцией атмосферы под действием разогрева воздуха солнцем. Определенный вклад в движение атмосферы вносит и вращение земли (кориолисово ускорение). Точность детального предсказания глобальных течений (предмет метеорологии) остается до сих пор невысокой.

В экваториальной области происходит «встреча» воздушных потоков северного и южного полушарий. Возникает внутритропическая зона конвергенции (ВЗК), где сталкиваются пассаты, дующие всегда в сторону экватора, что затрудняет распространение ЗВ из северного полушария в южное. Вот почему северное полушарие загрязнено больше, чем южное, особенно короткоживущими веществами (время жизни менее 1 года).

Одно предприятие не может функциониро­вать без выбросов в атмосферу или сбросов в водоемы иди водото­ки. Попадая в эти текучие Среды, вещества должны быть как можно быстрее и тщательнее перемешаны с принимающей средой, чтобы концентрация в регламентируемых точках не превышала норматив­ные (допустимые) значения. При этом используется свойство теку­чих сред переносить вещество и момент количества движения во всех направлениях ( в т.ч. и против основного потока). Такое свой­ство движений, если они упорядочены, связано с конвекцией, а при больших интенсивностях в случае потери дальнего порядка - с тур­булентностью.

Существуют три механизма, приводящие к уменьшению кон­центрации загрязняющих веществ в атмосфере:

1) уже названное выше рассеяние (путем конвективного и турбулентного) перемешивания выбросов в атмосфере;

2) деградация (трансформация), в результате химических и биохимических процессов;

3) иммобилизация, т.е. потеря подвижности 3В в результа­те физико-химических процессов адсорбции или биохи­мических процессов поглощения.

Известны три механизма рассеяния 3В в атмосфере:

• молекулярная диффузия;

• конвективная диффузия;

• турбулентная диффузия.

Молекулярная диффузия - самостоятельный вид переноса массы. Этот способ переноса может существовать и без конвекции или турбулентности. Он про­является только на очень малых расстояниях. Поэтому можно с уверенностью ска­зать, что молекулярная диффузия в «чистом виде» не представляет интереса для описания переноса веществ от источников на расстоя­ния, рассматриваемые при мониторинге.

Считается, что в переносе доминирует турбулентное движение и турбулентная диффузия ЗВ. Поэтому важной является характеристика процессов стратификации атмосферы величиной критерия Ричардсона Ri, который есть отношение факторов, стабилизирующих горизоньальное движение, к факторам, детабилизирующим его.

Процесс распространения выбросов в атмосфере происходит за счет адективного их переноса воздушными массами и диффузии, обусловленной турбулентными пульсациями воздуха. Если наблюдать за дымовым факелом из заводской трубы, то, во-первых, замечается увлечение дымового факела потоком воздуха и, во-вторых, постепенное разбухание этого факела по мере удаления от источника вследствие мелкомасштабной турбулентности. В результате факел имеет форму вытянутого конуса, расширяющегося в направлении движения воздушных масс. Увеличиваясь под влиянием крупномасштабных турбулентных флуктуаций, факел распадается на изолированные вихревые образования, увлекаемые на большие расстояния от источника.

Перенос загрязняющих субстанций в атмосфере осуществляется ветровыми потоками воздуха с учетом их мелкомасштабных флуктуаций. Осредненный поток субстанций, переносимых воздушными массами, как правило, имеет адвективную и конвективную составляющие, а осредненные флуктуационные их движения можно интерпретировать как диффузию на фоне основного осредненного движения, связанного с ним.

На рис. приведены случаи, возникающие при рассеянии шлейфов дымовых выбросов, в зависимости от характера плотностных и температурных стратификаций.

1 . Нададиабатические условия расширения

газа ( Ri <0) на всех высотах, полная устойчивость,

стабильный шлейф типа веера, когда рассеяние

по горизонтали происходит намного более интенсивно,

чем по вертикали.

2. Приподнятая инверсия над слоем нейтрального

состояния, шлейф имеет тенденцию прижиматься

к земле, создавая устойчивое загрязнение

в приземных слоях.

3. Неустойчивая стратификация или ветровая

турбулентность (задымленность или фумигация

приземного слоя).

4. Нейтральная стратификация во всем приземном

слое (конический шлейф), рассеяние происходит

с равной вероятностью как по вертикали, так и

по горизонтали.

5. Условия, когда в нижней части приземного слоя

Ri<0; выше нейтральной стратификации Ri=0 или

сверхадиабатические условия Ri>0; рассеяние вверх

происходит легче, чем вниз.