Jedanaesto predavanje

Promet materija u vodi

Jedanaesto predavanje

1

Sadržaj 11. predavanja Advekcija Difuzija Bočno, uspravno i podužno mešanje Promet zagađenja u estuarijumima Promet zagađenja u morima i jezerima Promet zagađenja u podzemnim vodama

2

Advekcija Difuzija Bočno, uspravno i podužno mešanje Promet zagađenja u estuarijumima Promet zagađenja u morima i jezerima Promet zagađenja u podzemnim vodama

Promet materija u vodi se odvija usled: advekcije – kretanje materije uzrokovano kretanjem vodene mase, mešanja ili difuzije – kretanje materije usled kretanja vode u

manjim razmerama (Braunovo kretanje) sa težnjom ka postizanjuuniformnog sastava (ne uključuje ukupni transport vode).

Kombinovani efekat advekcije i difuzije je poznat kaodisperzija, kada dolazi do raspoređivanja materije u širemvodenom području. Iako je ovaj fenomen lako razumeti kvalitativno, kvantitativno ga

je veoma teško opisati.3

Promet materija u vodi se odvija usled: advekcije – kretanje materije uzrokovano kretanjem vodene mase, mešanja ili difuzije – kretanje materije usled kretanja vode u

manjim razmerama (Braunovo kretanje) sa težnjom ka postizanjuuniformnog sastava (ne uključuje ukupni transport vode).

Kombinovani efekat advekcije i difuzije je poznat kaodisperzija, kada dolazi do raspoređivanja materije u širemvodenom području. Iako je ovaj fenomen lako razumeti kvalitativno, kvantitativno ga

je veoma teško opisati.

Advekcija ADVEKCIJA – prenos horizontalnim kretanjem. Podrazumeva kretanje vazdušnom masom u atmosferi ili vodenom

masom. Polutant je nošen brzinom kretanja vazduha ili vode. U slučaju da polutant prelazi iz jedna faze u drugu (npr. aerosoli ili

čestične materije u vodu) tada se menja smer njegovog kretanja.

4

ADVEKCIJA – prenos horizontalnim kretanjem. Podrazumeva kretanje vazdušnom masom u atmosferi ili vodenom

masom. Polutant je nošen brzinom kretanja vazduha ili vode. U slučaju da polutant prelazi iz jedna faze u drugu (npr. aerosoli ili

čestične materije u vodu) tada se menja smer njegovog kretanja.

vA = Q*C vA - brzina advekcije (masa/vreme) Q = brzina protoka medijuma advekcije (m3/h) C = koncentracija materije u medijumu (mg/m3)

Difuzija

Šta prouzorkuje difuziju? Termalna difuzija, Difuzija duž koncentracionog gradijenta.

D – difuzioni koeficijent za određenu materiju u određenommedijumu (m2/s);

Koncentracioni gradijent u pravcu difuzije;

A – površina kroz koju se odvija difuzija.

5

Ay

cD Dv

D – difuzioni koeficijent za određenu materiju u određenommedijumu (m2/s);

Koncentracioni gradijent u pravcu difuzije;

A – površina kroz koju se odvija difuzija.

Difuzioni koeficijent je reda veličine 10-5 m2/s u vazduhu i 10-9m2/s u vodi. Difuzioni koeficijenti zavise od hemijskih osobina itemperature. Veći molekuli imaju manje difuzione koeficijente; na višimtemperaturama difuzioni koeficijenti su veći.

y

c

Postoje tri vrste mešanja: Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se neki

polutant rasprostire sa jedne obale na drugu. Uspravno (vertikalno) mešanje određuje domet

raslojavanja (stratifikacije) unete materije po slojevima vodenemase. Podužno (longitudinalno) mešanje određuje brzinu

kojom se neki polutant kreće nizvodno.

6

Postoje tri vrste mešanja: Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se neki

polutant rasprostire sa jedne obale na drugu. Uspravno (vertikalno) mešanje određuje domet

raslojavanja (stratifikacije) unete materije po slojevima vodenemase. Podužno (longitudinalno) mešanje određuje brzinu

kojom se neki polutant kreće nizvodno.

Turbulencija vode određuje sve tri vrste mešanja.

Turbulencija zavisi od: protoka vode, nagiba rečnog korita, dubine vode, konfiguracije rečnog dna i obala, vetra, temperature.

7

Turbulencija vode određuje sve tri vrste mešanja.

Turbulencija zavisi od: protoka vode, nagiba rečnog korita, dubine vode, konfiguracije rečnog dna i obala, vetra, temperature.

Zašto je važna brzina bočnog mešanja? Brzo bočno mešanje – polutant brzo difunduje u celu masu vode. Sporo bočno mešanje (široke, duboke i spore reke) – polutant se

razvlači duž jedne obale sa malim uticajem na ceo tok. Kaptažniobjekti se postavljaju na manje zagađenoj rečnoj obali.

Kako se može odrediti mesto ispuštanja polutanata u reku, a da nedođe do zagađenja obale (Nesmejanov)?

8

Brzo bočno mešanje – polutant brzo difunduje u celu masu vode. Sporo bočno mešanje (široke, duboke i spore reke) – polutant se

razvlači duž jedne obale sa malim uticajem na ceo tok. Kaptažniobjekti se postavljaju na manje zagađenoj rečnoj obali.

Kako se može odrediti mesto ispuštanja polutanata u reku, a da nedođe do zagađenja obale (Nesmejanov)?

nvhqL

L – rastojanje od obale do mesta ispuštanja zagađenja (m)q- protok zagađenja (m3/s)h – dubina reke na mestu ispuštanja (m)v – brzina reke (m/s)n – faktor razblaživanja

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočno mešanje, jer je odnosdubine prema širini reke mali.

Podužno mešanje utiče na prenos zagađenja nizvodno i na brzinusmanjenja zagađenja pomoću faktora prirodnog prečišćšavanjapovršinskih tokova.

9

Promet zagađenja u estuarijumima Estuarijum je mesto mešanja rečne sa morskom vodom. Bočasta ili slankasta voda.

Prometa zagađenja u estuarijumu je određen: plimom i osekom, razlikom u gustini slatke, morske i otpadne vode, koagulacijom i flokulacijom uzrokovanom slanom vodom, konfiguracijom obala i dna estuarijuma, vetrom.

10

Estuarijum je mesto mešanja rečne sa morskom vodom. Bočasta ili slankasta voda.

Prometa zagađenja u estuarijumu je određen: plimom i osekom, razlikom u gustini slatke, morske i otpadne vode, koagulacijom i flokulacijom uzrokovanom slanom vodom, konfiguracijom obala i dna estuarijuma, vetrom.

Pričardova klasifikacija estuarijuma Pozitivna ušća – postoji značajno razblaživanje morske vode

slatkom (velika reka se uliva u more). Obrnuta ušća – gubici usled isparavanja nadmašuju unete

količine slatke vode, pa je voda u zoni ušća slanija od morskevode, koja za vreme plime nadolazi. Neutralna – ni doticaj slatke vode ni isparavanje ne

predstavljaju dominantne procese. Radioaktivni traseri

11

Pozitivna ušća – postoji značajno razblaživanje morske vodeslatkom (velika reka se uliva u more). Obrnuta ušća – gubici usled isparavanja nadmašuju unete

količine slatke vode, pa je voda u zoni ušća slanija od morskevode, koja za vreme plime nadolazi. Neutralna – ni doticaj slatke vode ni isparavanje ne

predstavljaju dominantne procese. Radioaktivni traseri

Promet zagađenja u morima i jezerima Početno zagađenje prouzrokovano delovanjem zagađivača

ispuštenim u mlazu difuzerima (ukoliko postoji raslojavanje vode,zagađenje može da se prostire samo na određenoj dubini).

Kasnije zagađenje usled morskih struja

12

Promet zagađenja u podzemnimvodama Specifičnosti kretanja podzemnih voda: kreće se laminarnim strujanjem, nema turbulentnog kretanja, brzina je veoma mala (3 m/god, tj. u krupnozrnom materijalu 1

km/god). Posledica: zagađenje uneto u zemljište može da ne zagađuje podzemnu

vodu na relativno bliskom mestu, zagađenje je dugo lokalizovano na tom mestu.

13

Specifičnosti kretanja podzemnih voda: kreće se laminarnim strujanjem, nema turbulentnog kretanja, brzina je veoma mala (3 m/god, tj. u krupnozrnom materijalu 1

km/god). Posledica: zagađenje uneto u zemljište može da ne zagađuje podzemnu

vodu na relativno bliskom mestu, zagađenje je dugo lokalizovano na tom mestu.

Šta su podzemne vode? Podzemne vode su vode koje se nalaze u prostoru pora i

fraktura stena i minerala ispod površine Zemlje. Potiče odkišnice i otopljenog snega, a vraća se na površinu prekopovršinskih potoka, jezera i okeana.

Čine oko 0,5 % svih voda na Zemlji, odnosno 35 puta je većakoličina nego vode jezera i potoka. Zapremina vode jeekvivalentna 55 m debelom sloju koji se proteže ispod celepovršine Zemlje.

Obično se javljaju na dubinama do 750 m.

14

Podzemne vode su vode koje se nalaze u prostoru pora ifraktura stena i minerala ispod površine Zemlje. Potiče odkišnice i otopljenog snega, a vraća se na površinu prekopovršinskih potoka, jezera i okeana.

Čine oko 0,5 % svih voda na Zemlji, odnosno 35 puta je većakoličina nego vode jezera i potoka. Zapremina vode jeekvivalentna 55 m debelom sloju koji se proteže ispod celepovršine Zemlje.

Obično se javljaju na dubinama do 750 m.

Nivo podzemnih vodaKiša prvo prolazi kroz pore zemljišta kojesu ispunjene vazduhom - nezasićena zonaili zona aeracije. Zatim, prolazi krozzonu u kojoj su pore ispunjene vodom –zasićena zona. Vrh zasićene zone, tj.površina ispod koje su sve pore ispunjenevodom se zove nivo podzemnih voda(water table).Tokom suvih perioda, nivo podzemnihvoda se spušta, a tokom vlažnih periodanivo se podiže.

15

Kiša prvo prolazi kroz pore zemljišta kojesu ispunjene vazduhom - nezasićena zonaili zona aeracije. Zatim, prolazi krozzonu u kojoj su pore ispunjene vodom –zasićena zona. Vrh zasićene zone, tj.površina ispod koje su sve pore ispunjenevodom se zove nivo podzemnih voda(water table).Tokom suvih perioda, nivo podzemnihvoda se spušta, a tokom vlažnih periodanivo se podiže.

Kretanje podzemne vodeBrzina kretanja uglavnom manja od kretanja površinskih voda.Podzemna voda se pre svega kreće naniže pod dejstvom gravitacije. Ali, ona takođe može dase kreće i naviše, jer se kreće iz oblasti većeg u oblast manjeg pritiska, kao što se moževideti ilustrovano u eksperimentu na slici. Isto se dešava i ispod površine Zemlje: pritisakkoji je veći ispod planina gura vodu ka oblasti nižeg pritiska – ispod kotilina i dolina.Brzina kojom se kreće podzemna voda zavisi od dve osobine stenskog materijala: poroznostii permeabilnosti.

16

Brzina kretanja uglavnom manja od kretanja površinskih voda.Podzemna voda se pre svega kreće naniže pod dejstvom gravitacije. Ali, ona takođe može dase kreće i naviše, jer se kreće iz oblasti većeg u oblast manjeg pritiska, kao što se moževideti ilustrovano u eksperimentu na slici. Isto se dešava i ispod površine Zemlje: pritisakkoji je veći ispod planina gura vodu ka oblasti nižeg pritiska – ispod kotilina i dolina.Brzina kojom se kreće podzemna voda zavisi od dve osobine stenskog materijala: poroznostii permeabilnosti.

17

Fabrike i podzemni rezervoari predstavljaju izvore zagađenja podzemnihvoda. Kada rezervoar sa tečnošću koja se rastvara u vodi iscuri, voda sekreće naniže sve do nivoa podzemnih voda. Tada se rastvara u podzemnojvodi. Ovi polutanti se kreću zajedno sa podzemnom vodom. Mogu dazagade bunare i površinsku vodu.

18

Ukoliko je tečnost koja je procurila manje gustine od vode, ona pluta na površini nivoapodzemne vode. Nešto od polutanta će ispariti i kretaće se naviše ka površini u obliku pare.Jedan deo će se rastvoriti i kretati sa podzemnom vodom.Ukoliko materija nije mnogo rastvorna u vodi, veći deo tečnosti će plutati na površinipodzemne vode i kretaće se sa podzemnom vodom.Tečnosti koje su gušće od vode će potonuti sve dok ne dosegnu vodonepropusni plato(akvitard). Tada se ona kreće po površini vodonepropusnog platoa zajedno sa podzemnomvodom.

Pitanja za utvrđivanješesnaestog predavanja

19

Pitanja za utvrđivanješesnaestog predavanja

Prvo pitanjeKada je polutant nošen brzinom kretanja vazduha ili vode,

proces se zove difuzija.

Tačno Netačno

20

Kada je polutant nošen brzinom kretanja vazduha ili vode,proces se zove difuzija.

Tačno Netačno

Drugo pitanjeDifuzioni koeficijent je veći za vazduh nego za vodu.

Tačno Netačno

21

Treće pitanjeU reku je prosuta veća količina pentana i 1-butanola. Koja

supstanca će se više rastvoriti u vodi?

pentana 1-butanol

22

U reku je prosuta veća količina pentana i 1-butanola. Kojasupstanca će se više rastvoriti u vodi?

pentana 1-butanol

Četvrto pitanjeBočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se neki

polutant rasprostire sa jedne obale na drugu

Tačno Netačno

23

Bočno (lateralno) mešanje određuje brzinu kojom se nekipolutant rasprostire sa jedne obale na drugu

Tačno Netačno

Peto pitanjeUspravno mešanje se vrši brže nego bočno mešanje, jer je

odnos dubine prema širini reke mali.

Tačno Netačno

24

Uspravno mešanje se vrši brže nego bočno mešanje, jer jeodnos dubine prema širini reke mali.

Tačno Netačno

Šesto pitanjeObrnuta ušća su ušća kod kojih je voda u zoni ušća slanija od

morske vode.

Tačno Netačno

25

Sedmo pitanjeNivo podzemnih voda je površina ispod koje su sve pore

zemljišta ispunjene vodom.

Tačno Netačno

26

Osmo pitanjeTokom suvih perioda, nivo podzemnih voda se podiže.

Tačno Netačno

27

Tokom suvih perioda, nivo podzemnih voda se podiže.

Tačno Netačno

Deveto pitanjePodzemna voda se kreće naniže pod dejstvom gravitacije, i

naviše iz oblasti većeg u oblast manjeg pritiska.

Tačno Netačno

28

Deseto pitanjeUkoliko je tečnost koja je procurila u zemljište manje gustine

od vode, ona pada na površinu akvitarda.

Tačno Netačno

29