Inżynieria Ekologiczna Nr 2

Sorpcja
58
IN¯YNIERIA EKOLOGICZNA NR 2
Teoretyczne modele opisuj¹ce rozk³ad zanieczyszczeñ miedzy poszczególnymi fazami
w gruncie dostarczaj¹ informacji o energii adsorpcji (powinowactwo miedzy gruntem a
ZR), maksymalnej adsorpcji (zdolnoϾ adsorpcyjna gruntu) oraz wolnej energii na granicy
faz (Reinbold i in. 1979, Malina 1996a). Modele empiryczne pozwalaj¹ przewidywaæ rozk³ad
zanieczyszczeñ miêdzy fazami: zaadsorbowan¹, a lotn¹ lub rozpuszczon¹ w wodzie
porowej. W przypadku sorpcji ZR zdominowanej przez naturalne substancje organiczne
(SOM), do jej iloœciowego opisu wykorzystuje siê czêsto liniowy model Freundlicha oraz
stale podzia³u grunt-woda porowa (K d ), lub grunt-powietrze porowe (K¢ d ), pozwalaj¹ce na
oszacowanie wspó³czynników opóŸnienia migracji zanieczyszczeñ w strefie aeracji R m ,
(Freeze, Cherry 1979, Malina 1996a):
5
P
- '
T
T
G
˜ ˜. Gc
. T
S + S
gdzie: q p = n×(1-q) - porowatoœæ efektywna dla transportu gazu, tj. odniesiona do objêtoœci
porów wype³nionych powietrzem [ - ], q - wilgotnoœæ gruntu tj. udzia³ objêtoœciowy
porów wype³nionych wod¹ [ - ], n - porowatoœæ gruntu [ - ], K H - sta³a Henry’ego [ - ], d -
gêstoœæ gruntu [M/L 3 ].
Silne powinowactwo niektórych ZR wzglêdem gruntu stanowi jedno z ograniczeñ biowentylacji,
zwi¹zane z szybkoœci¹ ich desorpcji i parowania oraz dostêpnoœci¹ dla mikroorganizmów.
Dyfuzja
Dyfuzjê VOC w powietrzu porowym wywo³uje gradient ciœnieñ cz¹stkowych p/s,
albo stê¿eñ C p /s w kierunku przep³ywu s, a równanie gêstoœci strumienia dyfuzji J s , okreœlone
prawem Fick’a mo¿na przedstawiæ w postaci (Jury 1986a):
V
&
˜
V
w
w
S
'S D E
˜ 'S
O
[L2 /T] (3)
gdzie: Dp - wspó³czynnik dyfuzji molekularnej w powietrzu (wolnym), [L2 /T].
Przyjmuje siê l = Ö3 oraz b = 0.1 (Jury, Ghodrati 1989, Keizer 1991, Koorevaar i in. 1983).
(1)
[M/L 2 ×T] (2)
gdzie: D * - efektywny wspó³czynnik dyfuzji danego sk³adnika w danym gruncie [L 2 /T], C p -
stê¿enie par (masa par w objêtoœci gazu) [M/L 3 ].
Dyfuzji par jednego sk³adnika w gruncie towarzyszy dyfuzja innego w kierunku przeciwnym,
a tarcie wewnêtrzne wywo³ane przemieszczaniem siê cz¹steczek w przeciwnych kierunkach
jest na tyle du¿e, ¿e opór oœrodka porowego mo¿na pomin¹æ. Uwzglêdniaj¹c dostêpn¹ dla
dyfuzji wype³nion¹ powietrzem czêœæ przekroju normalnego do kierunku strumienia (wspó³czynnik
a) oraz wzrost efektywnej dyfuzji wywo³any dyspersyjnoœci¹ oœrodka (wspó³czynnik
krêtoœci l) i blokowaniem porów i po³¹czeñ miêdzy porami przez wodê (wspó³czynnik b),
mo¿na okreœliæ efektywny wspó³czynnik dyfuzji w powietrzu porowym, jako: