Научная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ
Апрель 2003 года, Секция ГЕОЛОГИЯ,
Подсекция: Гидрогеология.

Влияние лиганда на микродисперсию

А.В. Лехов

Натурные наблюдения скорости миграции загрязняющих веществ демонстрируют рад особенностей по отношению к модельным предсказаниям на основе общепринятых теоретических моделей процесса. Наблюдаются быстрая миграция сорбируемых веществ, соизмеримая со скоростью несорбируемых. Однако относительные концентрации их в передовых зонах существенно меньше, чем нейтральных несорбируемых. С другой стороны, наблюдается очень большая дисперсия или переходная зона от природных к техногенным концентрациям. Объяснения этим фактам обычно ищут в структуре среды миграции, "струйном" течении, обусловленным гетерогенностью пород.

В данной работе на основе простой модели совместного переноса сорбируемого мигранта (катиона) и несорбируемого лиганда (аниона), способных к образованию комплекса, показаны возможности как быстрой миграции катиона в небольших концентрациях, так и растягивания переходной зоны. Принята линейная изотерма сорбции свободного катиона, характеризуемая коэффициентом распределения.

Основные результаты:

Изотерма сорбции, построенная для зависимости концентрации сорбированного катиона от его валовой концентрации в растворе существенно нелинейна и зависит от концентрации и катиона, и лиганда. Существует довольно узкий диапазон концентрации лиганда для каждой исходной концентрации катиона, в котором проявляется эта зависимость. При меньших концентрациях лиганда его влияния практически нет, при больших происходит быстрый перенос, соизмеримый с переносом нейтрального вещества.

Переходная зона начинается (вверх по потоку) примерно с фронта вытеснения без лиганда и заканчивается (вниз по потоку) практически там же, где и у нейтрального несорбируемого вещества. Эффективный коэффициент распределения для валовой концентрации катиона приближенно равен половине коэффициента распределения для случая отсутствия лиганда.

Регистрируемый обработкой опытных данных коэффициент гидродинамической дисперсии существенно (иногда более чем на порядок) больше, чем для случая отсутствия лиганда. При этом существуют предпосылки увеличения дисперсивности (параметра связи коэффициента гидродисперсии со скоростью фильтрации) с ростом пути миграции.