На Главную
Консультации:
тел. (495) 740-37-48
тел. (495) 505-77-39
факс (495) 688-14-37
 
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗАЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА
 На Главную
как опредалить подельное масло 5в30 мобил? mobil 5w30 new life
 
Ролик натяжний купить запчасть 301090243078K Skoda Audi Volkswagen Seat
 
btc mixing
 
myfreemp3.click
тел (495) 505-77-39     

Комплексные экологические обследования. "Экологическая экспертиза"

Расчетные характеристики динамики хлорированных углеводородов

Расчетные характеристики динамики хлорированных углеводородов

в водах черного моря

 

Н.П. Клименко, Ю.А. Мальченко, В.В. Фомин

Морское отделение Украинского научно-исследовательского

гидрометеорологического института, Севастополь, Украина

THE calculated CHARACTERISTICS OF CHLORINE hydrocarbons DYNAMICS In the BLACK SEA WATER

N.P. Klimenko, U.A. Malchenko, V.V. Fomin

 

Marin Branch of Ukrainian Hydrometeorological Institute,

Sevastopol, Ukraine

Using experimental data on the contents of lindans (γ-GCCG) the resulting flow and period of their disintegration are for estimated a deep-water part of the Black sea. It is shown, that for maintain of concentration gradients existed during 1977 – 1992, the substance flux not less than 400 т per one year is required. The period of lindans decay is increasing from 65 days in surface layer water to 70 – 80 years at 1500 – 2000 m depths.

Учет приходных статей материального баланса водных объектов является сложной прикладной задачей. Связано это, прежде всего, с тем, что большинство статей не являются чем-то стационарным, а имеют переменное значение в различных зонах акватории, для которой выводится баланс. В этом отношении Черное море не является исключением из правил и различные оценки поступления загрязняющих веществ [1] только наглядно иллюстрируют сказанное. В силу описанных затруднений оценить приходные статьи баланса, как модуля расходных, для большинства веществ и акваторий так же не представляется возможным. Для практических целей, однако, важно как можно более точно оценить итоговое значение прихода токсикантов, имея которое можно уточнить отдельные его статьи, имеющие различную репрезентативность.

 

На основании данных экспедиционных наблюдений выполненных МО УкрНИГМИ (ранее – СОГОИН) в различных областях Черного моря, в период 1977 – 1992 гг., нами были проведены оценки поступления хлорированных углеводородов и, в частности, линдана (γ-изомера гексахлорциклогексана). Выбор этого токсиканта для проведения оценочных расчетов был продиктован следующими соображениями:

– его токсичностью для различных представителей морской флоры и фауны;

– низким значением константы скорости реакции разложения и практической необратимостью этой реакции;

– отсутствием природных источников поступления, что "выгодно" отличает его от других техногенных микрокомпонентов смешанной природы.

Кроме того, возможность выполнения расчета приходных статей определяется еще и уникальной особенностью вертикальной структуры вод Черного моря, а именно – практическим постоянством составляющей вертикального переноса, которая контролирует поток вещества в глубинные слои моря. Указанная особенность позволяет рассматривать толщу водных масс объекта, как реактор идеального вытеснения или, как цепь реакторов идеального смешения, соединенных последовательно.

Представление всего бассейна Черного моря, как цепи последовательных реакторов, предоставляет возможность расчета поступления токсиканта только на основании данных о градиенте концентраций, пренебрегая притоком и оттоком через проливы, результирующая которых стремится к нулю. Так же, можно пренебречь оттоком в грунт (по крайней мере, для глубоководной части моря, составляющую основную часть поверхности его ложа [1,2]). Оценка запасов линдана в Черном море, по данным наблюдений 1977 – 1992 гг. [1], приведена в табл.1. Как видно из табл.1, сезонное распределение линдана имеет два максимума, приходящиеся на весенний и осенний периоды, что соответствует общепринятым представлениям о главенствующей роли паводковых вод и атмосферных осадков в пополнении запасов токсиканта.

Наличие некоторого разброса данных по сезонной оценке запасов линдана на больших глубинах связано, очевидно, еще и с разной достоверностью данных о концентрациях линдана, определяемой различием количества сезонных наблюдений. Поэтому, по критерию минимальных запасов, для оценки запасов вещества и периода его полураспада (полувыведения) при условии сохранения стационарности запасов, нами взят за основу летний период.

Таблица 1. Сезонное распределение составляющих материального баланса линдана в Черном море на различных горизонтах по данным [1]

Сезон

Зима

Весна

Лето

Осень

С,

нг/л

Запас,

кг

С,

нг/л

Запас,

кг

С,

нг/л

Запас,

кг

С,

нг/л

Запас,

кг

0-0.5

5.6

1193

6.3

1394

4.9

1087

5.9

1284

0.5-10

4.7

18707

5.8

23150

4.0

16580

5.2

21309

10-50

3.7

57604

4.7

73999

2.8

49572

4.2

70695

50-100

3.1

55091

3.9

68700

2.6

47307

3.9

70960

100-200

2.9

90800

3.4

106143

2.3

76360

3.6

117304

200-500

2.5

225710

2.7

245325

1.9

185997

3.0

292568

500-1000

2.0

282851

2.1

298590

1.5

234735

2.3

364995

1000-2000

1.5

322170

1.6

356378

1.3

272776

1.3

378261

2000-2200

1.2

20396

1 3

23232

1.2

17644

1.2

21509

Всего

1074525

1196913

902058

1338886

Исходя из сказанного, возможность проведения такой оценки основана на ряде допущений:

– в целом, в период 1977 – 1992 годов, систему можно рассматривать как стационарную, т.е. изменение запасов вещества не происходило или его изменение было монотонным;

– распределение концентраций в толще воды имеет нелинейный характер, а существующий градиент концентраций вызван наличием затруднений в механизме транспортировки вещества в зону реакции и различием механизма протекания реакции разложения токсиканта;

– результирующая сил горизонтального переноса равна нулю, т.е. расход и приход через проливы пренебрежительно мал;

– основной движущей силой вертикального переноса является диффузия.

По данным табл.1, для средних значений концентраций были вычислены коэффициенты экспоненциального тренда и, соответственно, средняя концентрация линдана в слое, значение которой и было использовано в расчете послойною распределения. Имея данные, о вертикальном распределении вещества и предположив соответствие этих данных некоторому мгновенному распределению в определенный период, можно оценить основные кинетические параметры реакции разложения и их связь с основными гидролого-гидрохимическими показателями. Для проведения такого расчета в первом приближении примем предположение о том, что константа скорости реакции не зависит от глубины и соответствующих изменений других показателей т.е. dk/dh = const. Тогда, продифференцировав по глубине логарифмическую зависимость "концентрация – глубина", получим распределение градиентов концентрации по глубине δC/δh = f(h). Убыль вещества в результате разложения описывается уравнением реакции первого порядка: dC/dt = -kC, где k=ln(2)/65 [1]. Отношение наклона касательных dC/dt и δC/δh будет определять линейную скорость массопереноса че­рез единичную поверхность, т.е., величину, пропорциональную константе диффузии. Результаты расчета, для летнего периода, представлены в табл.2.

Таблица 2. Расчетные значения средней концентрации линдана, градиента, скорости распада и скорости массопереноса

Горизонт, м

Средняя

концентрация, нг/л

δC/δh нг/(л*м)

dC/dt

нг/(л*с)

Скорость потока, м/с

0.5

4.9

-0.639799

-6.07·10-7

9.48·10-7

10

4.0

-0.03199

-4.89·10-7

1.53·10-5

50

2.8

-0.014394

-3.46·10-7

2.40·10-5

100

2.6

-0.002885

-3.21·10-7

1.11·10-4

200

2.3

-0.002164

-2.84·10-7

1.31·10-4

500

1.9

-0.000873

-2.35·10-7

2.69·10-4

1000

1.5

-0.000577

-1.85·10-7

3.21·10-4

2000

1.1

-0.000325

-1.30·10-7

4.00·10-4

2200

1.0

-0.000295

-1.23·10-7

4.18·10-4

Как видно из табл.2, условие постоянства константы скорости реакции требуется для поддержания системы в состоянии равновесия, увеличения скорости потока вещества с увеличением глубины, что не соответствует реально наблюдаемой гидрологической ситуации в Черном море.

По данным [3], средняя скорость вертикальной составляющей массопереноса в Черном море, по различным оценкам, составляет величину порядка n·10-6 м/с. Приняв за основу значение 1·10-6 м/с, произведем расчет периода полураспада линдана на стандартных горизонтах. На рис.1 представлены данные по расчетным значениям изменения периода полураспада линдана на различных горизонтах.

Приведенные данные свидетельствуют о наличии сложной вертикальной зависимости периода полураспада линдана. Вероятнее всего константа скорости реакции зависит не только от температуры, но и от других параметров морской среды.

Рисунок 1. Изменение периода полураспада линдана с глубиной

Принимая предположение о стационарности системы в пери­од 1977 – 1992 гг. и рассматривая море, в целом, как цепь последовательно со­единенных реакторов идеального смещения, выполняем численное интегрирование значений убыли концентраций как функции концентрации. Полученное интегральное значение, после учета объема моря в целом (5.4·1017 л) и продолжительности года, дает суммарный поток вещества ок. 400 т в год. Оценка поступления токсиканта, выполненная нами, имеет более высокое значение, чем в [1], что, вероятно, объясняется отсутствием данных о выпадении линдана с аэрозолями и низкой достоверностью количественных оценок его поступлении с речным стоком.

Выводы

1. Приведенные расчеты показывают наличие значительных запасов линдана в Черном море, основное количество которых приходится на глубоководную часть. Такое распределение токсиканта, учитывая увеличение периода полураспада до 80 лет, создает идеальные условия для его накопления в водной толще, причем, даже в случае полного запрета на применение линдана, глубинные воды Черного моря еще долгое время будут оставаться источником загрязнения, как поверхностных вод, так и атмосферных осадков.

2. Оценка поступления линдана (400 тонн в год) выполненная на основании данных экспедиционных наблюдений и расчетных значений вертикальной составляющей массопереноса, более полно учитывает выпадение токсиканта из атмосферы и его поступление с речным стоком.

Литература

1. Гидрология и гидрохимия морей. Т.IV. Черное море. Вып.3. Современное состояние загрязнения вод Черного моря.// Под ред. А.И.Симонова, А.И.Рябинина. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1993.-230с.

2. Гидрология и гидрохимия морей. Т.IV. Черное море. Вып.1. Гидрометеорологические условия.// Под ред. А.И.Симонова, Э.Н.Альтмана. С-Пб: Гидрометеоиздат, 1991.-429с.

3. Б.А.Скопинцев. Формирование современного химического состава вод Черного моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.–236с.

Источник: www.eco-mir.net

Экологическая экспертиза ©2011
Статьи Услуги Сертификация Прайс-лист Заказ on-line Контакты О компании
      Рейтинг@Mail.ru Наверх
купить мобил1 мобил1 интернет магазин автомасел