Миграция и трансформация веществ в почвах

Процессы диффузии в почвах и донных осадках

С физической точки зрения почва и донные осадки — твердые фазы, поэтому в них отсутствует такое перемешивание, как в водной или воздушной средах. В таком случае рассеяние загрязнителей в почвах и донных осадках строго моделируется уравнением (3.4) с использованием молекулярных коэффициентов диффузии^[1]. Молекулярные коэффициенты диффузии различных веществ в газовой фазе составляют примерно п • 10^-1 см²/с, в жидкой фазе — п • 10^-5 см²/с, а в твердой фазе — п • 10^-10 см²/с. Поэтому среднее смещение границы загрязнения за несколько суток в атмосфере будет определяться метрами, в водной среде — сантиметрами, а в почвах и донных осадках — долями миллиметров.

Однако в действительности почвы часто, а донные осадки никогда не являются истинными твердыми фазами. Это связано с присутствием в них воды в порах и трещинах, которая в основном и является транспортирующей средой. В этой жидкой составляющей почв и донных осадков диффузия загрязнителей протекает со скоростями, которые определяются коэффициентами диффузии в жидкостях, на несколько порядков большими, чем коэффициенты диффузии в твердой фазе. Коэффициент диффузии не реагирующего с твердой основой загрязнителя в осадке или почве определяется по следующему уравнению¹:

где D — коэффициент диффузии загрязнителя в осадке или почве, см^[2][3]/с; D₀ — коэффициент диффузии в свободном растворе, наполняющем осадок; (р — пористость, доли ед.; (c) — извилистость осадка, доли ед., или по уравнению.

где L_s — электропроводность водонасыщенного осадка, Ом^_1м~^1; L_w — электропроводность поровой воды, Ом^-1м^-1.

Так как электропроводность экспериментально определяется проще и быстрее, чем пористость и извилистость, использование второго уравнения часто более предпочтительно. Отношение L_w/L_s для морских глубоководных осадков обычно лежит в пределах от 1,6 до 13,6.

• [1] Мониторинг и методы контроля окружающей среды: учеб, пособие: в 2 ч. / Ю. А. Афанасьев [и др.].
• [2] Мониторинг и методы контроля окружающей среды: учеб, пособие: в 2 ч. / Ю. А. Афанасьев [и др.].
• [3] Ха устое А. II., Редина М. М. Геохимическая модель трансформации и индикация нефтепродуктов при их вертикальной миграции в ландшафтах // Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М. А. Глазовской): докл. Всероссийской научной конф. Москва, 4—6 апреля 2012 г. М.: Географический факультет МГУ, 2012. С. 342—344; Хаустов А. П., Редина М. М. Охрана окружающей среды при добыче нефти. М.: Дело, 2006.