Модели миграции Cu, Zn, Cd в почвах при орошении городскими

Модели миграции Cu, Zn, Cd
в почвах при орошении
городскими сточными водами
Фрид А.С.
Москва, Почвенный институт
им. В.В. Докучаева
1. О чём будет рассказано
(математические модели миграции и
многолетнее орошение почв)
2. Что известно (экспериментальные
данные, моделирование, трудности
изучения)
3. Цель работы: адекватность
математических моделей миграции в
производственных условиях
длительного орошения
Объекты
1. Египет, район г.Александрия
2. Аллювиальная почва озёрного
происхождения (суглинок лёгкий
песчаный): староорошаемая речными
водами более 40 лет и городскими
сточными водами 20 лет.
3. Жёлто-бурая пустынная почва
(супесчаная): орошаемая грунтовыми
водами 30-40 лет и городскими
сточными водами 20 лет
Методы
1. Образцы почвы 0-20, 20-40, 40-60,
60-100, 100-150 см
2. Валовое содержание ТМ и их
фракционный состав по Тессиеру
3. Гумус, карбонаты, агрохимические
характеристики, плотность почвы,
засоление почвы, химический
состав оросительных вод
Математические модели миграции
1. Диффузионная: постоянный поток
вещества на поверхности
полубесконечной среды
2. Конвективно-диффузионная:
массообмен вещества на поверхности
полубесконечной среды
3. Процедура: пересчёт в объёмное
валовое содержание ТМ, задание
10%-ой ошибки для измеренных
содержаний, подбор параметров
моделей миграции
Примеры содержания ТМ по профилю почвы
мг/кг
Аллювиальная, медь
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
1
2
3
4
5
глубина
Аллювиальная, кадмий
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1
2
3
4
5
Параметры миграции меди
Почва
Диффузионная
модель
D∙106,
см2/с
Аллювиальная,
речная вода,
50 лет
То же, сточные
воды, 20 лет
Пустынная,
грунтовая вода,
40 лет
То же, сточные
воды 20 лет
0.5-1.9
Конвективно-диффузионная
модель
Вошло в Dk∙106,
почву по см2/с
модели,
мг/см2
0.31
0.05-6.0
V∙109,
см/с
4-8
Найдено Вошло в
в почве
почву с
сверх
оросительфона
ной водой
Вошло в
мг/см2
почву по
модели,
мг/см2
0.70
0.46д
0.62
0.46к
2.7-3.2
1.6
1.46-3.5
4-9
1.9
2.6-4.7
0.68
0.8-4.7
-10...+10
0.73
3.0-3.6
2.2
2-3
-2…+10
2.3
1.7д
2.5к
0.83д
0.96к
0.32
2.2д
1.8к
0.40
0.53
Параметры миграции цинка
Почва
Диффузионная
модель
D∙106,
см2/с
Аллювиальная,
речная вода,
50 лет
То же, сточные
воды, 20 лет
Пустынная,
грунтовая вода,
40 лет
То же, сточные
воды 20 лет
0.430.55
Конвективно-диффузионная
модель
Вошло в Dk∙106,
почву по см2/с
модели,
мг/см2
0.66 0.08-0.30
V∙109,
см/с
3-7
Найдено Вошло в
в почве
почву с
сверх
оросительфона
ной водой
Вошло в
мг/см2
почву по
модели,
мг/см2
0.62
0.58д
0.078
0.89к
2.0-2.6
4.4
0.7-1.0
4-6
3.2
0.420.60
1.1
0.09-0.23
4.0-6.5
0.63
2.0-2.4
5.1
0.8-1.1
3.0-5.5
3.7
4.3д
3.6к
1.1д
1.0к
0.28
5.0д
4.5к
0.34
0.15
Параметры миграции кадмия
Почва
Диффузионная
модель
D∙106,
см2/с
Аллювиальная,
речная вода,
50 лет
То же, сточные
воды, 20 лет
Пустынная,
грунтовая вода,
40 лет
То же, сточные
воды 20 лет
Конвективно-диффузионная
модель
Найдено Вошло в
в почве
почву с
сверх
оросительфона
ной водой
Вошло в
мг/см2
почву по
модели,
мг/см2
0.91-1.6
0.130.0012
0.04к
Dk ∙106,
см2/с
V∙109,
см/с
-
Вошло в
почву по
модели,
мг/см2
-
0.275
74
9.7-10.5
0.15
1.5-7.0
40-50
0.14
-
-
0.45-0.61
100-110
1.35-1.1
50-52
0.240.19
8-40
60-100
0.300.28
0.19д
0.24к
0.080.13к
0.13д
0.26к
0.011
0.0011
0.014
Адекватность моделей миграции
1. Возможность подбора параметров по
экспериментальным данным
2. Баланс между запасом привнесённых
ТМ, найденным экспериментально, и
поступлением в почву, рассчитанному
по модели
Благодарю за внимание