Šesnaesto predavanje

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

Advekcija Difuzija Bočno, uspravno i podužno

mešanje Promet zagađenja u

estuarijumima Promet zagađenja u

morima i jezerima Promet zagađenja u

podzemnim vodama

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

definiše razliku izmeđuadvekcije i difuzije

predvidi prometzagađujućih supstanci uzavisnosti od njihovihsvojstava, kao otransportnog medijuma

Advekcija Difuzija Bočno, uspravno i podužno

mešanje Promet zagađenja u

estuarijumima Promet zagađenja u

morima i jezerima Promet zagađenja u

podzemnim vodama

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

definiše razliku izmeđuadvekcije i difuzije

predvidi prometzagađujućih supstanci uzavisnosti od njihovihsvojstava, kao otransportnog medijuma

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 2

Promet materija u vodi se odvija usled:▪ advekcije – kretanje materije uzrokovano kretanjem vodene

mase,▪ mešanja ili difuzije – kretanje materije usled kretanja vode u

manjim razmerama (Braunovo kretanje) sa težnjom kapostizanju uniformnog sastava (ne uključuje ukupni transportvode).

Kombinovani efekat advekcije i difuzije je poznat kaodisperzija, kada dolazi do raspoređivanja materije uširem vodenom području.

Iako je ovaj fenomen lako razumeti kvalitativno,kvantitativno ga je veoma teško opisati.

Promet materija u vodi se odvija usled:▪ advekcije – kretanje materije uzrokovano kretanjem vodene

mase,▪ mešanja ili difuzije – kretanje materije usled kretanja vode u

manjim razmerama (Braunovo kretanje) sa težnjom kapostizanju uniformnog sastava (ne uključuje ukupni transportvode).

Kombinovani efekat advekcije i difuzije je poznat kaodisperzija, kada dolazi do raspoređivanja materije uširem vodenom području.

Iako je ovaj fenomen lako razumeti kvalitativno,kvantitativno ga je veoma teško opisati.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 3

ADVEKCIJA – prenos horizontalnim kretanjem. Podrazumeva kretanje vazdušnom masom u atmosferi ili

vodenom masom. Polutant je nošen brzinom kretanja vazduha ili vode. U slučaju da polutant prelazi iz jedna faze u drugu (npr.

aerosoli ili čestične materije u vodu) tada se menja smernjegovog kretanja.

ADVEKCIJA – prenos horizontalnim kretanjem. Podrazumeva kretanje vazdušnom masom u atmosferi ili

vodenom masom. Polutant je nošen brzinom kretanja vazduha ili vode. U slučaju da polutant prelazi iz jedna faze u drugu (npr.

aerosoli ili čestične materije u vodu) tada se menja smernjegovog kretanja.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 4

vA = Q*C vA - brzina advekcije (masa/vreme) Q = brzina protoka medijuma advekcije (m3/h) C = koncentracija materije u medijumu (mg/m3)

Šta prouzorkuje difuziju? Termalna difuzija, Difuzija duž koncentracionog gradijenta.

D – difuzioni koeficijent za određenu materiju uodređenom medijumu (m2/s);

Koncentracioni gradijent u pravcu difuzije;

A – površina kroz koju se odvija difuzija.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 5

Ay

cD Dv

D – difuzioni koeficijent za određenu materiju uodređenom medijumu (m2/s);

Koncentracioni gradijent u pravcu difuzije;

A – površina kroz koju se odvija difuzija.

Difuzioni koeficijent je reda veličine 10-5 m2/s u vazduhu i 10-9

m2/s u vodi. Difuzioni koeficijenti zavise od hemijskih osobina itemperature. Veći molekuli imaju manje difuzione koeficijente;na višim temperaturama difuzioni koeficijenti su veći.

y

c

Postoje tri vrste mešanja: Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se neki

polutant rasprostire sa jedne obale na drugu. Uspravno (vertikalno) mešanje određuje domet

raslojavanja (stratifikacije) unete materije po slojevimavodene mase. Podužno (longitudinalno) mešanje određuje brzinu

kojom se neki polutant kreće nizvodno.

Postoje tri vrste mešanja: Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se neki

polutant rasprostire sa jedne obale na drugu. Uspravno (vertikalno) mešanje određuje domet

raslojavanja (stratifikacije) unete materije po slojevimavodene mase. Podužno (longitudinalno) mešanje određuje brzinu

kojom se neki polutant kreće nizvodno.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 6

Turbulencija vode određuje sve tri vrste mešanja.

Turbulencija zavisi od:▪ protoka vode,▪ nagiba rečnog korita,▪ dubine vode,▪ konfiguracije rečnog dna i obala,▪ vetra,▪ temperature.

Turbulencija vode određuje sve tri vrste mešanja.

Turbulencija zavisi od:▪ protoka vode,▪ nagiba rečnog korita,▪ dubine vode,▪ konfiguracije rečnog dna i obala,▪ vetra,▪ temperature.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 7

Brzo bočno mešanje – polutant brzo difunduje u celu masuvode.

Sporo bočno mešanje (široke, duboke i spore reke) – polutantse razvlači duž jedne obale sa malim uticajem na ceo tok.Kaptažni objekti se postavljaju na manje zagađenoj rečnojobali.

Kako se može odrediti mesto ispuštanja polutanata u reku, ada ne dođe do zagađenja obale (Nesmejanov)?

Brzo bočno mešanje – polutant brzo difunduje u celu masuvode.

Sporo bočno mešanje (široke, duboke i spore reke) – polutantse razvlači duž jedne obale sa malim uticajem na ceo tok.Kaptažni objekti se postavljaju na manje zagađenoj rečnojobali.

Kako se može odrediti mesto ispuštanja polutanata u reku, ada ne dođe do zagađenja obale (Nesmejanov)?

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 8

nvh

qL

L – rastojanje od obale do mesta ispuštanjazagađenja (m)

q- protok zagađenja (m3/s)h – dubina reke na mestu ispuštanja (m)v – brzina reke (m/s)n – faktor razblaživanja

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočno mešanje, jer jeodnos dubine prema širini reke mali.

Podužno mešanje utiče na prenos zagađenja nizvodno i nabrzinu smanjenja zagađenja pomoću faktora prirodnogprečišćavanja površinskih tokova.

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočno mešanje, jer jeodnos dubine prema širini reke mali.

Podužno mešanje utiče na prenos zagađenja nizvodno i nabrzinu smanjenja zagađenja pomoću faktora prirodnogprečišćavanja površinskih tokova.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 9

Estuarijum je mesto mešanja rečne sa morskom vodom. Bočasta ili slankasta voda.

Prometa zagađenja u estuarijumu je određen: plimom i osekom, razlikom u gustini slatke, morske i otpadne vode, koagulacijom i flokulacijom uzrokovanom slanom vodom, konfiguracijom obala i dna estuarijuma, vetrom.

Estuarijum je mesto mešanja rečne sa morskom vodom. Bočasta ili slankasta voda.

Prometa zagađenja u estuarijumu je određen: plimom i osekom, razlikom u gustini slatke, morske i otpadne vode, koagulacijom i flokulacijom uzrokovanom slanom vodom, konfiguracijom obala i dna estuarijuma, vetrom.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 10

Pozitivna ušća – postoji značajno razblaživanje morske vodeslatkom (velika reka se uliva u more).

Obrnuta ušća – gubici usled isparavanja nadmašuju unetekoličine slatke vode, pa je voda u zoni ušća slanija od morskevode, koja za vreme plime nadolazi.

Neutralna – ni doticaj slatke vode ni isparavanje nepredstavljaju dominantne procese.

Radioaktivni traseri.

Pozitivna ušća – postoji značajno razblaživanje morske vodeslatkom (velika reka se uliva u more).

Obrnuta ušća – gubici usled isparavanja nadmašuju unetekoličine slatke vode, pa je voda u zoni ušća slanija od morskevode, koja za vreme plime nadolazi.

Neutralna – ni doticaj slatke vode ni isparavanje nepredstavljaju dominantne procese.

Radioaktivni traseri.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 11

Početno zagađenje prouzrokovano delovanjem zagađivačaispuštenim u mlazu difuzerima (ukoliko postoji raslojavanjevode, zagađenje može da se prostire samo na određenojdubini).

Kasnije zagađenje usled morskih struja

Početno zagađenje prouzrokovano delovanjem zagađivačaispuštenim u mlazu difuzerima (ukoliko postoji raslojavanjevode, zagađenje može da se prostire samo na određenojdubini).

Kasnije zagađenje usled morskih struja

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 12

Specifičnosti kretanja podzemnih voda: kreće se laminarnim strujanjem, nema turbulentnog kretanja, brzina je veoma mala (3 m/god, tj. u krupnozrnom

materijalu 1 km/god). Posledica: zagađenje uneto u zemljište može da ne zagađuje

podzemnu vodu na relativno bliskom mestu, zagađenje je dugo lokalizovano na tom mestu.

Specifičnosti kretanja podzemnih voda: kreće se laminarnim strujanjem, nema turbulentnog kretanja, brzina je veoma mala (3 m/god, tj. u krupnozrnom

materijalu 1 km/god). Posledica: zagađenje uneto u zemljište može da ne zagađuje

podzemnu vodu na relativno bliskom mestu, zagađenje je dugo lokalizovano na tom mestu.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 13

Podzemne vode su vode koje se nalaze u prostoru pora ifraktura stena i minerala ispod površine Zemlje. Potiče odkišnice i otopljenog snega, a vraća se na površinu prekopovršinskih potoka, jezera i okeana.

Čine oko 0,5 % svih voda na Zemlji, odnosno 35 puta je većakoličina nego vode jezera i potoka. Zapremina vode jeekvivalentna 55 m debelom sloju koji se proteže ispod celepovršine Zemlje.

Obično se javljaju na dubinama do 750 m.

Podzemne vode su vode koje se nalaze u prostoru pora ifraktura stena i minerala ispod površine Zemlje. Potiče odkišnice i otopljenog snega, a vraća se na površinu prekopovršinskih potoka, jezera i okeana.

Čine oko 0,5 % svih voda na Zemlji, odnosno 35 puta je većakoličina nego vode jezera i potoka. Zapremina vode jeekvivalentna 55 m debelom sloju koji se proteže ispod celepovršine Zemlje.

Obično se javljaju na dubinama do 750 m.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 14

Kiša prvo prolazi kroz pore zemljištakoje su ispunjene vazduhom -nezasićena zona ili zona aeracije.Zatim, prolazi kroz zonu u kojoj supore ispunjene vodom – zasićenazona. Vrh zasićene zone, tj. površinaispod koje su sve pore ispunjenevodom se zove nivo podzemnihvoda (water table).Tokom suvih perioda, nivopodzemnih voda se spušta, a tokomvlažnih perioda nivo se podiže.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 15

Kiša prvo prolazi kroz pore zemljištakoje su ispunjene vazduhom -nezasićena zona ili zona aeracije.Zatim, prolazi kroz zonu u kojoj supore ispunjene vodom – zasićenazona. Vrh zasićene zone, tj. površinaispod koje su sve pore ispunjenevodom se zove nivo podzemnihvoda (water table).Tokom suvih perioda, nivopodzemnih voda se spušta, a tokomvlažnih perioda nivo se podiže.

Brzina kretanja uglavnom manja od kretanja površinskih voda.Podzemna voda se pre svega kreće naniže pod dejstvom gravitacije. Ali, onatakođe može da se kreće i naviše, jer se kreće iz oblasti većeg u oblast manjegpritiska, kao što se može videti ilustrovano u eksperimentu na slici. Isto sedešava i ispod površine Zemlje: pritisak koji je veći ispod planina gura vodu kaoblasti nižeg pritiska – ispod kotilina i dolina.Brzina kojom se kreće podzemna voda zavisi od dve osobine stenskogmaterijala: poroznosti i permeabilnosti.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 16

Brzina kretanja uglavnom manja od kretanja površinskih voda.Podzemna voda se pre svega kreće naniže pod dejstvom gravitacije. Ali, onatakođe može da se kreće i naviše, jer se kreće iz oblasti većeg u oblast manjegpritiska, kao što se može videti ilustrovano u eksperimentu na slici. Isto sedešava i ispod površine Zemlje: pritisak koji je veći ispod planina gura vodu kaoblasti nižeg pritiska – ispod kotilina i dolina.Brzina kojom se kreće podzemna voda zavisi od dve osobine stenskogmaterijala: poroznosti i permeabilnosti.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 17

Fabrike i podzemni rezervoari predstavljaju izvore zagađenjapodzemnih voda. Kada rezervoar sa tečnošću koja se rastvara uvodi iscuri, voda se kreće naniže sve do nivoa podzemnih voda.Tada se rastvara u podzemnoj vodi. Ovi polutanti se kreću zajednosa podzemnom vodom. Mogu da zagade bunare i površinskuvodu.

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 18

Ukoliko je tečnost koja je procurila manje gustine od vode, ona pluta na površininivoa podzemne vode. Nešto od polutanta će ispariti i kretaće se naviše kapovršini u obliku pare. Jedan deo će se rastvoriti i kretati sa podzemnom vodom.Ukoliko materija nije mnogo rastvorna u vodi, veći deo tečnosti će plutati napovršini podzemne vode i kretaće se sa podzemnom vodom.Tečnosti koje su gušće od vode će potonuti sve dok ne dosegnu vodonepropusniplato (akvitard). Tada se ona kreće po površini vodonepropusnog platoa zajednosa podzemnom vodom.

19Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Kada je polutant nošen brzinom kretanjavazduha ili vode, proces se zove difuzija.

Tačno Netačno

Kada je polutant nošen brzinom kretanjavazduha ili vode, proces se zove difuzija.

Tačno Netačno

20Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Difuzioni koeficijent je veći za vazduh nego zavodu.

Tačno Netačno

Difuzioni koeficijent je veći za vazduh nego zavodu.

Tačno Netačno

21Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

U reku je prosuta veća količina pentana i 1-butanola. Koja supstanca će se više rastvoritiu vodi?

pentana 1-butanol

U reku je prosuta veća količina pentana i 1-butanola. Koja supstanca će se više rastvoritiu vodi?

pentana 1-butanol

22Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinukojom se neki polutant rasprostire sa jedneobale na drugu

Tačno Netačno

Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinukojom se neki polutant rasprostire sa jedneobale na drugu

Tačno Netačno

23Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočnomešanje, jer je odnos dubine prema širini rekemali.

Tačno Netačno

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočnomešanje, jer je odnos dubine prema širini rekemali.

Tačno Netačno

24Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Obrnuta ušća su ušća kod kojih je voda u zoniušća slanija od morske vode.

Tačno Netačno

Obrnuta ušća su ušća kod kojih je voda u zoniušća slanija od morske vode.

Tačno Netačno

25Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Nivo podzemnih voda je površina ispod koje susve pore zemljišta ispunjene vodom.

Tačno Netačno

Nivo podzemnih voda je površina ispod koje susve pore zemljišta ispunjene vodom.

Tačno Netačno

26Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Tokom suvih perioda, nivo podzemnih voda sepodiže.

Tačno Netačno

Tokom suvih perioda, nivo podzemnih voda sepodiže.

Tačno Netačno

27Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Podzemna voda se kreće naniže pod dejstvomgravitacije, i naviše iz oblasti većeg u oblastmanjeg pritiska.

Tačno Netačno

Podzemna voda se kreće naniže pod dejstvomgravitacije, i naviše iz oblasti većeg u oblastmanjeg pritiska.

Tačno Netačno

28Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Ukoliko je tečnost koja je procurila u zemljištemanje gustine od vode, ona pada na površinuakvitarda.

Tačno Netačno

Ukoliko je tečnost koja je procurila u zemljištemanje gustine od vode, ona pada na površinuakvitarda.

Tačno Netačno

29Hemija životne sredine I (T. Anđelković)