Химический обмен на границе раздела придонная вода - морское дно : Проблемы теории и методов исследования

1
ХИМИЧЕСКИЙ ОБМЕН НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ПРИДОНН АЯ ВОДА - МОРСКОЕ ДНО (проблемыЧеории и методов исследования)
Содержание стр.
Введение ......................................................1-26
Метод иловых вод................................................ 13
Метод донных камер («боксовый» эксперимент)..................... 17
Глава 1 Теоретические проблемы обработки результатов «боксового»
эксперимента............................................... 27-86
§ 1 1 Іримснсние моделей стационарного диагенеза к результатам «боксового» эксперимента на іранице раздела вода дно на
примере кислорода............................................... 27
§ 2 Квазистациоиарная модель для описания «боксового)'
эксперимента на границе раздела вола - дно...................... 53
§ 3 Диализ уравнений массообмена между придонной водой и морским дном и методика расчета результатов «боксового»
эксперимента (на примере растворенного кислорода) .............. 60
Выводы.......................................................... 85
Глава 2.Результаты прямого измерения химического обмена на границе придонная вола - морское дно в закрытой системе боксов 87-174
§ 1 Введение....................................................... 87
§2 Результаты исследования химического обмена «боксовым» методом через границу вода -дно в приустьевой части р Кубань
Азовского моря (на примере кислорода).............................. 89
а Методика эксперимента............................................ 89
б. Результаты «боксового» эксперимента в Азовском морс............. 94
в Особенности кислородною режима приустьевого района
р.Кубань........................................................ 99
II
Результаты расчета среднесуточного баланса ....................... 100
Оценка вставляющих ОВ............................................. 109
§ 3 Результаты исследования химического обмена «боксовым» методом на черноморском шельфе Болгарии (на примере
кислорода)....................................................... 119
а Методика эксперимента........................................... 119
б Результаты исследования химического обмена кислородом 122
§ 4. Потребление кислорода на границе вода - дно по результатам
«боксового» эксперимента в Луцком заливе Балтийского моря ........ 132
а Методика эксперимента............................................132
б. Результаты исследования обмена кислородом на границе вода -
дно................................................................135
§ 5 Химический обмен биогенными элементами ію резулыатам «боксового» эксперимента на границе раздела вода -осадок в
Луцком заливе Балтийского моря ................................. 148
а Результаты исследования химического обмена в Луцком
заливе........................................................... 148
б Возможности измерения скорости фильтрации грунтовых вод
по результатам «боксовою» эксперимента в Луцком заливе............165
Глава 3. Исследование особенностей раннею диагенеза осадков но результатам химическою анализа иловых вод и вмещающих
их осадков........................................... :........175-222
§ I Введение...................................................... 175
§ 2 Закономерности раннего диагенеза осадков Атлантики в районе р.
Конго...................................................... 177
а Аппаратура» методика работы и расчетов ......................... 177
б Результаты исследования осадков .............................. 180
в Результаты исследования иловых вод............................. 186
и
Для удобства дальнейшего использования уравнение (17) можно представить в виде 1= ДС «•) и упростить на основе формулы (15) и условия (14)
(15)
X = (2Н/ф^2AJ), ) (yfcZ -ÆT )=(2НД<,)-JcZ-[JcZ - Je* ) (17*).
Формула (17ч) может служить для выбора величины J», удовлетворяющей рассматриваемому случаю модели 1и последующему расчету величин xi,A<, (4’,15). Так, подстановку экспериментальных результатов можно осуществлять по формуле, полученной 10(17’):
К = (2Hi't) JcZ ■ (Æ - Æi ) (18)
Во ВТОРОМ случае модели 1 учтем влияние диффузионного полслоя толщиной h Оценку влияния подслоя целесообразно проводить по уравнению
J » (D/h) • АС = (D/h) (С* - С„) (19),
дающему величину потока через диффузионный подслой, как это было использовано в работе [Boudreaw В Р and Guinasso N L ,1982] Для исходного момента постановки эксперимента можно записать:
-(D/Ъ) А С’ - (D/h) (Су.,,- Со) (19*). где D - молекулярный коэффициент диффузии растворенного кислорода в морской воде, взятый из работы [Brocckcr W.S and Peng Т -H ,1974], размерность которого [ см1' сек !],ЛС- разность концентраций растворенного кислорода на верхней и нижней границе подслоя (ЛС’ -разность концентраций в начальный момент времени), Со - концентрация кислорода на поверхности осадка или же н а дне диффузионного подслоя ( С’о - та же концентрация в исходный момент времени) Причем С„ = С0 + А С (20), а С., “ С\, + А С' (20') В этом случае не выполняется
35
условие (14), т е С„„ * С(х=0)=С’о. а исходные значения xi и А* находят по формулам (4) и ( 15) при С„ = С\> .
х,= рОГо / Ао (4"), .Ло = ^/2фгС'00, (15’)
Перед определением величины J0, удовлетворяющей рассматриваемому случаю модели 1, и нахождением зависимости t -ЦС*) необходимо выразить С0 =f (С»), для чего можно уравнять потоки через поверхность осадка (5) и через диффузионный подслой (19) ф -JlCcAD, - (D/h) (С, - Со ). откуда
<+)
Со - С* + (ф’АЛЬ2/!*2) [ 1 2П* !АсО’Ф1 h3 )-С.+1 ] (21).
а для исходного момента времени
С’«.- cwoч(ф2а.х>.ь2,т>2) [ і - ^(г/г / AjWh1 )-c- +1 ) (2г)
Причем начальная посылка модели 1 ( А - Ао “ const) приводи! на основании выражения ( 15’) к следующему равенству на протяжении всего времени "боксового” эксперимента J0:/C'0 = J2/C0 =-oonst
Уравнивание потоков в боксе (8) и через диффузионный подслой (19) с соответствующим знаком Н(с1С* /di) -(D/h) (С» - С.) (22), подстановка Со в соответствии с выражением (21) в уравнение (22) с нахождением константы интегрирования при выполнении граничного УСЛОВИЯ t=0, Cw л Cwô при решении дифференциального уравнения (22) дают зависимость вида
t=(hWD)(VéC«+l - VÂgTT-«- ) (23),
(15') (19-) (19)
где b=(2D2/AoDsф2Ь2) = (4D2 CVJ02h2) = [4С’Д А С’)2] - [4С„/(АС)2 ] (24).