Các quá trình vật lý và hóa học của hồ - Chương 6 ppsx

http://www.ebook.edu.vn Chơng 6 Những trao đổi các chất hoá học giữa khí quyển v hồ 6.1 Lời giới thiệu Những trao đổi vật chất hoá học căn bản giữa khí quyển v hồ góp một phần quan trọng trong việc định ra những điều kiện sống vô sinh hay hữu sinh v mức độ ô nhiễm. Vật chất trong tự nhiên nh l Cacbonníc (CO 2 ), Oxy (O 2 ), Hidrosunfua (H 2 S), v khí mê tan (CH 4 ). Chúng l luôn luôn di chuyển giữa không khí v nớc trong các điều kiện nguyên thuỷ. Trái lại những vật chất ô nhiễm khác nh l Pôliclorinbiphenil (PCB S ), Pôlicylcaromatichidrocacbons (PAH S ) v chì (Pb) có thể xâm nhập chủ yếu vo hồ từ trong khí quyển. Đối với các loại chất ô nhiễm khác, nh các lợng chất hữu cơ dễ bay hơi, bốc hơi l con đờng gây tổn thất của chúng từ hồ. Thông thờng tồn tại một quá trình trao đổi các chất hoá học giữa không khí v nớc với độ lớn v hớng chuyển động thực, thay đổi theo mùa. Hiện nay ngời ta đã nhân ra rằng nồng độ các chất hoá học chủ yếu trong hồ, kể cả các hồ lớn nh hồ Superic có thể bị ảnh hởng thậm trí bị chi phối bởi sự có mặt của các chất hoá hoc ny có trong khí quyển (Eisenreich, 1987). Có lẽ hầu hết những biểu hiện có tính thuyết phục về vai trò của khí quyển đó l trong trờng hợp ở hệ thống hồ Siskiwit ở Isleroyale thuộc hồ Superior (Theo Swain - 1978). Nớc, trầm tích, v cá của hồ cổ ny, theo quan trắc, chứa một lợng đáng kể các hợp chất Orgonoclorin, hợp chất m chỉ có thể đến hồ từ khí quyển. Những hồ lớn ở Remoten thuộc biển Arcitc l một biểu hiện tơng tự cho quá trình ny. 273 http://www.ebook.edu.vn Trong chơng ny, chúng tôi mô tả các hiện tợng liên quan đến trao đổi khí - nớc v gợi ý các hớng tiếp cận để định lợng hoá các tốc độ vận chuyển. Trong khi các đo đạc thực nghiệm có thể xác định các nồng độ trong không khí v nớc, tốc độ vận chuyển không thể xác định bằng các đo đạc trực tiếp, m chỉ có thể xác định thông qua tính toán. Độ lớn v ngay cả vận chuyển trực tiếp cũng không rõ rng. Đầu tiên chúng tôi giải quyết vấn đề ny bằng cách lợng hoá sự cân bằng hoá học giữa không khí v nớc dới dạng các hệ số phân tán hay hằng số của định luật Henry, bởi vì chính sự lệch khỏi trạng thái cân bằng thúc đẩy các quá trình bốc hơi v hấp thụ. Sau đó, các tốc độ của các quá trình khuếch tán ny sẽ đợc xem xét, đầu tiên bằng việc tóm tắt các vấn đề cơ bản của khuếch tán, sau đó mô tả hớng tiếp cận ma sát kép dùng trong tính toán tốc độ vận chuyển của nớc. Nhân tố chính quyết định tốc độ trao đổi l hệ số vận chuyển khối, l nhân tố kiểm soát vận tốc khuếch tán. Các phơng pháp xác định các giá trị của các hệ số ny sẽ đợc mô tả. "Khả năng sẵn có" của các chất hoá học ở dạng ho tan trong nớc, v ở dạng khí trong không khí cũng sẽđợc trình by. Về cơ bản "khả năng sẵn có" ny l một rất quan trọng v dạng đánh giá mức độ của hấp phụ. Cơ chế v tốc độ của các quá trình phi khuếch tán của các lắng đọng ẩm v khô sẽ đợc mô tả. Cũng chính nhờ các quá trình nỳ m các chất hoá học đợc hấp phụ vo các phân tử thuỷ khí đợc vận chuyển tới nớc thông qua ma rơi hay bụi rơi. Đây chính l cơ chế vận chuyển chính của các chất không bay hơi, nh chì. Tuy nhiên nó cũng quan trọng đối với các chất bán bay hơi nh PCB S . Bức tranh ton cảnh các quá trình trao đổi khí - nớc ny, nh đợc mô tả ở hình 6.1, khá phức tạp. Với một số các quá trình hồ trị v cạnh tranh. Để giúp ngời đọc đa ra cho một chất PCBs trong đó tốc độ các quá trình đợc suy ra từ các nồng độ cho trớc trong không khí v nớc 274 http://www.ebook.edu.vn Hình 6.1 Những quá trình trao đổi giữa nớc - không khí Cuối cùng, các nghiên cứu ví dụ đợc trình by với các hồ cụ thể m ở đó vai trò của sự trao đổi nớc - khí đợc lợng hoá. 6.2 kh Câ nguyê một hằng số không đổi theo định luật của Henry (H) ( đơn vị l Pam 3 /mol). Hằ (lỏng v (1) ởđ Cln Pláp chỉ Với đị phụ. V để thể hiện nồng độ nh l 1 Mối qu xác định bằng việc sử dụng công thức chất khí lí tởng: Tro đổi Hệ số chuyển đổi cân bằng đ Quá trình cân bằng của sự trao đổi chất hoá học giữa không ív n}ớc n bằng giữa không khí v nớc đợc thể hiện bởi một đại lợng không thứ n gọi l hệ số chuyển đổi không khí v nớc ( kí hiệu l K AW ) hay l bởi ng số ny liên hệ các nồng độ cân bằng của một chất hoá học trong hai pha khí), v có dạng sau: K AW =C A / C W hoặc P A =H.C W ây: ồng độ ( đơn vị mol/m3), suất riêng phần (Pa) v dới A,W đợc quy chosố giai đoạn của không khí v nớc. nh nghĩa C l nồng độ của các chất ho tan ngoại trừ đi vật chất hấp í dụ, sự định nghĩa khác của H l đợc sử dụng tỷ lệ mol. an hệ giữa nồng độ khí của pha không khí v áp suất riêng phần có thể CA= n/V =Pa/RT công thức trên: n l số mol khí, V l thể tích (m 3 ), R l hằng số khí không ng : R=8.314Pa m 3 /(mol.K) v T l nhiệt độ Kelvin ( K) ợc tính nh sau: 275 http://www.ebook.edu.vn Nếu n n bão ho (đợc ký hiệu bởi tại với SSS ở công l áp suất hơi nớc bão ho của chất hoá học Pa áp suất trong không khí v l độ ho tan bão ho trong nớc (mol/m 3 ). Thông thờng H có thể đợc tính từ áp suất hơi nớc v độ ho tan trong nớc v bằng S CP / . Đối với một số buộc phải xác định bởi các đo đạc thực nghiệm trực tiếp các yếu tố C AW Cầ tay ch cần ph ny. Sự phụ thuộc cảu H v nhiệt độ K AW = H/RT hững phơng trình ny áp dụng cho các điều kiệ chỉ số trên S) m tại đó pha nguyên chất của chất hoá học có thể cùng tồn nớc v khí, khi đó trở thnh: )/(/ WAWAAW RTCPCCK (2) thức trên: S S A P S W C S WA chất hoá học, ví dụ nh Etanol, không tồn tại độ ho tan, v H hoặc K AW bắt v C . n ghi nhớ l khi sử dụng các số hiệu hoá lý, nh l H, S A P hay S W C , từ các sổ o các hồ thực tế. Các đặc trng ny phụ thuôc vo nhiệt độ, v nh vậy ải điều chỉnh phù hợp các đặc trng có thể đợc miêu tả bởi phơng trình sau: RThAH /)ln( ' hoặc )/1/1)(/()/ln( 2121 TTRhHH ' (3) tro dung d au. Ví dụ tro lên 10 tro Henry 1993). Mặ Tuy nhiên, điều ny không phải đúng cho mọi trờng hợp. Đối với một số chất, nh lệ giữa giá trị K AW v giá trị ề hệ số phân tán khí - nớc, cũng nh đo đạc v tơng quan của chúng, độc giả có thể đọc trong các báo cáo của MacKay va Shiu 1986; Meylen v Howard 1981, Suntionetal 1998 v của Mackay 1991. ng đó A l hằng số tỷ lệ v h' l Entanpi của lợng bốc hơi (KJ/mol) từ ịch v chỉ số 1,2 l hai tỷ số tơng ứng với hai nhiệt độ khác nh ng PCB S h' xấp xỉ bằng 50KJ/mol (theo Hulsher 1992). Nếu nhiệt độ tăng 0 C thì H sẽ tăng gấp đôi (theo MacKay va Shiu 1981). Ví dụ, ở hồ Great ng suốt tháng 8 mặt nớc luôn có nhiệt độ lớn nhất. Nó lm tăng hằng số v do đó tạo điều kiện cho trao đổi nớc - khí (Mc Connell cùng cộng sự c dù các giá trị H nhỏ thờng đợc cho l của các chất hoá học ít bay hơi. PCBs, mặc dù áp suất hơi nớc l nhỏ, độ ho tan trong nớc cũng nhỏ. Tỷ hai đại lợng ny do đó có thể lớn, ám chỉ khả năng bốc hơi lớn (H có đáng kể). Các đồng dạng của các chất hoá học có xu hớng có các giá trị H l tơng đơng nhau, kể cả khi P S v C S biến đổi trong các khoảng trên hình 6.2. Để biết thêm chi tiết v 276 http://www.ebook.edu.vn Hình 6.2 Biểu đồ log của tính tan trong không khí (áp suất hơi nớc/RT) v log tính tan trong nớc cho ác hoá chất đợc chọn. Các chất hoá học l bình đẳng đờng biểu diễn tơng tự nhau nghiêng một óc 45 0 (Đợc mô phỏng từ Mackay 1991) .3 Sự khuếch tán giữa không khí v n}ớc Khuếch tán l quá trình thụ động sảy ra trong phạm vi giữa pha không khí v pha nớc. Trong không khí, ví dụ nh sự lắng đọng của khí quyển thì theo một hơng duy nhất, còn sự khuếch tán thì lại có thể lm đảo lộn lại, đIều đó góp hần tạo ra vòng tuần hon giữa các pha ny. Điều ny đã đợc biểu hiện ở ong hình 6.3. Một phân tử di chuyển từ nớc vo không khí phải bị khuếch n ở khu vực phân giới giữa không khí v nớc, qua mặt nớc chính, v khi đó húng xuyên qua một vùng nớc ứ đọng gần đấy. Bề dy phụ thuộc vo nhân tố ôi trờng nh l vận tốc chảy rối v vận tốc gió. Khi đó hớng di chuyển phải gang qua bề mặt v ngang qua một đờng tầng biên của không khí đi vo ong khu vực chính của không khí. Những đờng tầng biên ny thực tế l nó ó tác dụng cản trở lớn đối với các loại vật chất đến mức thấp nhất ở mức giới hạn m nó di dời đợc. c g 6 p p tr tá c m n tr c 277 http://www.ebook.edu.vn Hình 6.3 Sự di chuyển giữa khối không khí v nớc minh hoạ hai khái niệm đối nghịch Tốc độ di chuyển hay sự thoát ra bởi sự khuếch tán trong không khí hoặc nớc đã đợc mô tả bởi định luật thứ nhất của Fick; Định luật ny mô tả đợc quá trình tạo nên sự ho nhập của khuếch tán trong những trạng thái thay đổi ký hiệu l N (mol/h), ngợc lại với sự tơng xứng về những biến dạng phần chiêu rộng của sông ký hiệu l y (m); mức độ xuyên suốt cái m đợc khuếch tán theo hớng từ trên xuống trực tiếp cho khu vực m nó đi qua, l cũng đang đợc khuếch tán ký hiệu l A (m 2 ) v tơng ứng với các vùng khác. Các hệ số ho tan (C1 -C2) (mol/m 3 ), đợc thể hiện đối với phần chiều di. Hằng số ứng với sự tơng xứng l hệ số khuếch tán hay tính khuếch tán ký hiệu l D (m 2 /h). N=A.D.(C1-C2)/y (4) Điều phải đợc nhấn mạnh thêm rằng: những phần tử khuếch tán chỉ đơn thuần l trải qua một sự di chuyển ngẫu nhiên theo tất cả các hớng, tuy nhiên trong thực tế một gradien nồng độ đó sẽ chỉ di chuyển chậm theo một hớng nhất định, đồng thời, sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ cao xuống nơi có nồng độ thấp. Hệ số khuếch tán trong không khí v nớc có thể đợc định nghĩa từ những quá trình tơng quan. Chúng phụ thuộc vo đặc điểm của từng loại khuếch tán. Những trờng hợp đâm xuyên l một trờng hợp khuếch tán, nh nhiệt độ v áp xuất. Đặc điểm bắt nguồn v sự tơng quan l có hiệu lực trong những bI nói về đặc tính của những chất lỏng (theo tI liệu của Reidetal 1987). Bởi vì ở đây chúng ta có thể còn hơi phân vân về cờng độ của D v y, nó l tiện lợi cho việc tính tỷ số D/y nh l một thông số đơn giản hệ số của hệ số di chuyển khối K (m/h), đợc định nghĩa bằng kết quả thực nghiệm với độ đo l N, A v (C1-C2) ở dới đã đợc điều chỉnh qua những điều kiện cụ thể. Hệ số di 278 http://www.ebook.edu.vn chuyển khối có đơn vị của vận tốc, v do đó một vận tốc thực sự của sự thay đổi hay của một tốc độ khuếch tán; Khi đó phơng trình (4) bây giờ trở thnh: N=K 1A (C1-C2) (5) 6.4 Sự bay hơi v sự hấp thụ: h}ớng tiếp cận ma sát kép Nh đã đợc thể hiện trong hình 6.3, vật chất khuếch tán qua hai lớp biên ở từng đợt, v kinh nghiệm cho thấy rằng sẽ có hai quá trình khuếch tán đối kháng. Sự thay đổi liên tục của vật chất trong suốt bốn quá trình bốc hơi từ tầng biên của nớc tới mặt phân giới có thể đợc biểu diễn nh sau: N=K W .A.(C W -C Wi ) (6) ở đây C W l nồng độ không khí ẩm, C Wi l nồng độ xen giữa hai bề mặt nớc, v K W l hệ số di chuyển khối mặt nớc. Khi không khí thay đổi liên tục thì ta có công thức sau: N=K A .A.(C Ai -C A ) (7) v thay đổi liên tục phải đợc cân bằng với nhau bởi vì ở đây không có sự tích luỹ vật chất ở mặt phân giới. Chúng ta đã thừa nhận rằng C Ai , C Wi l gắn bó mật thiết với nhau, v rằng chúng đã có quan hệ với nhau bởi một hệ số gọi l hệ số vách ngăn không khí - nớc: K AW =C Ai /C Wi (8) Thay thế của quá trình ny đợc thể hiện trong phơng trình (6) v (7) v loại trừ đi C Ai v C wi cho sau đã có một vi xắp xếp lại nh sau: N = K OA .A.(C W -C A /K AW ) =K OA .A.(C W K AW -C A ) (9) ở đây: 1/ K OW = 1/ K W +1/ (K A K AW ) v 1/ K OA =1/ K A +K AW /K A = K AW /K OW (10) trong đó k OW l hệ số di chuyển ton bộ mặt nớc, tơng tự K OA l hệ số di chuyển ton bộ mặt không khí. Trong phơng trình K OW v K OA cuối cùng đợc quy về giải theo phơng pháp đại số. Tỷ số 1/K OW có thể đợc thể hiện nh l tổng lợng sự đối kháng đối với các quá trình thay đổi, cái m l một hm đối kháng của nớc (1/kW) v đối kháng không khí (1/K A K AW ). Tơng tự nh theo định luật ôm l hiển nhiên đúng. Sự đối kháng giữa không khí v nớc đợc điều chỉnh bởi một hệ số chuyển đổi giữa không khí - nớc, cái m độ lệch cho phép nồng độ hấp thụ trong mỗi trờng hợp ở các trạng thái cân bằng: khi m K AW lớn thì những phần tử đang khuếch tán trong không khí l có quan hệ rộng hơn so với nồng độ ở trong nớc. Do vậy sự khuếch tán trong không khí v nớc trở nên rất thuận tiện. Một phần đối kháng không khí l nhỏ do đó m sự đối kháng của nớc (K OW ) sẽ chiếm u thế. Vì vậy m các hệ thống đã nói ở trên đợc gọi l trờng hợp đối kháng trong nớc điều chỉnh. Khi K AW nhỏ thì nồng ở đây cả hai trạng thái cố định 279 http://www.ebook.edu.vn độ trong nớc l sẽ lớn hơn, hệ số đối kháng trong không khí trở thnh nhân tố giới hạn, hệ thống đó trở thnh trờng hợp đối kháng không khí điều chỉnh; Điển hình l K A lớn xấp xỉ gấp 100 lần K W bởi vì do tính chất phân tán của nó lớn hơn ở trong không khí. Do vậy khi K AW xấp xỉ bằng 0.01 hay H xấp xỉ bằng 25 Pa.m 3 /mol thì những sự đối kháng l xấp xỉ đợc cân bằng. Một hệ quả đã đợc rút ra từ hai quá trình đối kháng ny thể hiện rằng một sự đối kháng thờng không mấy quan trọng v chỉ cần chú ý đến sự liên quan các hệ số di chuyển khối m chính xác l đủ. Mặc dù hệ số di chuyển khối K có thể đợc xem nh l một phần của tính khuếch tán D đến phần khuếch tán chiều di, nhng thực tế nó lại phức tạp hơn rất nhiều. Sự phụ thuộc của K vo D l một quan hệ tuyến tính, K thờng l tỷ lệ thuận với D, K tăng trong phạm vi từ 0.5 - 0.8, nguyên nhân điều ny l do quá trình khuếch tan không cố định ở trong tự nhiên nh l các quá trình xoáy của nớc đã đợc thể hiện bằng những thay đổi ở bề mặt phân giới trong thời kỳ thứ cấp của quá trình thay đổi lm tăng sự xâm nhập. Do vậy đánh giá định luật thứ hai của Fick l có ý nghĩa hơn định luật th nhất l một điều sai lầm, ở chỗ l khi đa ra giá trị của y để suy ra tỷ số D/K, bởi vì hớng đúng ra l phải giả thuyết dựa vo thực tế. 6.5 Những nhân tố ảnh h}ởng đến hệ số vận chuyển khối Hệ số di chuyển khối không khí - nớc phụ thuộc vo một số các nhân tố, bao gồm: cấu trúc các phân tử, nhiệt độ v điều kiện đờng tầng biên, cái m khác với điều kiện của gió v chuyển động rối của nớc trong sự ho nhập vo dòng chảy. Một vi nghiên cứu sự phụ thuộc chuyển động vo tốc độ của gió đã đợc thực hiện ở các bể chứa, v thực hiện trong các hồ với một con số giới hạn. Tốc độ của gió chuyển qua khối nớc với vận tốc cho kết quả ở đờng tầng biên l 3 m/s, ở trong trạng thái chuyển tiếp l từ 3 đến 6 m/s v trong điều kiện chảy rối với vận tốc >6 m/s. ở lớp dới trạng thái đờng biên thì luôn tồn tại một sự tù đọng của không khí tồn tại ở trên mặt phân giới giữa không khí - nớc, nơi m có độ dy cho phép l 1 mm m các phần tử phải khuếch tán qua. Hệ số di chuyển khối K A v K W khi đó có giá trị l lần lợt l 3 v 0.01 m/h. Khi tốc độ gió tăng tầng biên giảm đi v chuyển sang trạng thái rối. Kết quả l có một sự đồng nhất ở mặt phân giới của không khí v nớc cái m đợc biểu hiện dới dạng sóng v lực kéo ngy cng lớn hơn đợc sinh ra do tác động của ma sát khi gió di chuyển trên mặt nớc. Lực kéo có thể đợc quan hệ với vận t c, v lực ma sát bề mặt không khí v nớc cho phép ta định nghĩa cờng độ c a cả hai hệ số di chuyển khối (theo ti liệu của Mackay v Yeun 1983). Điển hình cho những thể hiện ny l vận tốc gió lớn hơn hẳn cỡ 10 - 30 m/h thì K A v K W tơng ứng l 0.02 - 0.2 m/h. Một vi biểu hiện liên quan đến sự miêu tả quá trình di chuyển khối phụ thuộc vo vận tốc gió (u, m/s) đã đợc đa ra. Mackay v Yeun năm 1983 đã theo dõi sự phụ thuộc ny cho cả không khí v nớc, đã rút ra phơng trình sau: ố ủ 280 http://www.ebook.edu.vn (U>9 m/s) (11a) = (U<9 m/s) (11b) (12) ở đây S C l hệ số không thứ nguyên Schmidt tính bằng tỉ số giữa vận tốc trên mật độ nhân với hệ số khuếch tán v có giá trị từ 0.5 - 2.0 đối với khí ( ) v 500 - 2000 đối với nớc ( ); U* l vận tốc ma sát đợc gây ra bởi gió v có quan hệ với vận tốc gió tại mực 10 m U nh sau: U* =0.01 U(6.1 + 0.63 U) 0.5 (13) Scowarzenbach v cộng sự (1993) đã nhận xét dòng chảy có quan hệ tơng tự với hệ số di chuyển khối của không khí - nớc nh l một lực ma sát gây ra bởi gió U (m/s) k A (cm/s) =0.3 +0.2U (14) k W (cm/s) = 4.10-4 +4.10 -5 U 2 (15) Trong điều kiện chuyển động rất rối, nh sự gián đoạn của sóng, ma hoặc thác nớc khi m bọt không khí bị đẩy vo trong cột nớc hoặc khi bụi nớc hình thnh trong khu vực chuyển động, nó trở nên rộng lớn hơn, không cố định hơn v mất cân bằng (9) có thể sẽ không tồn tại đợc lâu. Hình 6.4 v 6.5 đã lm sáng tỏ sự phụ thuộc của K A v K W vo vận tốc của gió nh một vi hiện tợng liên quan khác. Nhiệt độ v áp suất cũng ảnh hởng đến cờng độ của K A v K W , sự liên quan trong mối liên hệ ny khác nhau có thể đợc nhận thấy bằng việc ngoại suy những ảnh hởng của nhiệt độ v áp suất vo hệ số khuếch tán. k A2 = k A1 (P 1 /P 2 )(T 2 /T 1 ) 3/2 (16) 6.6 Sự chia cắt của các hạt đối với hạt vật chất trong không khí v n}ớc Không phải tất cả các vật chất trong không khí v nớc đều có thể khuếch tán, hấp thụ hay bốc hơi đợc, bởi vì trong số chúng có thể chỉ đợc hấp thụ một phần. Đây l điều cần thiết rằng, để đo hoặc để tính toán trong phạm vi của sự hút thấm bề mặt ny. 5.036 *1014.3100.1)/( WW ScUxxsmk 5.02.2*26 1044.1100.1 w C SUxx 67.023 *1062.4100.1)/( AA ScUxxsmk A C S w C S 281 http://www.ebook.edu.vn Hình 6.4 Biểu diễn sự tơng quan phụ thuộc vo pha khí của khối khí di chuyển, hệ số k A vo tốc độ gió (đợc trình by từ Schwarzenbach cùng cộng sự 1993). 6.6.1 Không khí ợc tính toán từ việc đo nồng độ của vật chất trong không khí thông qua sự bốc hơi n a có đợc hệ số biến đổi C V v qua việc đo các hạt ta có đợc hệ số C S , cả hai đều có đơn vị l ng/m 3 không khí. Điều m phổ biến l sự kết hợp những số lợng ny với tổng lợng đặc tính lơ lửng của nồng độ các chất TSP (ng/m 3 ), nh l nhóm C V TSP/C P . Chính nhóm ny rất cần thiết cho hệ số chuyển đổi ở giữa trờng hợp th v t p ợc thể hiện trong biểu đồ của Mackay cùng cộng sự (1986), lạ ố chuyể đổi trực tiếp với c ất lỏng của vật chất nói t ợc lm lạnh d t đ t b hú bề do n n g v ã đợc liên hệ với trờng hợp bay hơi ở thể rắn, phụ thuộc vo một vi đặc trng nh l áp suất bay hơi, nhiệt độ, độ ẩm g đối v các thể rắ tự nhiên heo asaki ùng ự 19 em For 1986 w cùng cộng sự 1983). Những kim loại (với sự có mặt của thuỷ ngân Hg) trong khí quyển góp phần vo sự bay hơi của các hạt vật chất. Khi nhiệt độ tăng v trọng lợng các phân tử tăng thì quá trình bay hơi của các hạt vật chất tăng lên. Phạm vi thấm hút bề mặt chuyển các hạt vật chất lên trên không trung hoặc nh những bình phun có thể đ ớc t ể khí rờng hợ thể rắn. Nh đã đ đã hiệu chỉnh i hệ s n h chung, hoặc chấ lỏng đ ới nhiệ ộ ngng ụ bởi lm ay hơI áp suất. Phạm vi t thấm mặt m đó qua hệ số lợ g nhữn ật chất đ tơn n (t ti liệu của Ym c cộng s 82, Bild an v eman , Panko 282 [...]... không khí 6. 8.5 B ớc 5: Tốc độ của sự bay hơi v sự lắng đọng Tốc độ của sự bay hơi tĩnh hay tốc độ của sự bay hơi nói chung VL trừ đi tốc độ của sự hấp thụ AD có thể đ ợc sử dụng để tính toán trạng thái cân bằng theo ph ơng trình (10): VL - AB = KOWA(CW -CA/KAW) = 0,1215.105(0,0375. 1 -6 -0 ,0958.1 0-9 /0,075) = 53,2.1 0 -6 g/h =0, 466 g/năm Đây l sự khác nhau thực tế giữa tốc độ bốc hơi nói chung l 80 ,6 vg/h... Hình 6. 6 Sự đánh giá thông l ợng của đồng loại PCB tới v từ hồ Siskiwit Phỏng theo từ Swackhamer cùng cộng sự (1988) L ợng nhập v l ợng xuất đối với một vi cá thể của PCBS v PAHS đã đ ợc cho trong hình 6. 6 v hình 6. 7, l ợng nhập PCB vo trong hồ Siskiwit l v ợt trội bởi quá trình lắng đọng ớt từ m a v tuyết với một sự phân phối rất nhỏ từ sự lắng đọng của các hạt khô L ợng thoát ra khỏi hồ bằng quá trình. .. thụ của vật chất đối với các sol khí của khí quyển v các thể hạt của 290 http://www.ebook.edu.vn n ớc Hình 6. 7 Sự đánh giá thông l ợng của PAHs tới hồ Siskiwit Phỏng theo từ McVeety v Hites (1988) 6. 10.2 Cân bằng khối l ợng của hồ Superior Con đ ờng khác để chứng tỏ sự quan trọng của quá trình bốc hơi l so sánh chúng với l ợng nhập vo khác v quá trình tổn thất trên ton bộ tỉ lệ hồ đã đ ợc đánh giá bởi... thì d ờng nh lớn hơn đối với các hạt có trọng l ợng phân tử thấp hơn Với vật chất có tỉ lệ KAW thấp thì sự thay đổi trực tiếp l rất có thể l từ không khí đi vo n ớc (sự hấp thụ) v điển hình cho một mạng l ới vật chất tải vo trong hồ 6. 11 Kết luận Bây giờ chúng ta đã hiểu đúng về các quá trình di chuyển vật chất giữa mặt phân giới không khí - n ớc của hồ Tốc độ của các quá trình ny trong một vi tr ờng... thay đổi lịch sử hoặc tác động trong t ơng lai của khối vật chất trong n ớc V kể từ đây nồng độ trong n ớc v khu sinh vật của chúng sẽ tồn tại Một sự phê bình quan trọng về số l ợng ny đã thu đ ợc từ sự phân tích, l khả năng thay đổi quá trình phục hồi lại của hồ, đó l kết quả của sự điều chỉnh đo đạc để suy ra quá trình xâm nhập của n ớc vo hồ Phần còn lại của chủ đề ny l một vi tr ờng hợp nghiên cứu... tính H v KAW đang sử dụng trong ph ơng trình (3) v ph ơng trình (4), tính tan trong n ớc l 500x1 0 -6 g/m3 hoặc 1,39x1 0 -6 mol/m3: H = 25x1 0 -6 /1,39x1 0 -6 = 18 Pa m3/mol KAW = H/RT = 18/(8,314x288) =0,0075 ở sự cân bằng nồng độ của vật chất trong n ớc sẽ gấp 133 lần (1/KAW) trong không khí Những tỉ số nh vậy l một dạng giống nh các hạt PCB t ơng ứng 6. 8.2 B ớc 2: Các hệ số di chuyển khối 285 http://www.ebook.edu.vn... vi vật chất khác sẽ hấp thụ chúng, chúng sẽ di chuyển, rơi xuống hoặc phân tán vo trong mặt n ớc của hồ v đ ợc n ớc hồ tiếp nhận Sự cung cấp ny l một minh chứng quan trọng để giải thích sự thay đổi vật chất từ không khí tới hồ L ợng vật chất đ ợc giải phóng vo trong một diện tích hồ l A (m2) có thể đ ợc định nghĩa l một sản phẩm của tốc độ lắng đọng của các hạt rắn UD (m/h), nồng độ của các hạt vật. .. v KW đều đ ợc biết rất chính xác Bảng 6. 1: Đánh giá đặc tính của PCB 169 cân bằng ở nhiệt độ 1500C ( của Mackay 1992) Trọng l ợng phân tử (g/mol) Điểm tan (0C) áp suất bay hơi rắn(Pa) Sự ho tan các tinh thể rắn (g/m3) Hệ số logKOW 361 202 25.1 0 -6 5.1 0-4 7.0 6. 8.3 B ớc 3: Sự hấp thụ trong không khí v n ớc 6. 8.3.1 Không khí Điều cần thiết để đánh giá một phần của vật chất ho tan trong n ớc l tính ho tan... những quá trình khác nh l sự phản ứng, trầm tích v quá trình chảy thoát n ớc, cũng nh với tốc độ thay đổi từ nền công nghiệp, nh các thnh phố, thĩ xã v v các nguồn công nghiệp khác Theo nguyên lí thì những quá trình thay đổi tốc độ có thể đ ợc kết hợp để cho tốc độ thay đổi trong khối vật chất trong n ớc của hồ (MKg) đ ợc đánh giá nh sau: d(M)/dt = l ợng nhập vo - l ợng đi ra = (DW + DD + AB + I + E) -. .. thay đổi trực tiếp của vật chất đến hồ Một ch ơng trình tính toán đ ợc đề xuất ra từ quá trình tính ban đầu bởi Mackay 1991 6. 9 Vai trò của sự trao đổi giữa không khí v n ớc trong cân bằng khối l ợng ở hồ Khi xem xét ở một vi khía cạnh nhỏ thì thông l ợng dòng chảy di chuyển qua bề mặt xâm thực của không khí v n ớc khi đó có thể coi nh l một bức tranh lớn trong khối cân bằng của ton bộ hồ Những khu vực . giá mức độ của hấp phụ. Cơ chế v tốc độ của các quá trình phi khuếch tán của các lắng đọng ẩm v khô sẽ đợc mô tả. Cũng chính nhờ các quá trình nỳ m các chất hoá học đợc hấp phụ vo các phân tử. nớc 274 http://www.ebook.edu.vn Hình 6. 1 Những quá trình trao đổi giữa nớc - không khí Cuối cùng, các nghiên cứu ví dụ đợc trình by với các hồ cụ thể m ở đó vai trò của sự trao đổi nớc - khí đợc lợng hoá. 6. 2 kh Câ nguyê một. trạng thái cân bằng theo phơng trình (10): V L - A B = K OW A(C W -C A /K AW ) = 0,1215.10 5 (0,0375.1 -6 -0 ,0958.10 -9 /0,075) = 53,2.10 -6 g/h =0, 466 g/năm Đây l sự khác nhau thực