CC BY
47
S, /
Рис.3. Растворимость хлора под давлением в 1,0М растворе NaCl при температурах (К): 1 - 293; 2 - 303; 3 - 313; 4 - 333; 5 - 353
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Vivian J.E., Whithey R.P.II Chem. Eng. Progr. 1947. V.43. №12. P.691 - 702.
2. Стендер B.B. Электрохимическое производство хлора и щелочей. Л.: ОНТИ-ХИМТЕОРЕТ. 1935. С.132.
3. . - . .: -
ТИД936.
4. Справочник физико-химических и технологических величин.Т.5. - М., «Сов. эн-циклопедия»,1930.
5. . . . II . .-
1988. Т.61. №2. С.424 - 426.
6. Whitney R.P., Vivian J.E. “Ind. and Eng. Chem”.1941. V. 33. №6. P.741 - 744.
7. Adams S.W., Edmonds R.G. “Ind. and Eng. Chem”.1937. 29. №4. P.447 - 451.
8. Perry R.H. Chilton C.H. Chemical engireers handbook, 5th ed. №4-L., Mc Craw-Hill, 1973. Sect. 3. P.97.
9. . ., . ., . . II . -
го института. 1972. №226. С. 155 - 158.
10. Смирнов BA., Алиев ЗМЛ Физ.химии.1976. №50. №5. С.1132 - 1135.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ ЛЕГКИХ ФОРМ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ВОДАХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ТАГАНРОГСКОГО ЗАЛИВА
Е.В. Немровченко, Н.В. Гусакова
Одной из наиболее опасных групп веществ, загрязняющих воды Таганрогского залива, являются углеводороды нефтяного происхождения. Загрязнение природных водоемов нефтепродуктами представляет серьезную угрозу функционированию водных экосистем, поскольку процессы их естественного самоочищения
от этого загрязнения протекают долго, включают большое количество стадий, а образующиеся продукты окисления нефтепродуктов при недостатке кислорода способны долгое время сохраняться в воде, что приводит к изменению качества природных вод.
В связи с ростом антропогенной нагрузки существует необходимость изучения процессов самоочищения водной среды от нефтепродуктов. Целью данного исследования является изучение распределения нефтепродуктов в северовосточной части Таганрогского залива и степени влияния на их трансформацию природных факторов.
Поскольку самоочищение - комплексный процесс, протекающий под действием физических, химических и биологических факторов, которые действуют одновременно, в первую очередь целесообразнее будет рассмотреть действие каждого из них в отдельности.
С этой целью был проведен модельный лабораторный эксперимент степени влияния факторов, сущность которого заключается в следующем. В лабораторных условиях были воссозданы факторы (УФ-облучение, повышенное содержание в воде растворенного кислорода, повышенная температура воды и усиленная деятельность микроорганизмов), влияющие на естественные процессы самоочищения воды от нефтепродуктов, максимально приближенные к естественным [1].
Полученные результаты модельного лабораторного однофакторного эксперимента выявили следующее. На самоочищение природных вод различные факторы влияют в разной степени. Наиболее интенсивно на процессы самоочищения водоемов от нефтепродуктов влияет деятельность микроорганизмов, менее интенсивно - температура. Из оставшихся факторов наиболее интенсивным является обогащение кислородом. Что касается УФ-облучения, то оно оказывает самое незначительное влияние (из факторов, используемых при проведении модельного лабораторного однофакторного эксперимента) на процессы самоочищения воды от нефтепродуктов.
В однофакторном эксперименте, описанном выше, рассматривалось влияние на степень деградации нефтепродуктов в воде какого-либо одного фактора. Однако в естественных условиях на превращение нефтепродуктов оказывает влияние сразу несколько взаимовлияющих факторов, в частности повышение температуры оказывает разноплановое влияние на разложение нефтепродуктов. С одной стороны, при температуре около 30 °С ускоряется испарение воды, приводящее к уменьшению кислорода в воде, с другой - усиливается деятельность микроорганизмов. УФ-облучение само по себе незначительно влияет на превращение нефтепродуктов в воде, но при его действии ускоряются процессы распада углеводородов до водорастворимых жирных кислот и спиртов, которые потом при повышенной температуре и наличии кислорода достаточно быстро окисляются, а также легче поддаются разложению микроорганизмами. Жизнедеятельность микроорганизмов напрямую связана с наличием кислорода в воде, поэтому при оптимальном сочетании этих двух факторов окисление нефтепродуктов ускоряется.
Теоретические предположения, основанные на результатах и выводах однофакторного модельного эксперимента, легли в основу многофакторного модельного лабораторного эксперимента, сущность которого заключается в следующем. Были проведены две серии опытов при минимальном (23 °С) и максимальном (30 °С) значениях оптимального температурного интервала. Вторым фактором являлся кислород или микроорганизмы. Также моделировалось влияние трех факторов: температуры воды, растворенного кислорода и микроорганизмов одновременно.
В результате полученных данных и анализа графических зависимостей, построенных в ходе выполнения многофакторного эксперимента, было выявлено, что теоретические предположения, основанные на результатах однофакторного эксперимента, слабо коррелируют с результатами многофакторного эксперимента. Это объясняет тот факт, что природные факторы в сочетании оказывают разноплановое (и положительное, и
отрицательное) влияние на процессы самоочищения природных вод от нефтепродуктов. В обоих случаях наиболее интенсивным является сочетанное действие кислорода и микроорганизмов. Однако при 1 = 23 °С наименее интенсивным является кислород, а при 1 = 30 °С - микроорганизмы. Это связано с тем, что с повышением температуры усиливается деятельность микроорганизмов, а, следовательно, увеличивается количество потребляемого микроорганизмами кислорода, что приводит к уменьшению общего содержания в воде последнего. В результате возникновения дефицита кислорода, чему также способствует увеличение интенсивности испарения, наблюдается замедление деятельности микроорганизмов. Таким образом, в ходе выполнения модельных лабораторных экспериментов было выявлено, что на процессы самоочищения морской воды от нефтепродуктов различные факторы влияют в разной степени. Сочетанное влияние нескольких природных факторов носит разноплановый характер - как положительный, так и отрицательный. Однако при оптимальном сочетании двух и более факторов скорость процессов самоочищения водной среды от нефтепродуктов увеличивается.
В связи с тем, что прямые эксперименты с природными экосистемами затруднены и часто недопустимы, а возможности их лабораторного моделирования весьма ограничены, в последнее время все чаще прибегают к методам математического моделирования процессов распределения трансформации загрязняющих веществ в водной среде. Следует отметить, что математическое моделирование не подменяет собой экспериментальные исследования, а, напротив, стимулирует накопление фактического материала, уточняет направление проводимых экспериментов.
С этой целью была построена математическая модель распределения легких форм нефтепродуктов в водах северо-восточной части Таганрогского залива.
Областью моделирования выбрана северо-восточная часть Таганрогского залива, поскольку она включает два основных источника загрязнения вод Таганрогского залива нефтепродуктами - р.Дон и порт г.Таганрога. Данная область ограничивается точками отбора проб морской воды во время проведения летних экспедиций кафедрой химии и экологии Таганрогского радиотехнического университета [2].
В основе данной математической модели лежит уравнение конвективной диффузии в конечной среде:
дC д2С д2С д2С) 7TдC J/дC „гдС \ , (1)
= Щ------+----+---- + V + 'V + ^[ ((, у, z)
222
Эt ^ Эх2 Эу2 Эz2 J Эх Эу Эz
где С - концентрация нефтепродуктов;
V, V, W - составляющие вектора скорости по направлениям х, у, 2 соответственно;
х, у, 2, t - пространственные переменные и время соответственно; I и 12 - длина и ширина выбранной области соответственно;
0 <х <11, 0 <у <12, 0 <2 <к;
Б - коэффициент горизонтальной диффузии;
/(,х,у,2) - функция, биохимические процессы деструкции нефтепродуктов.
Данная система уравнений замыкается следующими начальными
= 0 = Со(х,у,2). (2)
(С0- начальное распределение нефтепродуктов в области) и граничными условиями: /(0,х) = 0,265у2+0,185у - 0,45. (3)
/(х,0) = -0,2бХ + 2.01х -1,75, (4)
№У) = 0,34у2 - 0,24у + 1,84, (5)
/(х, 12) = 1,965х2 -7.015х + 7,54 , (6)
11 = 23,79 км; 12 = 20,28 км.
На концентрацию нефтепродуктов в воде северо-восточной части Таганрог-
( ),
а также два противоположно направленных процесса: оседание нефтепродуктов в донных отложениях и взмучивание донных отложений (т.е. переход из донных от).
исследования только легкие формы нефтепродуктов, поэтому процессами оседания нефтепродуктов в донных отложениях и взмучивания донных отложений, в результате которых происходит вторичное загрязнение, пренебрегаем.
В связи с мелководностью Таганрогского залива, изменение по глубине в северо-восточной части Таганрогского залива практически равно нулю, поэтому распределением нефтепродуктов по вертикали можно пренебречь.
Скорость и направление ветра определяют скорость и направление течений в северо-восточной части Таганрогского залива. По многолетним наблюдениям установлено, что наибольшую повторяемость имеют северо-восточный и юго-западный ветры, в данной математической модели учитывалась карта течений при юго-западном ветре.
Составляющие вектора скорости по горизонтали имеют вид:
и= 0,138у2 -0,9668у +1,357 , (7)
V = 0,0514х2- 0,63 71х +1,66 . (8)
Коэффициент диффузии был получен экспериментальным путем по методу Цвета. Его значение составляет:
В = 3, 49-10~4м2/с.
Для получения численного решения данной задачи для построения математической модели были выполнены следующие этапы:
• построение разностной схемы;
• построение неявной схемы;
• построение итерационной схемы по методу Зейделя.
Верификация данной модели проводилась следующим образом. В качестве натурных данных брались результаты летней экспедиции, проводимой кафедрой хи-2003 . - 1 . -
ную концентрацию брались результаты июля 2003 г., а полученные результа-
2003 .
В данной математической модели учитывались не только процессы распре-( ), -( ).
Процессы окисления представлены ниже:
при t = 23 °С:
1) кислород: С = -0,5т2 - 4,7t + 325,5,
2) микроорганизмы: С = 0,5т2 - 13,11 + 333,
3) кислород и микроорганизмы:
С =1,25Т2 - 17,951 + 336,25;
при т = 30°:
4) кислород: С = 1,25т2 - 4,851 + 326,25,
5) микроорганизмы: С = 1,25т2 - 15,951 + 334,75,
6) кислород и микроорганизмы: С = 1,25т2 - 22,151 + 340,75.
Погрешность отклонения расчетных значений от натурных данных составила 28% - 42%. Наименьшая погрешность была получена в ходе расчета данной модели с учетом уравнения процесса окисления при температуре 23 °С и кислороде; наибольшая - при температуре 30 °С, кислороде и микроорганизмах.
Построенная математическая модель позволяет рассчитать концентрацию нефтепродуктов при известной начальной концентрации через заданный временной интервал. Данная модель учитывает не только распределение нефтепродуктов, но и их физико-химическое и биоокисление.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Немеровченко Е.В. О самоочищении вод Таганрогского залива от нефтепродуктов //
Материалы IV Международного научно-технического семинара «Практика и перспективы развития институционного партнерства». Донецк, 2003.
2. . ., . .
- // « технологии» «МКХТ-2003»: Сб. науч. трудов. Т. XVII. №14. У78. М. 2003.
О ПОНЯТИИ И ПРОБЛЕМЕ СУБСТАНЦИИ ..
Вопрос о стабильности, устойчивости существования во всех его изменениях в настоящее время в не меньшей степени является проблемой эпохи, нежели в период возникновения проблемы субстанции. Свидетельством этого являются уже не только . , воспроизводят проблему субстанции. Независимо от политической, профессиональ-,
, .
уровни этой достоверности, но сама достоверность в собственном мышлении является последним основанием. Собственное мышление в этом случае выступает как толь, .
Однако мышление является не тем основанием, которое довольствуется суждениями о собственном личном опыте и считает возмутительным ограничением , -
мире, формировать собственное представление. Это мышление не только представ,
предметов в этом мире, лишь бы это изменение мира не посягало на установленные . , , -го исходящее мышление современного человека. Субстанциальное мышление не ограничивается и этой произвольной оценочной или вообще теоретической деятельностью в отношении себя самого. Представляющий субъект с необязательно более высокой формой мышления вполне свободен в том, чтобы представлять и более общее содержание: в чем состоят интересы и назначение общественных групп, партий, сословий и всего государства. Претензия такого самопредставительства может расширяться и далее - для духа нет временных и пространственных границ представлять и реализовывать интересы народов, человечества, цивилизации, почему бы не определять назначение и самой природы. Тогда субъект уже не просто представляет в своем сознании, он самоуполномачивает себя, выступает полномочным представителем , , ,
