ΟΡΓΑΝΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ - ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

Transcript

1 ΟΡΓΑΝΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ - ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΛΙΓΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ ΣΤΑ ΕΔΑΦΗ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-1

2 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΔΟΜΗ Υδρογονάνθρακες: αποτελούνται μόνο από C και H και διακρίνονται σε αρωματικούς και αλειφατικούς Αρωματικοί : δακτύλιοι με εναλλαγή μονών και διπλών δεσμών άνθρακα Αλειφατικοί : ανοικτές αλυσίδες άνθρακα Αλκάνια Αλκένια Αλκίνια Παράγωγα ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-2

3 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΛΕΙΦΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Αλκάνια: υδρογονάνθρακες με μονό δεσμό μεταξύ των ατόμων C. Γενικός τύπος: C n H 2n+2 Μεθάνιο CH 4 Αιθάνιο C 2 H 6 ή CH 3 -CH 3 Προπάνιο C 3 H 8 ή CH 3 -CH 2 -CH 3 Βουτάνιο C 4 H 10 ή CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 Πεντάνιο C 5 H 12 ή CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-3

4 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΛΕΙΦΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Αλκύλια: ρίζες αλκανίων χωρίς το τελικό υδρογόνο, π.χ. CH 3 -CH 2 : αιθύλιο Υποκατάσταση H από άλλες ρίζες Όνομα υποκαταστάτη μπροστά από το όνομα του αλκανίου Αριθμός θέσης C στον οποίο έγινε υποκατάσταση : CH 3 -CH 2 -CH(CH 3 )-CH 2 - CH 2 -CH 3 3-μεθυλεξάνιο CH 3 -CHCl-CHCl-CH 2 -CH 3??? ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-4

5 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΛΕΙΦΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Αλκένια: υδρογονάνθρακες με διπλούς δεσμούς C. Όνομα αλκανίου με κατάληξη «ενιο», «διένιο», κλπ., Αριθμοί για τη θέση των διπλών δεσμών, π.χ. CH 2 =CΗ-CΗ=CH 2 1,3-βουταδιένιο CH 3 -CCl=CCl-CH 3??? Αλκίνια: υδρογονάνθρακες με τριπλούς δεσμούς C. Αιθίνιο HC CH (κοινό όνομα ακετυλένιο) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-5

6 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΛΛΕΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΕΣ ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ Αλκοόλες Κετόνες Καρβοξυλικά οξέα Αμίνες Νιτροζαμίνες Αιθέρες Εστέρες ROH RCOR RCOOH RR R N RR -N-N=O R-O-R RCOOR ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-6

7 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ Βενζόλιο ΑΡΩΜΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Χλωροβενζόλιο Δύο υποκαταστάτες ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-7

8 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΡΩΜΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Χρήση κοινών ονομάτων για παράγωγα βενζολίου ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-8

9 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΡΩΜΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ Ο βενζολικός δακτύλιος ως υποκαταστάτης ονομάζεται φαινύλιο?? Πολυχλωριωμένα διφαινύλια, PCBS ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-9

10 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΟΛΥΑΡΩΜΑΤΙΚΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ, PAH ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-10

11 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ENTOMOKTONA ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-11

12 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΧΗΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Τρεις κατηγορίες ανάλογα με την πτητικότητα : Πτητικές (VOC, Volatile Organic Compounds): Υψηλή τάση ατμών, σταθερά Henry Ημιπτητικές (SVOC): Χαμηλή τάση ατμών και σταθερά Henry στις συνήθεις συνθήκες θερμοκρασίας Μη πτητικές (NVOC): Χαμηλή τάση ατμών ακόμα και σε υψηλές θερμοκρασίες ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-12

13 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Πτητικές (VOC, Volatile Organic Compounds): Διοχέτευση αδρανούς αερίου στο δείγμα, π.χ. ήλιο Ανάλυση αέριου ρεύματος Ημιπτητικές (SVOC) και Μη πτητικές (NVOC): Οι αναλυτικές μέθοδοι εκμεταλλεύονται τις διαφορετικές ιδιότητες οξέος-βάσεως. Ρύθμιση ph σε όξινη ή αλκαλική περιοχή Ανάμιξη με κατάλληλο μη υδατοδιαλυτό οργανικό διαλύτη Μέτρηση των ενώσεων στον οργανικό διαλύτη ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-13

14 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ Ημιπτητικές (SVOC) και Μη πτητικές (NVOC): Όξινες : όσες ανακτώνται στην οργανική φάση από όξινα διαλύματα, π.χ. αρωματικές αλκοόλες και φαινόλες Βασικές-ουδέτερες : όσες ανακτώνται στην οργανική φάση από ουδέτερα και αλκαλικά διαλύματα, π.χ. πολυαρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAHs), νιτροζαμίνες, αιθέρες,φθαλικοί εστέρες, κλπ. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-14

15 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Καθορίζουν α) το πώς κατανέμονται και μετακινούνται οι ρύποι στο έδαφος και β) το πόσο αποτελεσματικά μπορούν να απομακρυνθούν με τις διαθέσιμες μεθόδους Διαλυτότητα στο νερό Τάση ατμών Σταθερά Henry Συντελεστές κατανομής: οκτανόλης-νερού, εδάφουςνερού, κλπ. Παράγοντας βιοσυσσώρευσης ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-15

16 Χαρακτηριστικό πρόβλημα ρύπανσης από οργανικούς ρύπους: διαρροή υγρών καυσίμων ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2-16

17 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΣΤΟ ΝΕΡΟ Η μέγιστη ποσότητα της οργανικής ουσίας που μεταφέρεται στην μονάδα όγκου του νερού, όταν το νερό βρίσκεται σε επαφή και ισορροπία με την καθαρή ένωση, που μπορεί να είναι αέριο, υγρό ή στερεό, σε δεδομένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Σε μίγματα οργανικών ενώσεων η συγκέντρωση ενός συστατικού στην υδατική φάση είναι συνάρτηση του μοριακού κλάσματος του συστατικού στο οργανικό μίγμα: C wi* = S i x i γ i S i : X i : C wi* : η υδατοδιαλυτότητα του καθαρού συστατικού i το μοριακό κλάσμα του συστατικού i στο οργανικό μίγμα η συγκέντρωση του συστατικού i στο νερό ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-17

18 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΑΣΗ ΑΤΜΩΝ Δείχνει την τάση μιας υγρής ή στερεής οργανικής ένωσης να μεταφερθεί στην αέρια φάση Αντιστοιχεί στην πίεση που ασκούν οι ατμοί της καθαρής ένωσης, P io (atm, mm Hg) Εξαρτάται από τη θερμοκρασία (στη θερμοκρασία βρασμού η τάση ατμού είναι 1 atm). Για μίγματα οργανικών, η μερική πίεση, P i*, ενός συστατικού i στην αέρια φάση υπολογίζεται από την εξίσωση (νόμος Raoult) : P i* = P io X i γ i ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-18

19 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Μίγμα υδρογονανθράκων περιέχει βενζόλιο σε μοριακή αναλογία 5/100. Ποια είναι: α) η μερική πίεση βενζολίου στην αέρια φάση στους 25 ο C β) η συγκέντρωση ισορροπίας στο νερό (25 ο C) γ) σύγκριση με τα Ολλανδικά περιβαλλοντικά όρια για τα νερά 0.2 μg/l (target value, επιθυμητή τιμή) 30 μg/l (intervention value, ανώτατη επιτρεπτή τιμή) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-19

20 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-20

21 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ α) Μερική πίεση βενζολίου στον αέρα: P * = 4.76 mm Hg β) Συγκέντρωση στο νερό: C w = 90 mg/l γ) Η συγκέντρωση στο νερό είναι: φορές μεγαλύτερη από την επιθυμητή τιμή (0.2 μg/l) 3000 φορές μεγαλύτερη από την ανώτατη επιτρεπτή τιμή (30 μg/l ) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-21

22 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΤΑΘΕΡΑ HENRY, H C Περιγράφει την τάση μιας οργανικής ουσίας που βρίσκεται διαλυμένη μέσα στο νερό να διαφύγει στην αέρια φάση και ισχύει για αραιά υδατικά διαλύματα. Νόμος του Henry: P i = H C C wi P i = μερική πίεση στην αέρια φάση (atm) C wi = συγκέντρωση στο νερό εκφρασμένη σε mol/m 3 H C = η σταθερά του Henry σε atm m 3 /mol ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-22

23 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΔΙΑΣΤΑΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ HENRY, H C Νόμος του Henry: C ai = H C C wi C ai = συγκέντρωση στο αέρα σε mol/m 3 C wi = συγκέντρωση στο νερό σε mol/m 3 H C = αδιάστατη σταθερά του Henry H C = H C / RT R= παγκόσμια σταθερά των αερίων = x 10-5 atm m 3 / (mol K) T = θερμοκρασία σε Kelvin (K) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-23

24 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Ποια είναι η μερική πίεση του βενζολίου στον αέρα (στους 25 o C) που βρίσκεται σε επαφή με νερό που περιέχει 90 mg/l βενζόλιο; α) Σταθερά Henry από Πίνακες : atm m 3 /mol. β) Μοριακό βάρος g/mol ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-24

25 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ α) Συγκέντρωση στο νερό: C w = 90/78.11=1.152 mol/m 3 β) Μερική πίεση στον αέρα: P i = x = atm = x 760 mmhg/atm = 4.80 mmhg ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-25

26 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ Συντελεστής κατανομής οκτανόλης-νερού, Κ ow : μέτρο για το πώς μια οργανική ένωση θα κατανεμηθεί μεταξύ μιας οργανικής φάσης και του νερού K ow = C o / C w C o = συγκέντρωση στην οκτανόλη C w = συγκέντρωση στο νερό Οι τιμές K ow κυμαίνονται από 10-3 έως ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-26

27 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ Συντελεστής κατανομής εδάφους-νερού, Κ d : καθορίζει την τάση μίας οργανικής ένωσης να προσροφηθεί σε έδαφος ή ίζημα C s = C w = K d = C s / C w συγκέντρωση στο έδαφος (μg/kg) συγκέντρωση στο νερό (μg/l) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-27

28 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ Η προσρόφηση των οργανικών ρύπων στο έδαφος γίνεται κυρίως πάνω στην οργανική ουσία του εδάφους, για τον λόγο αυτό ορίζεται ο συντελεστής κατανομής οργανικού άνθρακα: C c = K oc = C c / C w συγκέντρωση στο οργανικό άνθρακα (μg/kg) C w = συγκέντρωση στο νερό (μg/l) f oc = K d = K oc f oc κλάσμα οργανικού άνθρακα στο έδαφος (αδιάστατο) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-28

29 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Εμπειρικές σχέσεις εκτίμησης του K oc από άλλες φυσικοχημικές ιδιότητες Κατηγορία Αριθμός Εξίσωση Παρατηρήσεις ενώσεων ενώσεων Εντομοκτόνα 45 logk oc =0.544logK ow Αρωματικοί 10 logk oc =1.00logK ow Χλωριωμένοι υδρ. 15 logk oc =-0.557logC o w C o w σε μmol/l Αρωματικοί 10 logk oc =-0.54logC o w C o w σε mol/mol Εντομοκτόνα 106 logk oc =-0.55logC o w C o w σε mg/l Δεν αναφέρεται ---- logk oc =-0.681logBCF ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-29

30 ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΒΙΟΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗΣ Δείχνει την ποσότητα μιας ουσίας η οποία είναι πιθανό να συσσωρευτεί στους ιστούς ζωντανών οργανισμών. : BCF = C org / C w C org = συγκέντρωση στον οργανισμό (μg/kg) Η τάση βιοσυσσώρευσης μιας οργανικής ουσίας σχετίζεται άμεσα με τον συντελεστή οκτανόλης-νερού και με την περιεκτικότητα σε λιπίδια του οργανικού ιστού BCF = Κ ow l l = η περιεκτικότητα λιπιδίων στα ψάρια ( αδιάστατο) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-30

31 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για την ποσοτική εκτίμηση της κατανομής ενός ρύπου στις επιμέρους φάσεις, όταν γνωρίζουμε την ολική συγκέντρωση C t του ρύπου στο έδαφος. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-31

32 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Ακόρεστη ζώνη Κορεσμένη ζώνη Καθαρό έδαφος Σύστημα 3 φάσεων: αέρια υδατική στερεή Σύστημα 2 φάσεων: υδατική στερεή Έδαφος ρυπασμένο με μη υδατοδιαλυτό οργανικό ρευστό (NAPL) Non Aqueous Phase Liquid Σύστημα 3 ή 4 φάσεων: αέρια υδατική στερεή οργανική (μη υδατοδιαλυτή) Σύστημα 2 ή 3 φάσεων: υδατική στερεή οργανική (μη υδατοδιαλυτή) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-32

33 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Σχηματική αναπαράσταση της κατανομής των οργανικών ρύπων στις διάφορες φάσεις στην ακόρεστη ζώνη του εδάφους. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-33

34 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Γνωρίζουμε: C t = ολική ποσότητα του ρύπου ανά μονάδα μάζας ξηρού εδάφους (mg/kg) Θέλουμε να υπολογίσουμε: C s = συγκέντρωση του ρύπου στα στερεά σωματίδια του εδάφους (mg/kg) C w = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l) C a = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων (mg/l) C n = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη υδατική φάση NAPL (mg/l), ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-34

35 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Θεωρούμε το ισοζύγιο μάζας ρύπου i σε όγκο εδάφους V εδ V εδ = V s + V w + V n + V a V a V n M it = M is + M iw + M in + M ia V w V εδ C it M εδ = C is M εδ + C iw V iw + C in V in + C ia V ia V s C t ρ d = C s ρ d + n w C w + n a C a + n n C n Ξηρή φαινόμενη πυκνότητα του εδάφους ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ V M ρ εδ d n w w (l / l) (kg / l) Vεδ Vεδ Πορώδες του εδάφους που καταλαμβάνεται από το νερό 2α-35

36 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a + n n C n )/ ρ d (3.1) C a = P o X MW/(RT) (3.2) C n = m ρ n 10 6 (3.3) C w = S X (3.4) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a + n n (3.6) m i : κλάσμα μάζας συστατικού i στο οργανικό ρευστό (NAPL) Χ i : μοριακό κλάσμα συστατικού i στο οργανικό ρευστό m i = X imw i X i MW i ρ n : πυκνότητα του μίγματος NAPL (kg/l) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-36

37 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 4 φάσεων Όταν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (με NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a + n n C n )/ ρ d (3.1) C a = P o X MW/(RT) (3.2) C n = m ρ n 10 6 (3.3) C w = S X (3.4) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a + n n (3.6) Άγνωστες τιμές : C s = συγκέντρωση ρύπων στα στερεά σωματίδια (mg/kg), C w = συγκέντρωση ρύπων στο νερό των πόρων (mg/l), C a = συγκέντρωση ρύπων στην αέρια φάση των πόρων (mg/l), C n = συγκέντρωση του οργανικού ρύπου στη μη υδατική φάση NAPL (mg/l), n a = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται από την αέρια φάση (l/l), n n = όγκος του πορώδους που καταλαμβάνεται από τη μη υδατική υγρή φάση (NAPL) (l/l). Απαιτούμενα δεδομένα: Ιδιότητες του ρύπου : MW = μοριακό βάρος (g/mol), P o = τάση ατμών (mmhg), S = διαλυτότητα στο νερό (mg/l), H C = σταθερά του Henry σε atm m 3 /mol, K oc = συντελεστής διαχωρισμού (κατανομής) μεταξύ του οργανικού άνθρακα των εδαφικών σωματιδίων και της υδατικής φάσης (l/kg) Σταθερές και συνθήκες θερμοκρασίας: R = η παγκόσμια σταθερά των αερίων = atm m3/(mol K) ή R = mmhg m 3 /(mol K), Τ = θερμοκρασία σε Kelvin (K) Χαρακτηριστικά του εδάφους : ρ d = ξηρή φαινόμενη πυκνότητα του εδάφους (kg/l), n t = ολικό πορώδες του εδάφους (l/l), n w = πορώδες του εδάφους που καταλαμβάνεται από το νερό (l/l) (n w =S w n t, όπου S w ο βαθμός κορεσμού του εδάφους ως προς το νερό), f oc = κλάσμα του οργανικού άνθρακα. Δεδομένα ρύπανσης : C t = ολική ποσότητα του ρύπου ανά κιλό ξηρού βάρους (mg/kg), ρ η = πυκνότητα του μίγματος NAPL ΑΝΑΛΥΣΗ (kg/l), m = κλάσμα ΔΙΑΚΙΝΔΥΝΕΥΣΗΣ μάζας του ρύπου στο μίγμα NAPL, X = γραμμομοριακό κλάσμα του ρύπου στο μίγμα NAPL. 3-37

38 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ Μοντέλο 3 φάσεων Όταν δεν υπάρχει μη υδατική υγρή φάση στο έδαφος (χωρίς NAPL) C t = C s + (n w C w + n a C a )/ ρ d (3.7) C a = Η C /(RT) C w (3.8) C s = K oc f oc C w (3.5) n t = n w + n a (3.9) ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-38

39 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1 Σε έδαφος που έχει ρυπανθεί τολουόλιο : Μετρήθηκε ολική συγκέντρωση: C t = 50 mg/kg. Προσδιορίσθηκαν τα χαρακτηριστικά του εδάφους: ρ d =1.7 kg/l, n w = 0.2 l νερού/l, n a = 0.2 l αέρα/l και f oc = 0.01 Να υπολογισθούν οι συγκεντρώσεις : Στο νερό των πόρων Στον αέρα των πόρων Στα στερεά σωματίδια του εδάφους ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-39

40 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΑΣΕΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3.1 Από Πίνακες φυσικοχημικών ιδιοτήτων: H C = atm m 3 /mol logk oc = 2.06 H C = H C / RT = /(8.205 x 10-5 x 298) = K d = K oc f oc = x 0.01 = (l/kg) C w = C t / [K d + n w /ρ d + n a H C /ρ d ] = 38.5 mg/l C a = H C C w = 10.6 mg/l C s = K d C w = 44.2 mg/kg ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΡΥΠΑΣΜΕΝΩΝ ΕΔΑΦΩΝ 2α-40