1、单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Chemistry of Organic Pollution,Part 建模工具:迁移和反应,第1页,第一章、随机运动迁移,自然系统中有两种迁移现象:,随机运动迁移(如:分子扩散),定向运动迁移(如:分子在水流中平移),平流和扩散往往同时发生,本章重点考虑扩散运动,eg:,飞机上一杯咖啡,第2页,随机运动,随机意味着单个介质(分子、水团等）不能被确定性地描述。,第3页,Bernoulli,系数,物体在经过时间步长,n,后，位于盒子,m,中占有概率,p(n,m),就是,Bernoulli,系数,第4页,伴随n
2、增大，Bernoulli系数能够变换成函数,另一个表述方式为,第5页,第6页,得：,第7页,质量迁移模型和梯度流定律,净通量正比于两个相邻子系统,A、B,中占用值差值,F,A/B,=-,常数（,B,拥有率-,A,拥有率）,-,p(4,4)-p(4,2)=-(1/16-4/16)=3/16,式中常数用交换速率,V,A/B,表示,有：,F,A/B,=-,V,A/B,（C,B,-C,A,）,第8页,梯度流模型,假设子系统及其间距离趋向无穷小，占有密度之差也趋向于零。密度差值与它们之间距离差比表示占有密度空间梯度。通量与相关空间梯度之间关系称为梯度流定律,这是一个经典应用于全部类型物理过程定律,第9页
3、第10页,Fick第一定律：与扩散通量相关浓度空间改变。一个化合物扩散通量与其浓度梯度和分子扩散系数成正比即：,第11页,Fick第二定律：,一维空间扩散，向,y,和,z,轴扩散通量均为零,第12页,由扩散迁移过程引发局部浓度随时间改变正比于浓度二阶空间微分,第13页,平面边界上扩散,一个化合物穿过两个环境系统,A,和,B,边界进行扩散,调整浓度使,A,初始浓度为零，有:,当系统,B,浓度减半时移动距离为,x,1/2,(,t,),其中,第14页,第15页,平面边界上对称扩散,假定在系统,A,和,B,中扩散系数是相同，则,Fick,第二定律解为：,若,t0，,边界处浓度不随时间改变：,第16页
4、向球形颗粒和从球形颗粒向外扩散,转换成极坐标情况为：,第17页,解得,：（式中,r,是距球心距离）,令：,得：,第18页,分子水平随机运动：分子扩散系数,空气中扩散率,或,第19页,Fuller,等1966年关于空气中有机分子扩散率半经验关系式,第20页,第21页,第22页,已知一个化合物扩散率求解另一个含有相同结构化合物近似值：,相关环境性质对扩散系数影响：,D,ia,=,常数,T,3/2,p,-1,M,i,-,1/2,A,i,-1,第23页,水中扩散率,D,iw,对缺乏电场或对非带电粒子来说：,第24页,代入得：,第25页,将上式与Fick第一定律比较，可得：,系数修正后得下式：,第26
5、页,多孔介质中扩散,与经过孔隙中流体扩散相比，经过固体基质扩散通常是能够忽略,因为孔隙通常不是笔直，所以扩散所需时间要比均质介质中要长,因为多孔介质中较小孔隙空间，黏滞力通常抑制湍流，所以孔隙中扩散是由分子运动引发,第27页,孔隙中扩散率与Fick定律,第28页,因为扩散通量引发浓度改变因孔隙率而减小，有：,代入得：,同除以,第29页,充满气体孔隙中扩散：,Knudsen,效应,若,Kn,为1 或更大，有：,第30页,充满液体孔隙中扩散：Renkin效应,经验方程可表示为：,第31页,土壤非饱和带中扩散,第32页,吸附性化合物在多孔介质中扩散：有效扩散率,前边讨论情况假定扩散化合物不与多孔介质固体基质发生化学反应，然而多孔介质中，固-流体百分比要比开放水体中这一百分比大好几个数量级。所以化合物在土壤基质表面吸附变得非常主要。,对于含有较强吸附性化合物，其实只有很小一部分化合物依旧保留在流体中，此时引入有效扩散率概念,第33页,环境中其它随机迁移过程,湍流扩散,第34页,第35页,第36页,
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