по курсу «Методы экологических исследований»

Задача № 1

Градиент миграционного барьера равен соотношению разности величин мигрируемых масс ионов кадмия (на «входе» и «выходе» из барьера) к мощности самого барьера миграции, выраженного в метрах. Отсюда:

G = 10,9 мг/м³∙год^-1.

Ответ: 10,9 мг/м³∙год^-1 Cd²⁺.

Задача № 2

Коэффициент мобилизации k_моб равен отношению масс мигранта в жидкой и твердой фазах конкретного вещества. Следует помнить, если величину k_моб х 100 = массовая доля (%), что удобно в расчетах. Отсюда: 1) проводим пересчет: 0,004% – это 0,004 г/100 г.

2) находим k_моб = 0,02 мг/4 мг = 5,0∙10^-3 или 0,005, т.е. 0,5% в массовых долях.

Ответ: 0,005, или 0,5% (или 500 мг Pb²⁺/100 г Са, Мg(СО₃)₂).

Задача № 3

Массу PbCO₃ следует выразить на 100 г. Получим: 3,75 мг/100 г. Тогда: 0,032∙3,75 мг=0,12мг.

Ответ: 0,12 мг Pb²⁺/100 г мобилизуется в водный раствор из твердой фазы.

Задача № 4

Известно (Кауричев, Яшин, 1996), что коэффициент миграции k_миг = m_миг/А. Тогда для ионов Fe³⁺ получим k_миг: 326 мг/2700 мг = 0,12, а k_миг для кремния: 3108 мг/54000 мг = 0,06.

Ответ: ионы железа мигрируют в 2 раза активнее, чем ионы кремния.

Задача № 5

а) Математическое обоснование: 1. Величина Оп → к min, поэтому этой величиной можно пренебречь. 2. Тогда равенство Оп ∙ k_г = В ∙ k_мин превращается в неравенство: k_г < В ∙ k_мин. 3. Отсюда В (запас гумуса) зависит от соотношения величин k_г и k_мин, точнее k_мин гумуса. В оптимуме k_г = k_мин для гумусовых веществ.

б) Почвенно-экологическое обоснование. В почве остались лишь корневые остатки. Поэтому k_моб будет порядка 1/20 общей (исходя из массы корней) массы ВОВ. В этих условиях скорость и масштаб обновления гумуса компонентами ВОВ будут заметно меньше скорости минерализации самого гумуса. Запасы гумуса будут быстро уменьшаться, ВОВ выполняют функцию обновления гумусовых веществ. Но новообразованные массы ВОВ малы, чтобы пополнить запас ГС. В итоге – деградация гумуса.

Задача № 6.

Ответ: В этих условиях величиной В (запасы гумуса) можно пренебречь. Тогда вносимые при рекультивации органогенные субстраты будут трансформироваться в направлении: а) формирования групп ВОВ и б) как гумификации, так и минерализации ВОВ (при этом k_гум << k_мин). Накопление гумуса (и сорбция ВОВ почвой) будет весьма медленное. Для этой стадии характерно неравенство: k_мин >> Оп∙k_гум .

Задача № 7

Известно, что коэффициент накопления k_н химического элемента равен соотношению его масс в растении и твердой фазе почвы. Решение: 1. рассчитаем массу золы – 2г-100г, а х (грамм) в 120 граммах. Х=2,4г. 2.На долю кальция приходится 10% или 0,24 грамм.3. Исходя из Кларка кальция в литосфере (1.8 10^-3%) и массы кальция в растениях, найдем: k_н=0,24/0,0018=133.

Ответ: 133.

Задача №8

Показатель круговорота того или иного химического элемента равен произведению величин коэффициента накопления и скорости круговорота: П_к = k_н∙v_к = ... или П_к = k_н/Т_к. Причем скорость круговорота и период круговорота связаны зависимостью: Т_к = 1/v_к; отсюда период круговорота Т_к равен:

Т_к = 1 / 0,025 г/час = 40 час при «прокачке» 1 грамма ионов кобальта через свой организм.

Ответ: Т_к = 40 часов для ионов Со²⁺.

 

Задача № 9

П_к = k_н∙v_к = 13∙0,025 г/час = 0,33 г/час, или 7,92 г/сут С_орг и С_норг или 594 г/75 сут. за весь период вегетации оз. пшеницы.

Ответ: 594 г.

Задача №10

Коэффициент накопления k_н можно установить 2 способами:

а)расчетным путем по выражению: k_н = m_{х.э.раст}/m_{х.э.почвы} ;

б) опытным. Экспериментально найти k_н из выражения k_н = П_к∙Т_к = 0,33∙40 = 13,2; округленно 13. При биогенной миграции растения «прокачивают» намного больше химических элементов через свой организм, чем содержится в их биомассе. Ответ: k_н = 13.

Задача №11

 

Емкость круговорота химического элемента А в экосистеме можно рассчитать по формуле: А = П_к∙м∙Т_к∙k_н = 0,5 г/ч∙20 000 г/м². 4392 ч∙0,0018 г = 78,8 кг³/м² за 0,5 года, а за 1 год – 157,6 кг³, т.е. в 8 раз больше, чем содержится в биомассе фитоценоза. Размерность А: А =  = г³/м². Предварительно следует перевести 20 кг в 20 000 г. 0,5 года в 4392 ч (24 ч х 183 сут) и учесть кларк кобальта в почве: 0,0018 г на 100 г почвы.

Ответ: А = 78,8 кг/м².

 

Задача №12

Ответ: 0,26.

Задача №13

Ответ: k_н = 12.

Задача № 14

Ответ: 50 лет.

Задача № 15

Ответ: k _обн = 0,095 или 9,5%.

Задача № 16

Ответ: 1. G =547,8 г/м³, коэффициент обновления k_обн=0,214 или 21,4%.

Задача №17

Ответ: масса фульвокислот (органических кислот и их солей) =1,536кг.

Задача №18

Импульс миграции J_m можно найти из произведения величин градиента барьера G и времени t. Градиент барьера находим по выражению: G =m₁- m₂/l = (36–12) г/м²/0,22 м = 109,1 г/м³. Определив G, разделим его значение на время (в частях): J_m = G/t = 109,1 г/м³ : 0,7 = 155,9 г/м³ за 0,7 года. Общая формула для расчета J_m такова: J_m = G/1∙t^-1. Обратите внимание на запись времени в единице измерения масштаба миграции: г/м² ∙ год^-1. Это означает, что частное величин г/м² следует разделить на время в частях.

Ответ: 155,9 г/м³ за 0,7 года.

Задача №19

1. Находим концентрацию железа в растворе из соотношения: k_моб = м_ж/м_тв, тогда 0,05 = м_ж/4,5. Откуда м_ж = k_моб∙м_тв = 0,005∙4,5 = 0,0225 г. Здесь проценты выражены через массовую долю – г/100 г.

2. По формуле k_миг = (k_миг низкий).

3. Если k_миг < 1 – весьма низкая миграция; низкая до 10; средняя 10...50; 100 – высокая; > 100 – Cl, Br очень высокая.

Ответ: ~ 2.

Задача № 20

1. Коэффициент миграции рассчитываем по формуле А.И. Перельмана: k_миг Si =  (для ионов кремния).

2. Коэффициент миграции ионов цинка: k_миг Zn²⁺ =

3. Следовательно, цинк мигрирует активнее кремния в 29 раз.

Ответ: в 29 раз.

4. Формы миграции Si и Zn весьма разнообразны и заметно отличаются. У кремния в зоне тайги, в частности, преобладает коллоидная форма миграции, диагностированы также Si – органическая и ионно-молекулярная. Si может мигрировать в виде тонкодисперсных взвесей под защитой компонентов ВОВ. Zn мигрирует как в форме Zn – органических соединений, так и в форме растворимых солей. Ионы Zn²⁺ могут сорбироваться коллоидами Si, Mn и в такой форме (под защитой ВОВ) мигрировать в ландшафтах.

 

Задача №21

Ответ: поскольку значение R_f  известно, искомая величина находится как произведение R_f  на скорость миграции носителя; скорость миграции кадмийорганических соединений составит - 12,2 см.

 

Задача №22

Ответ: 7,65 см.

Задача №23

Искомый параметр М можно найти из следующего соотношения:

43,7 мг – 66,4 см² (рабочая площадь сорбционных колонок)

х (М) – 10⁴ см² (расчетная площадь почвы – здесь 1м²);

отсюда х (М) = 6,58 мг/м², или 6,6 г/м²∙год^-1

Ответ: М = 6,6 г/м²∙год^-1.

 

Задача №24

Ответ: для ионов кальция J_m = 35, для ионов цинка – 53,3.

 

Задача №25

Ответ: J_m= 33г/м³.

 

_______________

[1] Работа выполняется при наличии стереоскопов и набора аэрофотоснимков (фотопланов с горизонталями).

* АФА – аэрофотоаппаратура. При дистанционном зондировании земной поверхности в нашей стране широко использовалась высокоточная аппаратура фирмы Карл Цейс Йена (Германия).

⇐ Предыдущая12345678910

Поделиться: