Моделювання міграції забруднень у грунті та оцінювання забрудненості грунтових вод

Радіоактивні речовини поступають в оточуюче середовище з різноманітних технічних джерел та в результаті різних процесів. Зокрема, антропогенні джерела включають ядерні випробовування та ядерний паливний цикл.
В результаті Чорнобильської катастрофи в атмосферу було викинуто величезну кількість різноманітних радіонуклідів та їхніх сполук, які поверхнево забруднили значні території України та Європи загалом. 
       За останні роки виявилось, що ряд радіонуклідів і сполук ефективно сорбуються ґрунтом і знаходяться у відносно тонких приповерхневих шарах землі. В той же час інші проникають на значну глибину і призводять до забруднення грунтових вод. Експериментально виявлені особливості процесу поширення радіонуклідів у ґрунті повністю описати не вдалося. Це призводить до того, що і на сьогодні ще не існує ефективних методик оцінки захищеності ґрунтових вод від поверхневих забруднень.
       У відповідності до наявних в літературі експериментальних даних припускається, що домішкові радіоактивні частинки одного хімічного виду в межах фізично малого елемента середовища знаходяться у трьох фізично різних станах: поровому розчині, адсорбованій на внутрішній поверхні скелету воді та в об’ємі мінеральних монокристалів грунту, які складають його скелет. При цьому ці частинки у поровому розчині дифундують і конвективно переміщаються разом з ним, в адсорбованій на внутрішній поверхні скелету воді – дифундують, а в об’ємі скелету – нерухомі. Також враховується можливість переходу домішкових частинок з одного стану в інший та зв’язування в пастках (об’ємі скелету). Методами термодинаміки нерівноважних процесів побудовано основні співвідношення нелінійної фізико-математичної моделі поширення забруднення типу важких металів у ґрунті. 
       Відповідно можливим природним ситуаціям отримано різні варіанти лінеаризації системи рівнянь переносу радіонуклідів двома шляхами у середовищі з пастками. Розв’язано крайові задачі вертикальної міграції домішки для різних модельних варіантів. Отримання точних розв’язків зазначених задач дало можливість визначити потоки маси забруднення через задану глибину, а також кількість речовини, що досягла цієї глибини за певний проміжок часу. 
       Показано, що якщо наявність пасток для домішкових частинок збільшує концентрацію забруднення по всій глибині шару ґрунту, то можливість міграції забруднення в адсорбованій воді якісно змінює поведінку розподілів його концентрації у приповерхневій області. Встановлено, що на розподіли концентрацій, потоків та кількості речовини, що досягнула певної глибини, суттєво впливає конвективна складова, збільшуючи величину цих функцій біля нижньої границі шару ґрунту. Відзначено, що механізм проникнення частинок в об’єм скелету грунту (пастки) задіюється з часом. Наприклад, розподіли концентрації радіонуклідів, характерні для середовища з пастками, вперше відмічені в експериментальних даних через 3,5-4 роки після Чорнобильської аварії.
       Зазначимо, що врахування частинок домішкової речовини одночасно у поровому розчині і в адсорбованій на внутрішній поверхні скелету ґрунту воді, а також процеси зміни їхнього стану типу сорбції-десорбції, змінює базові положення відомої в літературі методики оцінки захисних властивостей ґрунтів. Зокрема тому, що значна кількість радіоактивного забруднення досягає ґрунтових вод, навіть за відсутності гравітаційно рухомого порового розчину, шляхом дифузії в адсорбованій частині води.
 
Моделювання міграції забруднень у грунті та оцінювання забрудненості грунтових вод / Гончарук В.Є., Дзюбачик М.І, Торський А.Р., Чапля Є.Я., Чернуха О.Ю. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф., 4–7 жовтня 2006 р.: тези допов. – Вінниця, 2006. – С. 74.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р. 
Вінницький національний технічний університет
Секція 2 “ Моделювання і моніторинг довкілля. Геоінформаційні системи і технології”.
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet