1.3. Cỏc cơ chế dịch chuyển của As trong NDĐ
1.3.2. Cơ chế thuỷ động lực
Di chuyển, biến đổi hàm lượng cỏc vật chất hũa tan trong NDĐ phụ thuộc rất nhiều cơ chế khỏc nhau. Một trong những cơ chế quyết định quỏ trỡnh di chuyển của cỏc chất hũa tan đú là cơ chế thủy động lực (hydro - dynamic). Cơ chế này bao gồm rất nhiều cỏc quỏ trỡnh như đối lưu, phõn tỏn và khuếch tỏn phõn tử. Mỗi quỏ trỡnh lại cú ảnh hưởng khỏc nhau đến cỏch thức vật chất hoà tan dịch chuyển trong NDĐ.
1.3.2.1. Vận động đối lưu (Advection)
Quỏ trỡnh cỏc chất hoà tan được vận chuyển theo dũng chảy NDĐ được gọi là vận chuyển đối lưu. Tổng lượng chất hũa tan (Fx) được vận chuyển sẽ là một hàm số của hàm lượng của chỳng trong NDĐ (C) và lưu lượng dũng chảy [20], [39].
1.3.2.2. Khuếch tỏn phõn tử (Molecular diffusion)
Chất hũa tan sẽ dịch chuyển do sự chờnh lệch hàm lượng, từ nơi cú hàm lượng cao đến nơi cú hàm lượng thấp hơn. Quỏ trỡnh này gọi là khuếch tỏn phõn tử hay khuếch tỏn.
Khuếch tỏn trong mụi trường trầm tớch cú tốc độ chậm hơn nhiều so với mụi trường khụng khớ và mụi trường chất lỏng. Tốc độ, dũng khuếch tỏn phụ thuộc vào hệ số thành hệ của đất đỏ, hay núi cỏch khỏc là nú phụ thuộc vào độ lỗ rỗng của đất đỏ cũng như hệ số khoảng cỏch, hệ số này quyết định bởi độ hạt, hỡnh dạng và cỏch sắp xếp cỏc hạt trong khung đất đỏ [39].
1.3.2.3. Phõn tỏn (Dispersion)
a) Phõn tỏn cơ học (Mechanical dispersion): Đõy là quỏ trỡnh cỏc chất hũa tan
dịch chuyển qua mụi trường lỗ rỗng. Nước trong lỗ rỗng cú thể vận động nhanh hơn hoặc chậm hơn vận tốc thấm trung bỡnh của vật chất. Nếu toàn bộ NDĐ chứa chất gõy ụ nhiễm vận động cựng nhau thỡ sẽ thay thế nước sạch và tạo nờn một bề mặt
ngăn cỏch giữa hai loại nước. Hơn nữa, sự xõm nhập chất gõy ụ nhiễm khụng chuyển động cựng một vận tốc với nước xảy ra quỏ trỡnh hỗn hợp trờn đường vận chuyển. Quỏ trỡnh hỗn hợp này gọi là phõn tỏn cơ học và kết quả là sự pha loóng chất gõy ụ nhiễm trong dũng chảy. Sự hỗn hợp xảy ra dọc theo đường vận chuyển gọi là phõn tỏn dọc DL (Longitudial Dispersion) và theo phương vuụng gúc với đường vận chuyển này gọi là phõn tỏn ngang DT (Transverse Dispersion) [39].
Nếu quỏ trỡnh phõn tỏn cơ học tuõn theo định luật Fick 1 [40] như đối với khuếch tỏn thỡ tổng phõn tỏn là hàm số của vận tốc thấm trung bỡnh, trong đú cú tớnh đến hệ số phõn tỏn cơ học. Hệ số này tương đương với thụng số trung bỡnh được gọi là phõn tỏn động lực hay đơn giản là phõn tỏn thấm (α) [20]. Cụng thức chung:
DL = αLìv và DT = αTìv (1.1)
b) Phõn tỏn thuỷ động lực (Hydrodynamic dispersion): Quỏ trỡnh phõn tỏn thủy
động lực bao gồm hai quỏ trỡnh kết hợp nhau đú là phõn tỏn cơ học và khuếch tỏn phõn tử (D*). Thụng số đặc trưng cho quỏ trỡnh này gọi là hệ số phõn tỏn thuỷ động lực (D) [39]. Hệ số D được thể hiện qua cụng thức:
D = αìv i + D* (1.2)
1.3.2.4. Quan hệ giữa phõn tỏn, đối lưu với khuếch tỏn
Quỏ trỡnh phõn tỏn thuỷ động lực là tổng hợp của quỏ trỡnh phõn tỏn cơ học và khuếch tỏn. Hai quỏ trỡnh này được thể hiện trong phương trỡnh (1.2). Trong những trường hợp cỏ biệt, dưới những điều kiện chủ yếu của dũng chảy, quỏ trỡnh khuếch tỏn khụng quan trọng và cú thể bỏ qua. Điều đú cú thể được đỏnh giỏ qua sự tương quan giữa phõn tỏn cơ học và khuếch tỏn trong vận chuyển vật chất hũa tan.
Jean Claude Eugốne Pộclet (1793 - 1857) [32] đó chứng minh và đưa ra chỉ số tương quan Peclet thể hiện mối quan hệ giữa hiệu quả của sự dịch chuyển vật chất theo phương thức đẩy piston so với hiệu quả của sự dịch chuyển vật chất giữa phõn tỏn và khuếch tỏn:
* D d v P x e = (1.3) Trong đú:
d - chiều dài đặc trưng của mụi trường thấm (cú thể lấy trung bỡnh); D* - hệ số khuếch tỏn phõn tử.
Số Pe cú giỏ trị trong khoảng từ 0,4 đến 6 là khu vực chuyển tiếp, trong đú vai trũ của khuếch tỏn và phõn tỏn cơ học theo phương ngang (dọc theo dũng chảy) tương đương nhau. Nếu số Pe < 0,4 thỡ khuếch tỏn phõn tử chiếm ưu thế và khi > 6 thỡ phõn tỏn cơ học chiếm ưu thế.
Hỡnh 1.3. Tương quan giữa số Peclet với hệ số phõn tỏn dọc và hệ số khuếch tỏn phõn tử trong mụi trường đất đỏ đồng nhất [41]