Математическая модель биоразложения нефтяных загрязнений в почвогрунтах
Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Математическая модель биоразложения нефтяных загрязнений в почвогрунтах

G = aC, где a = v/w+aG(v/w – n)/( baS) .

С учетом этого соотношения и (7) получим уравнение:

dM/dx = b[1 –l/f(G) ]dG/dx ,

где b = (v – nw)/(abaS)( v/ nэ – w)

(10)

Важным свойством уравнения (10) является существование экстремума (максимума) у функции dM/dx . Значение концентрации нефтепродуктов, при которой достигается максимум концентрации бактерий, находится из уравнения:

1 –l/f(G)=0.

Корень уравнения G* = lK/(ml) соответствует максимуму концентрации бактерий М0. Решение (10) в квадратурах не представляет труда и устанавливает связь концентраций бактерий и нефтепродуктов.

M0М = b(G* – G) – lò dG/f(G)ïGG*

Следовательно, в слое грунта реализуется самоподдерживающийся режим биоразложения, когда волна концентраций нефтепродукта по глубине слоя возрастает от 0 до максимального значения G0, а волна концентрации бактерий имеет максимум М0.

Краевая задача решается численно при следующих условиях:

M(0, t)= M0 , M(x,0)= 0 ,G(x, 0)= G0,C(0, t)=C0 ,

где G0 – распределение нефтепродукта в начальный момент очистки, M0 и C0 – подаваемые с промывным раствором концентрации бактерий и биоПАВ. Полагается, что в начальный момент времени концентрация бактерий в слое нулевая.

На основе модели (2), (4) и (6), были рассчитаны изменения концентраций нефтепродукта и бактерий по глубине грунта в зависимости от времени промывки.

Программа была использована для конкретного примера ликвидации аварийного загрязнения почвы и подземных вод бензином, произошедшего в ноябре 1996 г. на продуктопроводе фирмы Čepro в Чешской Республике. Объём вытекшего бензина составил ~1,1 тыс. т. Сразу было собрано ~150 т бензина, осталось ~1,0 тыс. т бензина.

Для оценки продолжительности различных этапов очистки и выбора оптимальных условий необходим расчет всех стадий процесса очистки грунта и подземных вод на основе математических моделей.

1 2 3 4