View
7
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
9. predavanje: Transport zagađujućih
supstanci (migracija POPs-a)
Hemodinamika zagađujućih supstanci
Transport polutanata između
delova životne sredine
Životna sredina se sastoji od sledećih sfera:
• Atmosfera
• Hidrosfera
• Pedosfera
• Litosfera
• Biosfera
Ovi delovi se mogu podeliti u poddelove –
npr. hidrosfera:
• okeani
• reke
• podzemne vode
• lednici
Transport polutanata u/kroz
delove životne sredine
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Kruženje – cirkulacija - ciklusi
Prirodni ciklusi u životnoj sredini
Prirodni ciklusi elemenata
• Ciklus ugljenika
• Ciklus azota
Ciklusi jedinjenja
• Geohemijski ciklus
• Biohemijski ciklus
Ciklusi u delovima životne sredine
• vodi
• zemljištu
Globalni antropogeni ciklus
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Ciklusi - transport
Mehanizmi transporta polutanata u životnoj sredini
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport polutanata
u životnoj sredini
Pollutant Water
Atmosphere
Soil
Biota
dry
an
d w
et d
ep
osi
tio
n
vola
tiliz
atio
n
bio
accu
mu
lati
on
rele
ase
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Raspodelu diktira fugasnost.Ravnoteža se tesko postiže.Benzin isparava sa površine, uticaj vetraHerbicid molinat na poplavljenim poljima
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Brzina disipacije molinata iz polja pirinča na 26°C prikazana:
(A)krivom disipacije
(B) kao zavisnost prvog reda. C0 je početna koncentracija a C koncentracija u vremenu t
(Soderquist i sar., 1977).
grafik funkcije ln(C0/C) u zavisnosti od vremena je prava linija čiji je nagibkonstanta brzine prvogreda k1
ln(C0/C) = k1t
t1/2 = ln 2/k1 = 0.693/k1
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Karakteristika grafika funkcije kinetike prvog reda je da vreme potrebno da polovina preostale hemikalije nestane na bilo kommestu, poznato kao vreme poluživota t1/2 ostaje konstantno.
• U našem primeru, polovina molinata se rasipe (pređe) iz vode u vazduh, sediment, i biotu u roku od 3 dana, narednih 25% se izgubi tokom sledećih 3 dana, 13% ostaje posle 9 dana, a daljesmanjivanje se vrši po jednačini.
• Provera pokazuje da je rasipanje molinata zaista blizu kineticiprvog reda.
• Kad molekuli molinata napuste površinu vode, oni bivaju odnesenivazdušnim strujama. Kretanje vazduha, vode i zemljištaneprekidno pomera ravnotežu hemikalija između delova životnesredine.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Modeli hemijskog transporta – najmanje 8 glavnih mehanizama
Mokro i suvo taloženje (A), isparljivost iz vode (B),
advekcija pare i čestica u vazduhu (C),
kretanje u rastvoru i na suspendovanim česticama (D), oticanje (E),
isparavanje sa biljaka i zemljišta (F), filtriranje kroz zemljište (G) i
kretanje podzemnim vodama (H).
Kao što se vidi na Slici, hemikalije se kreću sa površinskim vodama, prodiru u zemljište i podzemne vode, i prelaze u atmosferu i kreću se kroz nju.
Transport unutar jednog dela
životne sredine
Mehanizam transporta: 1. Molekulska difuzija
Prvi Fick-ov zakon difuzije:𝐽 = −𝐷
𝜕𝐶
𝜕𝑥Gde jeJ … fluks difuzije (količina supstance po jedinici površine i jedinici vremena, mol m-2 s-1)
D … koeficijent difuzije (difuznost) [dužina2 vreme−1], m2 s-1
C … koncentracija [količina supstance po jedinici zapremine], mol m-3
x … rastojanje koje su molekuli prešli (m)dC/dz predstavlja promenu koncentracije sa rastojanjem
𝜕𝐶
𝜕𝑡= 𝐷
𝜕2𝐶
𝜕𝑥2t … vreme (s)Ostali simboli kao iznad
• Spontani transport koji se odvija u pravcu: viša koncentracija ka nižoj koncentraciji
Drugi Fick-ov zakon difuzije:
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Ovaj izraz Fikovog zakona važi za difuziju samo u jednoj dimenziji, ali se može jednostavnoproširiti na realnije trodimenzionalne situacije
Mehanizam transporta: 1. Difuzija
Difuznost u vazduhu:
23131
21
75.1
3
11
10VVP
mmT
D
air
air
A
+
+
= − [cm2 s-1]
Gde je:T – temperatura [K]mair – prosečna molekulska masa vazduha [28.97 g mol-1]m – molekulska masa jedinjenja [g mol-1]P – pritisak gasovite faze [atm]Vair – prosečna molarna zapremina gasa u vazduhu [~ 20.1 cm3 mol-1]V – molarna zapremina jedinjenja [cm3 mol-1]
Transport unutar jednog dela
životne sredine
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Za mnoga jedinjenja:
Dm = 2.7 x 10-4/M0.71 cm2/s
gde je M molekuska masa.
Pošto je Dm obrnuto proporcionalan kvadratnom korenu molekulske
mase, Dm može biti izračunat donjom jednačinom kada su vrednosti za
slična jedinjenja poznata.
Dm za etilbenzen (e) je 0.81 x 10-5 na 20 °C, a M = 106.2;
Dm za butilbenzen (b), čija je M = 134.2, može biti izračunat sa tačnošću
od ±10% jednačinom :
Dmb/Dme = Me0.5/Mb
0.5
• Dmb = (0.81 x 10-5)(10.3/11.6) = 0.72 x 10-5
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Mehanizam transporta: 1. Difuzija
Difuznost u vodi:[cm2 s-1]
589.014.1
51026.13
VDW
=
−
Gde je: … viskoznost na datoj temperature [cPoise = 10-2.g.cm-1.s-1]V – molarna zapremina jedinjenja [cm3.mol-1]
Transport unutar jednog dela
životne sredine
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Turbulentna difuzija se uglavnom odnosi na mešanje.
• Ona se takođe pokorava Fikovom zakonu, ali je mnogo brža od
molekulske difuzije.
• U mirnoj vodi, Dm je obično oko 10-5 cm2/s
• U turbulentnoj vodi, koeficijent turbulentne difuzije Dt, koji je
veoma promenljiv, često može biti 1000 puta veći.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Mehanizam transporta: 2. Advekcija
Advektivni transport predstavlja kretanje određene količine supstance pod uticajemukupnog kretanja fluida (npr. rekom ili vazduhom)
𝐹𝑎𝑑𝑣 = 𝐶 ∙ 𝑣
gde jeFadv … fluks advekcije (količina supstance transportovane po jedinici površine i
vremena, mol m˗2 s˗1)C … koncentracija supstance [količina supstance po jedinici zapremine], mol m-3
V … brzina toka [m s-1]
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport unutar jedne sfere životne
sredine
Ako se pollutant rastvara u površinskoj vodi, njegov transport biće identičan transport vode.Polutanti koji se ne mešaju sa vodom potonuće na dno ili plutati na površini u zavisnostiod specifične težine polutanta
Transport within one compartment
Mehanizam transporta: 2. Advekcija
Ukoliko je brzina protoka konstanta, tada vreme advekcionog transporta tadv može biti izračunato kao:
Gde je L … distanca advekcije [m]V … brzina protoka [m.s-1]
Konvekcija se obično definiše kao ukupan transport koji se vrši i difuzijom i advekcijom.
𝒕𝒂𝒅𝒗 =𝑳
𝒗[ s ]
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport polutanata između vode i
vazduha
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Henrijev zakon i particioni koeficient H’ povezuju
koncentraciju polutanta u vodenom graničnom sloju sa
koncentracijom u atmosferskom graničnom sloju, koji se nalazi
iznad vodenog.
• Henrijev zakon opisuje ravnotežno stanje, ali ne govori ništa o
brzini isparavanja.
Transport polutanta iz vode dubine
Z u atmosferu
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
J = KL (Cw – Ca/H') (mol/cm2/s)
1/KL = 1/kl + 1/H'kg (h/cm)
KL = koeficijent ukupnog prenosa mase,
kl = koeficijent prenosa mase u tečnoj fazi,
kg = koeficijent prenosa mase u gasnoj fazi,
H’ = bezdimenzionalna Henrijeva konstanta.
Molekuli krećući se iz vode u vazduhnailaze na otpor ostalih molekula u obefaze.Moraju da prođu vodeni granični slojbrzinom kl cm/s, izađu sa površine, i kreću se kroz atmosferski granični sloj nabrzinom kg cm/s .Brzina kojom prelaze iz vode u vazduh se predstavlja koficientom transfera mase, KL.Ovi koeficienti su povezani jednačinomputem njihovih recipročnih vrednosti:
Fuks, J, iz vode u vazduh je povezan sa KL
jednačinom, gde su Ca i Cw koncentracije u vazduhu i vodi.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Pošto hemikalije isparavaju iz vode brzinom prvog reda (isključujučiadvekciju), njihovo vreme poluživota može da pruži važne informacije.
Ako je dubina vode Z (cm), koncentracija C u bilo kom vremenu t je povezana gornjom jednačinom sa početnom koncentracijom C0 a jednačinom 10 sa vremenom poluživota.
Brzina vetra, kretanje vode i temperatura utiču na isparavanje
Ova Slika nudi pogodan i praktičan način da se proceni brzina isparavanja koja zavisisamo od H’. Ako je H’<10-5 hemikalije su manje isparljiveod vode (H’ = 2.5 x 10-5 na 25°C) i postaćekoncentrovanije pošto voda isparava brže. Kada je H’ od 10-5 do 5 x 10-4, kg dominiratransportom i isparavanje je sporo. Kada je H’ između 5 x 10-4 i 5 x 10-2, i kg i kl
utiču i isparavanje je umereno. Kada je otpor vodene faze kontrolisan iznad5 x 10-2 isparavanje će biti brzo. Henrijevakonstanta kao mera isparljivosti hemikalijaiz vode
Henrijeva konstanta kao mera isparljivosti
hemikalija iz vode
Transport između delova životne
sredine
• Mokra depozicija gasova i čestica
• Depozicija gasova na površinu (zemljište, voda, vegetacija)
• Reemisija iz vode, zemljišta i biote
• Suva depozicija čestica
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Atmosferska depozicija
predstavlja transport supstanci iz vazduha u vodu i/ili zemljište usled:
• Mokre atmosferske depozicije:
– Nukleacioni skavendžing (čestice aerosola iniciraju nastanak čestica
oblaka, a kasnije i kapi kiše)
– Skavendžing u oblaku (rain-out)
• čestice (npr. unutar magle)
– Skavendžing snegom (sneg koji pada “uklanja" supstance koje se nalaze
u vazduhu)
– Precipitaciono čišćenje (skavendžing ispod oblaka) (wash-out)
• kišne kapi u sudaru sa česticama
• Suve atmosferske depozicije:
– Depozicija aersola nakon adsorpcije gasova na površini čestica
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Atmosferska depozicija
Atmosferski unos = Ukupan fluks = = (Suvo uklanjanje + Mokro uklanjanje) – (resuspenzija + volatilizacija)
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Mokaatmosferskadepozicija
Mokaatmosferskadepozicija
Suva atmosferskadepozicija
Atmosferska depozicija
Fazna distribucija semivolatilnih polutanata
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport polutanta na česticama
• Hemikalije se ransportuju na ili u suspendovanim česticama.
• Mogu putovati kilometima adsorbovane na površinu čestica ili
apsorbovane u poroznom matriksu.
• Čestice se javljaju u širokom opsegu veličina, od glina sa prečnikom
od <1 µm do mulja i finog peska sa prečnikom od 1-200 µm i
konačno do grubog peska sa prečnikom do 1 mm ili više.
• Pošto brzina kojom se čestice sležu, vs, varira sa kvadratom njihovih
prečnika r samo manje čestice putuju veoma daleko.
• vs = 0.22 gr2(dp/dw – 1)/ηk = 344 r2
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Gustina čestica, dp, je prosečno 2.6 g/cm3; gustina vode gw je blizu
1.0 g/cm3; kinematička viskoznost vode ηk (viskoznost podeljena
gustinom na istoj temperaturi) je 0.0101 cm2/s na 20°C; i
gravitaciono ubrzanje g je blizu 980 cm/s2.
• Prema tome čestice peska sa prečnikom 200 µm će pasti 1 m za 29 s
pri temperaturi vode od 20 °C, dok će čestice gline prečnika 1.0 µm
padati 1.17 miliona sekundi (13.5 dana) duž iste distance.
• U stvari, zbog prečnika koji je mali, turbulencija a čak i Braunovo
kretanje može zadržati glinu suspendovanu neograničeno dugo.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Viskoznost je važna u kretanju vode i difuziji rastvorene supstance
kao i u taloženju i disperziji čestica nošenih vodom.
• Predstavlja otpor protoka fluida, i njena mera je puaz, 1 din/cm2 ili 1
g/cm/s. centipuaz (cp) je najzastupljenija jedinica i jednaka je 0.01
puaz ili 1 mPa s.
• Viskoznost vodenih rastvora i organskih i neorganskih jedinjenja
povećava se sa povećanjem molekulske mase i polarnošću, a opada
sa povećanjem temperature.
• Apsolutna viskoznost čiste vode je 0.89 cp na 25 °C (1.00 cp na 20
°C), dok je viskoznost 35 ‰ morske vode 0.96 cp, što znači da je
morska voda ''gušća '' i da će suspendovane čestice tonuti
sporije nego u slatkoj vodi.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Atmosferska depozicija
• Rain-out (skavendžing u oblaku), wash-out (skavendžing ispodoblaka) i depozicija: jednosmerni advektivni proces transporta.
• Adsorpcija gasa na površini zemljišta/apsorpcija u vodi: reverzibilniprocesi, smer zavisi od realnih uslova (fugasnost jedinjenja u obefaze na konkretnom mestu)
Fugasnost: parcijalni pritisak kod idealnih gasova: 𝒇𝑨 = 𝑨 ∙ 𝒙𝑨 ∙ 𝑷
gde je:
fA … fugasnost jedinjenja A
A … koeficijent fugasnosti jedinjenja A
xA … molarna frakcija jedinjenja A u smeši
P … ukupni pritisak
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Suva atmosferska depozicija
Brzina depozicije vd je obrnuto proporcionalna zbiru tri različita
otpora (analogno prolasku električne struje)
𝑣𝑑 =1
𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 + 𝑅𝑐
Gde je:Ra = atmosferski otporRb = otpor laminarnog slojaRc = otpor površinskog sloja
Ra , Rb – zavise od stabilnosti atmosfereRc – zavisi od hemijskog sastava i fizičke strukture
površine recipijenta i deponovanog materijala
[m.s-1]
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Model otpornika kod suve
atmosferske depozicije
• Aerodinamički otpor (Ra) - wholly determined by atmospheric properties (predominantly turbulent exchange)
• Otpor laminarnih granica (Rb) accounts for pollutant transfer in the vicinity of receptor surfaces which is affected by the molecular diffusivity
• Otpor zastora ili površine (Rc) combines the consequences of all uptake processes involving individual elements of the surface into a single number that is characteristic of the pollutant in question and the surface at the site under consideration
• Gravitaciono sedimentacioni factor (Vg) is needed for larger (more dense) particles where the settling velocity is not negligible. Vg is a function of the particulate density and diameter.
𝑣𝑑,𝑡𝑜𝑡 =1
𝑅𝑎 + 𝑅𝑏 + 𝑅𝑐 + 𝑅𝑎𝑅𝑏𝑉𝑔+ 𝑉𝑔
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Suva atmosferska depozicija
Fluks suve depozicije Fsd može se izraziti kao:
𝐹𝑠𝑑 = 𝑣𝑑 ∙ 𝐴 ∙ 𝐶𝐴 ∙ 𝐹𝑅𝐴
Gde je:vd … brzina depozicije [m.s-1]A … površina dodirne površine vazduha/vode ili vazduha/zemljišta [m2]CA … atmosferska koncentracija jedinjenja A [mol.m-3]FRa … frakcija jedinjenja A asosovanog sa aerosolom
[mol.s-1]
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Mokra atmosferska depozicija
– Precipitacioni skavendžing (bellow-cloud scavenging)
• kapi kiše se sudaraju sa česticama
– In-cloud scavenging
• čestice aerosola se sudaraju sa vodenim kapima u oblacim
(npr. unutar magle)
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Mokra atmosferska depozicija
• Fluks mokre atmosferske depozicije Fmd može se opisati sledećom
jednačinom:
𝑭𝒎𝒅 = ∙ 𝑨 ∙ 𝒛𝑨 ∙ 𝑪𝑨 [mol.s-1]
where: … ukupni skavendžing koeficijent [s-1]A … površina dodirne površine vazduha/vode ili vazduha/zemljišta [m2]zA … visina sloja vazduha [m]CA … atmosferska koncentracija jedinjenja A [mol.m-3]
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Sedimentacija
• Predstavlja tendenciju čestica u suspenziji da se talože, sedimentiraju
iz fluida pod dejstvom gravitacije
• Transportni mehanizam čestica u vodenom telu
Sedimentacioni transportni mehanizmi:
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Re-suspendovanje
Mogući putevi polutanata nakon re-suspendovanja
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport POPs-a kroz životn
sredinu
Zajednička svojstva perzistentnih organskih zagađujućih materija:1. perzistentnost:- otpornost na hemijsku, biohemijsku, fotohemijsku degradaciju - degradacija u životnoj sredini je spora ili praktično zanemarljiva.- sposobnost da ostane u životnoj sredini godinama.2. (Bio) akumulativne supstance:- akumulacija u abiotskom okruženju (interakcija sa organskom materijom u zemljištu i sedimentima)- akumulacija u masnim tkivima živih organizama (biokoncentracija, bioakumulacija)3. Toksičnost:- negativan uticaj na žive organizme u maloj koncetraciji- sposobnost transformacije u jedinjenja koja pokazuju toksične efekte4. Sposobnost transporta na velike udaljenosti:- Fizičke osobine jedinjenja5. Proizvodnja u značajnim količinama
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• 127 zemalja obuhvaćeno “Štokholmskom konvencijom"
• 2001. godine odlučeno je da se zabrani ili ograniči upotreba 12 vrsta
POPs-a, podeljenih u tri kategorije.
• Njihova specifična imena:
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• S obzirom da je “Štokholmska konvencija" stupila na snagu 2004.
godine, svaka zemlja potpisnica ima obavezu da kontroliše i
smanjuje pomenutih 12 vrsta POPs-a (nazvani “dirty dozen").
• Poslednjih godina, otkrivaju se nove zagađujuće supstance, kao
bromovani usporivači gorenja, perfluoro jedinjenja itd.
• Na Štokholmskoj konvenciji održanoj 2009. godine u Ženevi,
odlučeno je da se u Konvenciju doda još devet vrsta novih hemijskih
supstanci: perfluorooktan sulfonska kiselina i njene soli,
perfluorooktan sulfonil fluorid, komercijalni pentabromodifenil,
difenil etar, oktabromodifenil etar, hlordekon, lindan,
pentahlorobenzen, α-BHC (benzen heksahlorid (BHC)), β-BHC i
heksabromodifenil.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
POPs u životnoj sredini
Fizičko-hemijska svojstva organskih polutanata
relevantna za njihovu distribuciju u životnoj sredini
Svojstvo Svojstvo
Molekulska masa Napon pare
Struktura Henrijeva konstanta
Polarnost Kvoda/vazduh
Reaktivnost Kčestica/vazduh
Rastvorljivost u vodi Kčestica/voda
Rastvorljivost u lipidima Kvoda/zemljište
KOW distribucioni koeficijent BCF (Biokoncentracioni faktor)
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Dugodometni atmosferski transport
POPs jedinjenja
Klasifikacija POPs jedinjenja na osnovu mehanizma dugodometnog transporta:
1. Single-hop jedinjenja: • Neispraljiva,
• U vodi nerastvorna,
• Transportuju se česticama u
vazduhu i vodi.
• Jedinjenje se emituje u atnosferu,
transportuje i podleže depoziciji
na površinu tla i nikada se ne
vraća ponovo u atmosferu
O
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Br
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Dugodometni atmosferski transport
POPs jedinjenja
Klasifikacija POPs jedinjenja na osnovu mehanizma dugodometnog transporta:
2. Multi-hop jedinjenja: • Srednje isparljiva, distribuiraju se
između gasovite i kondenzovane
faze
• Jedinjenje ponovo ulazi u
atmosferu nakon inicijalne
depozicije na površinu tla, može
da putuje na veća udaljenje tokom
subsekventnih višestrukih
atmosferskih “skokova”; zove se
još i “efekat skakavca”
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Dugodometni atmosferski transport
POPs jedinjenja
Klasifikacija POPs jedinjenja na osnovu mehanizma dugodometnog transporta:
3. Non-hop jedinjenja: • Jedinjenja relativno rastvorna u
vodi
• Glavni Dugodometni transport je
kroz vodu
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Migracioni procesi POPs
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Globalna destilacija POPs
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport kroz zemljište
• U zemljištu postoji:
• Nezasićena zona, šupljine ili pore između čestica
predstavljaju 20-40% ukupne zapremine zemljišta i obično su
popunjene vodom i vazduhom.
• Ispod toga leži zasićena zona, obično sastavljena od peska i
šljunka čije su šupljine kompletno ispunjene vodom.
• Još dublje je nepropusni sloj.
• Polutanti se kreću kroz nezasićenu zonu po najmanje tri
mehanizma: u rastvoru, kao para i adsorbovane na čvrstim
česticama.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Vertikalno i bočno filtriranje vodenih
rastvora, verovatno najčešći mehanizam
transporta
• Često primoran pritiskom kiše ili vode za
navodnjavanje, rastvor filtriran zemljištem je
u bliskom kontaktu sa adsorbujućom
površinom, i ovakva forma hromatografije
rezultira odvajanjem rastvorenih supstanci u
zavisnosti od njihovih adsorbcionih
koeficienata.
• Distanca luženja, relativno rastojanje
koje polutant pređe, je obrnuto
proporcionalna koeficijentu raspodele za
zemljište, Kd
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Odnos distance luženja i
koeficienta raspodele na
zemljište Kd za nekoliko
pesticida (McCall i sar.
1981).
• Hidrofobne hemikalije kao što je DDT, koje imaju veoma visok
Kd ili Koc, ostaju skoro na površini zemljišta, dok druge
migriraju proporcionalno dublje.
• Prvenstveno zbog karboksilnih grupa svoje organske frakcije,
ukupno naelektrisanje zemljišta je negativno, tako da se
anjonske supstance kao što su kiseli herbicidi ne vezuju i
putuju gotovo nesmetano, dok se katjoni kao što je parakvat
čvrsto vezuju za čestice.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Relativna pokretljivost hemikalija često se meri u laboratoriji
tako što se propušta rastvor kroz vertikalnu kolonu napunjenu
zemljištem određenog sastava i detektuje se koliko su prešle
hemikaliije u trenutku kada izađe prva kap vode ili se meri
vreme potrebno da hemikalija prođe kroz kolonu u odnosu na
vreme druge supstance poznate pokretljivosti.
• Međutim, još uobičajenija metoda je tankoslojna
hromatografija kada se pločica oblaže zemljištem, nanese
hemikalija na početnu tačku na pločici, i stavi pločica u vodu
koja se kreće kapilarnim silama uz površinu pločice, i detektuje
koliko je hemikalija migrirala
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
• Isparljive hemikalije migriraju u obliku pare kroz pore zemljišta.
• Ovo je glavni način migracije hemikalija koje pokazuju visok napon
pare i relativno slabu adsorpciju, kao što su metilbromid i
etilendibromid.
• Čak i u nezasićenoj zoni, voda konkuriše za sorpciona mesta, a
adsorbovane hemikalije mogu biti raseljene velikim viškom vode
usled kiše ili navodnjavanja.
• Na primer, analiza trifluralina (koji je inkorporiran u zemljište) u
atmosferi iznad tretirane oblasti pokazala je niske nivoe, ali odmah
nakon kratkotrajne kiše koncentracija je povećana 500 puta pošto je
herbicid bio isteran iz zemljišta (Soderquist i sar., 1975).
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Transport podzemnim vodama
• Prodiranje polutanata kroz površinu zemljišta i nezasićenu
zonu u podzemne vode smatralo malo verovatnim.
• migracija često veoma spora
• Jedan od prvih znakova ovog problema je bilo detektovanje
veoma isparljivog i toksičnog insekticida aldikarba u plitkim
podzemnim vodama, gde je verovatno prodro u vidu pare kroz
peskovito zemljište.
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Pesticidi i druge hemikalije se sada rutinski otkrivaju u podzemnim vodama iz bunaraOne uglavnom koje pokazuju visoke H' i niske Koc.
Literatura
• E. Mehmetli, B. Koumanova: The Fate of Persistent Organic Pollutants in the Environment. Springer 2008
• S. Harrad: Persistent Organic Pollutants. John Wiley & Sons, 2010, ISBN 978-1-40-51693-0
• R. Lohmann, K. Breivik, J. Dachs and D. Muir: Global fate of POPs: Current and future research directions. Environmental Pollution 150/1 (2007) 150-165
• M. Scheringer: Long-Range Transport of Organic Chemicals in the Environment. Environmental Toxicology and Chemistry 28/4 (2009) 677-690
• B. Xing, N. Senesi, P. Ming Huang: Biophysico-Chemical Processes of Anthropogenic Organic Compounds in Environmental Systems. Wiley 2011, ISBN 978-0-470-53963-7 (cloth), 978-0-470-94447-9 (e-Book), 978-0-470-94446-2 (e-PDF)
Hemodinamika zagađujućih supstanci - T. Anđelković
Recommended