Абиотические процессы самоочищения

Абиотические процессы — это механические, химические и физикохимические процессы, обусловленные массопереносом загрязняющих веществ в воздухе, почве или воде и приводящие к их разбавлению, трансформации или полной деструкции.

Абиотические процессы самоочищения различаются по механизмам протекания в зависимости от среды.

Например, в водоемах такие процессы можно объединить в следующие группы:

• • массоперенос и переход веществ из объема в осадок в результате седиментации нерастворимых веществ;
• • образование и выделение летучих газообразных веществ, протекание равновесных гетерогенных (газ — жидкость) реакций (растворение или эмиссия 0₂, С0₂, H₂S и др.);
• • физико-химические процессы в объеме и в пленочном слое (на поверхности взвешенных частиц и осадков): абсорбция и адсорбция, растворение и осаждение, эмульгирование и флотация и др.;
• • химические процессы в объеме воды и в осадках: катион-анионобменные, окислительно-восстановительные, комплексообразование, солеобразование и др.

В водных средах химические процессы протекают с участием радикалов, перекиспых соединений, ионов переходных металлов, прежде всего ионов железа и марганца. Они непосредственно участвуют в окислительно-восстановительных циклах трансформации и деструкции абиогенного и биогенного вещества.

В твердых природных средах (почвенных горизонтах) также можно выделить общие механизмы протекания абиотических процессов. В состав почвы входит четыре основных абиотических компонента: минеральная основа — до 60 весовых % состава; органическая составляющая (гумус) — до 10%; вода (почвенная влага) — до 30%. Воздух, находящийся в почве, практически не имеющий веса, может занимать до 25% от общего объема. Поэтому именно с этими составляющими связаны основные процессы:

• • механические процессы измельчения, перемешивания и массопереноса веществ с водными потоками; водои газообмен (поглощение и выделение 0₂, С0₂, N₂ и других газов);
• • физико-химические процессы сорбции, коагуляции, коллоидообразования;
• • химические ионобменные, окислительно-восстановительные процессы, комплексообразование, кислотно-щелочной обмен, минерализация (разложение и трансформация органического вещества гумуса в неорганические соединения — аммонийные соли, сульфаты и гидрофосфаты).

К образованию гумуса приводят биохимические процессы гумификации. Их механизм будет рассмотрен далее.

В воздушной среде абиотические процессы самовосстановления являются определяющими. Их отличительная особенность — высокая интенсивность процессов массоперепоса (диффузия, осаждение, вымывание, рассеивание) и низкие, по сравнению с жидкой и твердой средами, скорости химических реакций. Эго связано с относительно невысокими концентрациями химических веществ в воздухе, при том, что именно концентрация (или парциальное давление в случае газов) определяет скорость реакции. Твердые взвешенные частицы, особенно частицы оксидов металлов, выполняют функции катализатора и ускоряют химические реакции, сорбируя на своей поверхности молекулы газообразных и жидких веществ, а также частицы других твердых соединений. В некоторых случаях скорость химических процессов также возрастает при увеличении интенсивности УФ-облучения (фотохимические реакции), повышении температуры (термохимические реакции) или давления.