Экология СПРАВОЧНИК

До сих пор описывая происходящие в биопленке процессы, мы пользовались такими упрощенными приближениями, что могли решать все уравнения в аналитическом виде, просто пренебрегая отношениями между многими параметрами. Такой подход имеет определенные преимущества: он облегчает понимание и позволяет получить общее представление о проблеме. Но чем сложнее процесс, тем сложнее найти приемлемые упрощения и аналитические решения. Рассматривая сложный процесс, можно воспользоваться детальным детерминистским моделированием, открывающим двери еще не вполне привычному миру усложненных дифференциальных уравнений, усложненных функциональных выражений и таких решений, которые трудно понять и которые получить можно лишь компьютерными расчетами. Однако необходимость в приближении к реальной ситуации, а следовательно, и необходимость в таких моделях для научных исследований, а в ближайшем будущем и для проектирования несомненна.[ ...]

Это соответственно означает, что концентрация, распределенная по всему единичному объему, равна Ся = £кСкь где Сц— определение модельной концентрации, которым мы пользовались до сих пор. Такое разграничение необходимо, если в системе сосуществуют несколько фаз, например, несколько твердых фаз и различные типы бактерий.[ ...]

Первый член в данном уравнении (слева от первого знака равенства) — это частная производная средней концентрации по времени, которая складывается из производной концентрации и производной объемной фракции фазы. Первый член справа от второго знака равенства — это частная производная потока вещества через единичную поверхность, последний член уравнения выражает скорость удаления вещества в биопленке.[ ...]

Процесс описывается известной матрицей параметров (см., например, табл. 11.1).[ ...]

Первый член в правой части уравнения описывает транспорт вещества при движении поверхности раздела, второй член — поток к поверхности и от нее, третий член — скорость реакции на поверхности (например, адсорбция частиц (знак плюс) или эрозия поверхности (знак минус)). Рассмотрим граничные условия на следующем простом примере.[ ...]

Профиль концентрации, как описывалось ранее, имеет горизонтальную касательную.[ ...]

Диффузия вещества в пленке с обеих сторон должна быть одинаковой, поскольку в принятых приближениях накопления вещества в биопленке не происходит.[ ...]

Если известны кинетические закономерности процессов, с помощью этих уравнений можно описать изменение параметров во времени и пространстве, различный состав фазы (например, типы бактерий) и конкретные граничные условия. Однако решать эти дифференциальные уравнения для конкретных практических условий непросто. Сегодня в этих целях используются компьютерные программы, специально разработанные для решения таких уравнений применительно к биопленкам [23]. Применение подобных программ для анализа, определения функциональных характеристик и проектирования, несомненно, будет расширяться.[ ...]

В следующей главе будет рассмотрен пример использования подобной программы.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Расчет массового баланса на участке границы водной фазы и биопленки [22].