Pohyb kontaminantů v půdách

Prezentace na téma: "Pohyb kontaminantů v půdách"— Transkript prezentace:

1 Pohyb kontaminantů v půdách

2 Sorpce v půdě a v sedimentech
A: Absorpce do amorfní organické hmoty (non-aqueous phase liquid, NAPL) B: Absorpce do kondenzované organické hmoty (soil organic matter, SOM) C: Adsorpce na vlhké povrchy organické hmoty D: Adsorpce na vlhké minerální povrchy E: Adsorpce na minerály s mikropóry (např. zeolity)

3 Sorpce na různých půdách
Sorpce fenantrenu na různých půdách a sedimentech Proč je sorbované množství různé? Příčinou je různý obsah organické hmoty (organic matter, OM)

4 KOC Partiční proces: Aw  Aoc nebo Aw  Aom nebo Aw  As Partiční koeficient voda – organický uhlík Koc má jednotku l/kg (litry vodného roztoku na kilogramy organického uhlíku) jde o tendenci látky přecházet z vody do organické složky půdy oc – organický uhlík (organic carbon) om – organická hmota (organic matter) s – půda (soil)

5 Vztah mezi Koc a Kd (Kp) Kd (alt. označení Kp), Kom , Koc
foc (fom) je vlastnost půdy organická hmota je asi z 50% uhlík foc ~ 0.5 fom Koc ~ 2 Kom

6 Měření foc a fom Typické hodnoty fom foc a fom
Spalováním organické hmoty v peci (450C; 24 h) a určení rozdílu hmotností Chemickou oxidací organické hmoty např. manganistanem a IČ detekcí vzniklého CO2 Typické hodnoty fom Rašelina: většina organické hmoty, fom = 0.5 až 1.0 Půdy: závisí na vrstvě, fom = 0.01 až 0.5 Vodní sedimenty: většina organické hmoty mineralizována, fom = až 0.05

7 logKoc je přímo úměrné logKow (partiční koeficient voda – oktanol)
Odhad Koc logKoc je přímo úměrné logKow (partiční koeficient voda – oktanol) log Koc = 1.00 log Kow – 0.21 logKoc je přímo úměrné logCwsat (rozpustnost látky ve vodě) log Koc = log xwsat Karickhoff et al. (1979, Water Research 13, )

8 Odhad Koc log Koc = 4.04 - 0.557 log Cwsat (M)
Chiou et al. (1979, Science 206, )

9 Detailnější korelační vztahy Koc – Kow
Odhad Koc Detailnější korelační vztahy Koc – Kow Compounds a b Alkylated and chlorinated benzenes, PCBs 0.74 0.15 PAHs 0.98 -0.32 Chlorinated phenols 0.89 -0.15 C1 and C2 halocarbons 0.57 0.66 only chloroalkanes 0.42 0.93 only chloroalkenes 0.96 -0.23 Brominated compounds 0.50 0.81 Phenylureas 0.49 1.05

10 Příklady Vypočítejte sorpční koeficient benzenu v sedimentu, je-li v literatuře nalezená hodnota logKoc pro benzen 1.58 a v sedimentu je kolem 2 procent organické hmoty. Kd = Koc foc = 10logKoc fom/2 = /2 = 0.38 l/kg Odhadněte sorpční koeficient m-chlorophenolu z distribučního koeficientu Kow (např. na ). Doporučená hodnota logKow = 2.50 logKoc = 0.89 logKow – 0.15 = 2.08 Literární hodnota logKoc = 2.54 chyba 10logKocodhad / 10logKoclit = 0.35, chyba odhadu je 65%

11 Různé formy vztahu pro absorpci do organického uhlíku:
Mechamismy sorpce Různé formy vztahu pro absorpci do organického uhlíku: Platí pouze pro neutrální (“hydrofobní”) organické látky foc > se obecně považuje za hranici použitelnosti, jinak dominuje sorpce na površích anorganických složek, popř. sorpce spojená s chemickou reakcí (chemisorpce).

12 Mechamismy sorpce

13 Freundlichova izoterma
Adsorpce Sorpce na povrchu půdních částic je adsorpce. Experimentální data o adsorpci jsou zpravidla vyjadřována ve formě adsorpční izotermy: závislosti adsorbovaného množství na parciálním tlaku (v případě adsorpce z plynné fáze) nebo na koncentraci (v případě roztoků). Freundlichova izoterma alt. Langmuirova izoterma n, popř. a, b jsou konstanty

14 Exponent Freundlichovy izotermy při různých mechanismech adsorpce, příklad adsorpce s absorpcí
Kd: partiční koeficient půda - voda (l/kg) fOC: podíl organického uhlíku v půdě (kgOC/kgpůda) KOC: distribuční koeficient organický uhlík – voda (l/kgOC) fBC: podíl pevné fáze, na které probíhá adsorpce (kgBC/kgpůda) KBC: adsorpční koeficient pevná fáze - voda ([µg/kgBC]/[µg/l]n) Cw: koncentrace ve vodě (µg/L) n: exponent ve Freundlichově izotermě

15 Pohyb těžkých kovů v půdě, závislost na pH

16 Limitní obsah těžkých kovů v půdě (celkový obsah v mg na 1 kg sušiny, výluh lučavkou královskou)