Раздел 3. Механизмы распространения загрязнений в окружающей среде

Тема 8. Массоперенос

Распространение загрязнений в окружающей среде (рис. 13) происходит в основном за счет естественных процессов и зависит от физико - химических свойств веществ, физиче­ских процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ, циклических процессов в от­дельных экосистемах. Тенденция веществ к распространению является причиной не­контролируемого регионального накопления веществ.

А- атмосфера

Г - гидросфера

Л - литосфера

Ж - животные

Ч - человек

Р - растения

Рис. 13. Схема массопереноса в биосфере.

В экосфере в процессе переноса в первую очередь играют роль физико-химические свойства молекул, давление пара, растворимость в воде.

Механизмы массопереноса

Массоперенос растворенных химических веществ является функцией диффузии, конвекции и дисперсии веществ, а также разложение абиотическими и биотическими реакциями.

Диффузия характеризуется коэффициентом диффузии [м²/с] и зависит от молеку­лярных свойств растворенного вещества (относительная диффузия) и молярного объема.

Конвекция - это принудительное перемещение растворенных веществ потоком во­ды. Характеризуется произведением объема потока воды на концентрацию раство­ренных веществ в воде.

Дисперсия - это перераспределение растворенных веществ, вызванное неоднород­ностью поля скоростей потока.

Процессы массопереноса повышают ассимиляционную емкость окружающей среды.

Ассимиляционная емкость- это максимальная динамическая вместимость такого количества вещества в единицу объема природного объекта, которая может быть переработана, трансформирована, разложена, депонирована в единицу времени.

Процесс самоочищения природной среды повышает ее ассимиляционную емкость. К ним относится:

• гидродинамический перенос (с водой)

• геофизический перенос (в почве)

• атмосферный перенос

• седиментация

• биологическая седиментация

• Физико-химические превращения.

Перенос между средами. Почва - вода

Распространение загрязнений в почве происходит в основном за счет естественных процессов. Зависят от физико-химических свойств веществ, физических процессов, связанных с их переносом биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ, цикличных процессов в отдельных экосистемах. Тенденция веществ к распространению является причиной неконтролируемого регионального накопления веществ. В экосфере в процессе переноса в первую очередь играет роль физико-химические свойства молекул – масса: давление пара, растворимость в воде.

Граница раздела Почва - вода играет важную роль в процессе переноса. Основной механизм - это процесс адсорбции. Это связывание молекул или атомов жидкой или газообразной фаз на поверхности твердых тел. Характеризуется коэффициентом ад­сорбции почв - это отношение концентраций адсорбированного вещества на твердом теле к его концентрации в водном растворе в растворенном состоянии. Процесс пере­носа Почва - вода описывается двумя способами:

1. Уравнение Ленгмюра

x/m – это отношение массы адсорбированного вещества к массе адсорбента; и- константы, характеризующие рассматриваемую систему;- равновесная концентрация вещества в растворе.

2. Уравнение изотермической адсорбции Фрейндлиха

K – коэффициент адсорбции; 1/n - характеристика степени адсорбции

Второе уравнение используется в основном для описания распространения органических загрязнений в почве. В адсорбции участвует органическая составляющая почвы. Ее участие характеризуется коэффициентом

- коэффициент адсорбции органического углерода; %OY – процент содержания органического углерода в почве.