Направленность и скорость процессов трансформации различных форм поллютантов определяется целым рядом факторов: температурой, влагонасы-щенностью почвы, количеством кислорода в почвенном растворе, аэрацией почвенного слоя (т. е. количеством кислорода в почвенном воздухе). Поэтому в функциональных моделях при описании кинетики взаимных превращений различных форм поллютанта используются коэффициенты, зависящие от указанных параметров. Нередко при этом температура рассматривается как внешний параметр и в каком-то виде задается извне. Влажность почвы рассчитывается отдельным специализированным гидрологическим блоком модели. Расчет же содержания кислорода часто не может быть сделан в отрыве от протекающих в почве химических превращений, поскольку на его концентрацию влияет ход химических реакций.[ ...]
В этом уравнении: [OD] и [OD] концентрация 02 в рассматриваемой точке и концентрация насыщения раствора; КаиК константы скорости реаэрации и потребления кислорода на разложение (деструкцию) органического вещества, соответственно; R функция, задающая скорость потребления кислорода микрофлорой почвы на дыхание (зависит от содержания кислорода); и Fout скорости притока и оттока кислорода с потоком влаги.[ ...]
Для описания динамики содержания различных форм загрязняющих веществ [XJ в отдельной точке водосбора могут быть выписаны аналогичные дифференциальные уравнения, содержащие ряд феноменологических параметров. Например, при исследовании биогенных элементов таким образом могут быть учтены и бактериальная минерализация органического вещества, и обратный ей процесс гумификации минеральных форм, и процессы поступления органического вещества извне (см., например, [Voinov and Svirezhev, 1984; Моделирование..., 1992]).[ ...]
Рассмотрим применение точечных моделей трансформации загрязняющих веществ на примере работы [Коноплев и Голубенков, 1991], в которой моделировалась вертикальная миграция радионуклидов. Авторы приняли во внимание, что между разными формами этих специфических поллютантов постоянно происходят процессы обмена, влияющие на скорость их миграции.[ ...]
В твердой фазе почв радионуклиды находятся в обменной и необменной формах. К первой форме следует отнести радионуклиды, сорбированные по механизму ионного обмена (их содержание в почвенном слое описывается концентрацией А2), ко второй радионуклиды, находящиеся в составе топливных частиц (концентрация в почве А1), а также радионуклиды, поглощенные частицами почвы по механизму необратимой сорбции (включение в кристаллическую решетку минералов, образование радионуклид-органических нерастворимых соединений и т. п. А3).[ ...]
Со временем в почвах протекают процессы трансформации химических форм радионуклидов. Микротектоническое и радиационное разрушение топливных частиц обнажает ранее скрытые поверхности, и дополнительное количество радионуклидов переходит в раствор [Коноплев и др., 1988; Соботович и Долин, 1990; Соботович, 1990]. В то же время катионная форма радионуклидов из раствора может перейти в сорбированное состояние или образовать водорастворимые комплексные соединения. Совокупность процессов трансформации радионуклида в почве может быть представлена в виде схемы, приведенной на рис. 4.2. Разработанная схема была положена авторами работы [Коноплев и Голубенков, 1991] в основу математической модели вертикальной миграции радионуклидов в почве.[ ...]
Основными механизмами их движения являются просыпание частиц по порам, трещинам и т. п., а также так называемые процессы биотурбации [Бреховских и др., 1991], т. е. перемешивание частиц почвы в результате жизнедеятельности почвенных организмов (в том числе, корней растений и почвенной фауны).[ ...]
Кинетические параметры модели кц существенно зависят от того, какой именно поллютант изучается. В некоторых случаях такая система уравнений может быть существенна упрощена, если принять во внимание физикохимические свойства загрязняющих веществ и соотношение констант скоростей взаимной трансформации их различных форм.[ ...]
Аналогичный подход, только для исследования процессов биохимической трансформации азота, применялся в статье [Voinov and Svirezhev, 1984]. Ее авторы использовали сложившиеся представления о круговороте этого важнейшего элемента-биогена, подробно описанного во многих работах, и предложили некую агрегированную «минимальную модель», которая учитывала внешнее поступление органического азота, его аммонификацию в почве, процессы нитрификации, ионного обмена и иммобилизации, потребление растениями, необменную фиксацию и вымывание из почвенного слоя. «Минимальная модель» допускала аналитическое исследование. Оценка корректности концептуальной схемы на качественном уровне проводилась путем изучения поведения стационарного решения задачи при различных значениях внешних параметров (влажности почвы и концентрации кислорода).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема процессов трансформации различных форм радионуклидов в почве [Коноплев и Голубенков, 1991] |
![Схема процессов трансформации различных форм радионуклидов в почве [Коноплев и Голубенков, 1991]](/static/pngsmall/900205066.png) |