- •Введение Предмет и задачи химии окружающей среды
- •Происхождение и эволюция Земли
- •Образование земной коры и атмосферы
- •Эволюция атмосферы и происхождение жизни
- •Гидросфера
- •Глава 1. Физико-химические процессы в атмосфере
- •1.1. Состав атмосферы
- •1.2. Микрокомпонентные примеси в атмосфере
- •Время пребывания следов газов в естественной атмосфере
- •1.2.1. Геохимические источники
- •1.2.2. Биологические источники.
- •1.2.3. Антропогенные источники
- •Содержание основных компонентов выхлопов двигателей внутреннего сгорания (двс)
- •1.3 Смоги
- •1.4. Радиоактивное загрязнение атмосферы
- •Основные радиоактивные изотопы, обнаруживаемые в атмосфере после ядерного взрыва
- •1.5. Озоновый защитный слой
- •1.5.1. Механизмы разрушения озона
- •1.6. «Парниковый эффект»
- •Глава 2. Физико-химические процессы в литосфере
- •2.1. Состав и строение литосферы
- •2.2. Процессы выветривания
- •2.3. Почвы. Химический состав, свойства, загрязнение
- •2.3.1. Общие для большинства почв реакции
- •2.3.2. Катионный обмен
- •2.3.3. Потенциальная кислотность почв
- •2.3.4. Щелочность почв
- •2.3.5. Окислительно-восстановительные режимы
- •2.3.6. Гумификация
- •2.3.7. Химическое загрязнение и охрана почв
- •Глава 3. Физико-химические процессы в гидросфере
- •3.1. Пресные воды подземной гидросферы
- •3.2. Химия пресных поверхностных вод
- •3.2.1. Химия воды и режимы выветривания
- •3.2.2. Растворенные твердые вещества пресных вод
- •3.23. Биологические процессы
- •3.2.4. Диаграммы Eh-pH
- •3.2.5. Питательные вещества и эвтрофикация
- •3.3. Кислотные осадки
- •3.4. Океаны
- •3.5. Процессы в дельтах и эстуариях
- •Глава 4. Особенности распространения, трансформации и накопления загрязняющих веществ в окружающей среде
- •4.1. Изменения веществ в окружающем среде
- •4.1.1. Изменения во времени
- •4.1.2. Пространственные изменения
- •4.1.3. Распространение в окружающей среде
- •4.2. Перенос между различными средами
- •4.2.1. Перенос почва — вода
- •4.2.2 Перенос вода — воздух
- •4.23. Перенос почва -—воздух
- •4.2.4. Поступление и накопление в живых организмах
- •4.2.5. Географический и биотический перенос
- •4.3. Геохимические барьеры
- •4.4. Круговороты макроэлементов
- •Вещества, попавшие в окружающую среду исключительно в результате.Человеческой деятельности
- •4.4.1. Углерод
- •Атмосфера
- •4.4.2. Азот
- •Белок Аммонификация Фотосинтез
- •4.4.3. Фосфор
- •4.4.4. Сера
- •4.5. Круговороты второстепенных элементов
- •4.5.1. Галогены
- •Соединения хлора
- •Соединения йода
- •Соединения брома
- •Соединения фтора
- •4.5.2. Тяжелые металлы
- •Атмосфера
- •Биомасса
- •Общий запас
- •Общий запас
- •Стронций
4.2.2 Перенос вода — воздух
Переход вещества в природных условиях из водного раствора в атмосферу называют летучестью; этот процесс осуществляется в результате диффузии, обратный перенос называют сухим осаждением в воду.
Скоростью улетучивания называют поток массы вещества, проходящий через границу вода — воздух. Она определяется как количество вещества, проходящее через единицу площади в единицу времени. Эта скорость пропорциональна разности концентраций соответствующего вещества в обеих фазах.
F=KΔС, (4.4)
где F —поток вещества, выраженный в единицах массы за единицу времени на единицу площади; ΔС — разность концентраций вещества в воде и газовой фазе. Коэффициент пропорциональности К называют общей скоростью переноса, он имеет размерность скорости, например м/с или см/ч. Если обозначить исходную концентрацию вещества в воде Со, а начальную концентрацию в воздухе принять равной нулю, то концентрация в водном растворе экспоненциально уменьшается во времени в соответствии с кинетическим уравнением реакции 1-го порядка
С = Со* ехр(- t*K/L) (4.5)
где L — глубина относительно поверхности воды; t — время.
Концентрация в газовой фазе вещества заведомо значительно ниже, чем в водной фазе, это практически всегда имеет место в открытых системах окружающей среды.
Величину, обратную скорости общего переноса К, называют сопротивлением общего переноса R; оно представляет собой сумму всех сопротивлений процесса переноса вещества через поверхность раздела фаз. Сопротивление жидкой фазы r1 является обратной величиной по отношению к скорости переноса в жидкой фазе k1:
r1= 1/ k1 (4.6)
Сопротивление газовой фазы равно
R*T
rg= ------------
kg*H (4.7)
где R — универсальная газовая постоянная; Т —абсолютная температура; kg — скорость переноса в газовой фазе; Н — константа Генри.
Таким образом, скорость общего переноса К равна
R*T
К = [ 1/ k1 + ------------]-1
kg*H (4.8)
Константа Генри определяется как отношение концентраций в газовой и водной фазах и является безразмерной величиной.
Скорости переноса k1 и kg зависят от внешних условий окружающей среды, особенно от скорости ветра и турбулизации воды, а k1 — также и от температуры. Их зависимость от свойств вещества сводится главным образом, как и в случае диффузии, к зависимости от молекулярной массы и молярного объема. Так как эти величины для органических соединений редко отличаются более чем на несколько порядков, зависимость скорости переноса от свойств вещества резко ограниченна.
Наряду с летучестью веществ из воды и сухого осаждения из атмосферы в воду существуют еще и другие пути для материального обмена между водой и воздухом, - например, разбрызгивание ветром воды в море, влажное осаждение и удаление из атмосферы с дождем. Доля таких путей переноса в общем обмене химическими веществами между водными бассейнами и атмосферой зависит от географического положения и климатических условий, а также от физико-химических свойств этих веществ.