Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
в природных водоёмах составляют значительную долю органических веществ.
Чтобы проверить, насколько реальны данные соотношения для природных водоёмов, а также проследить характер изменения концентрации органического вещества, аналогичная зависимость была получена для вод озера Ханка и реки Енисей. На рис. 3.24 представлена изотерма адсорбции органического вещества на взвешенных неорганических частицах для вод озера Ханка. На рис. 3.25 представлена изотерма адсорбции для реки Енисей [209, 210].
По изотермам видно, что они также могут быть отнесены к классу L. Аналогичным образом, как и в модельных экспериментах, производился расчёт максимальной концентрации АОВ и аппроксимировалась степень покрытия поверхности по модели Ленгмюра. Для
Рис. 3.23. Распределение ХПК по акватории оз. Ханка в летний период [117]
АОВ, мг/м2 0
РОВ, мг/м2
Рис. 3.24. Изотерма адсорбции органического вещества, растворённого в воде
(оз. Ханка)
изотермы адсорбции для озера Ханка при расчёте получена максимально возможная концентрация АО В около 310 ±25 мг/м2, константа адсорбционного взаимодействия — 0.035 м 2/мг (множественный коэффициент корреляции г = 0.95; число наблюдений п = 27).
АОВ, мг/м2 9
РОВ, мг/м2
Рис. 3.25. Изотерма адсорбции органического вещества, растворённого в воде
(р. Енисей)
При расчёте изотермы для р. Енисей максимально возможная концентрация составила 478 ±31 мг/м2, константа адсорбционного равновесия равна 0.0018 м2/мг (г = 0.90; п = 19).
Оценка количества адсорбированных органических веществ показала, что при изменении концентрации в пределах от 5 до 30 мг/л (наиболее часто встречающиеся концентрации РОВ в природных водах) и росте концентрации адсорбента до 20 мг/л доля адсорбированного вещества возрастает до 60-90%. Для реки Енисей количество адсорбированного органического вещества составляет в среднем 10-30%.
Возрастает при этом и оцениваемый по оптическим данным расчётный размер частиц от 1.1 мкм для чистой взвеси до 1.4 мкм для частиц, адсорбировавших органическое вещество.
Из анализа изотерм можно сделать вывод, что, несмотря на совпадение класса изотерм, по своим параметрам они всё же отличаются. Легко заметить, что величины максимальной концентрации АОВ для вод озера Ханка и модельных экспериментов разнятся в полтора раза, а также константа адсорбционного взаимодействия для Ханки в 35 раз выше, чем для модельных сред, что говорит о более сильной адсорбции. Это связано как с различным диапазоном концентраций адсорбента в модельных и природных системах, так и с различием компонентного состава органического вещества и разной природой адсорбента. Этот вывод иллюстрирует рис. 3.26, где показан характер изменения отношения количества АОВ к органическому веществу, растворённому в воде,
при увеличении площади поверхности взвеси для модельных и природных систем. Это отношение показывает, во сколько раз масса АО В больше массы РОВ в единице объёма воды, а также демонстрирует динамику процесса перехода органического вещества из растворённого в адсорбированное состояние.
Sn, м2/мг РОВ
Рис. 3.26. Зависимость АОВ/РОВ от площади поверхности частиц, отнесённой к РОВ: ¦ — модельные среды; ? — оз. Ханка; ^ — р. Енисей
Данные хорошо аппроксимировались степенными зависимостями. Для модельных систем у = 4.46ж0-56 (г = 0.95; стандартная ошибка т = ±0.036; в логарифмическом масштабе регрессионное уравнение — у = 0.768ж ± 0.035), для Ханки у = 31.Зж0,59 (г = 0.90; т = ±2.98; в логарифмическом масштабе регрессионное уравнение — у = 1.02ж ± ± 0.024), для Енисея у = 15.2ж0,58 (г = 0.84; т = ±0.14; в логарифмическом масштабе регрессионное уравнение — у = 0.89ж ± 0.05).
Из данного графика видно, что, во-первых, модельные и природные среды отличаются различным диапазоном значений поверхностей взвеси и, следовательно, различным отношением АО В к РОВ, но при этом сохраняется характер поведения данной зависимости (приблизительно совпадают показатели степеней). Также не трудно заметить, что взвесь природных водоёмов характеризуется более высокой адсорбционной способностью относительно взвеси в модельных системах. Это может быть связано, как отмечалось выше, с различием как адсорбентов, так и адсорбатов.
Численные расчёты показали, что с ростом площади поверхности взвеси отношение АО В к РОВ для вод озера Ханка изменяется от 1.7 (при концентрации взвеси 8.8 мг/л) до 23 (при концентрации взвеси 128 мг/л), что свидетельствует о преимущественном нахождении органического вещества в адсорбированном состоянии в природном водоёме.
Из этого вытекает основная особенность природных дисперсных систем, которую можно определить как присутствие в воде не чистой дисперсной терригенной взвеси, а только органо-минеральных комплексов,
включающих весь сложный комплекс органических соединений как аллохтонного, так и автохтонного происхождения.
