Chemija · Pamoka
Teršalų likimas, ekspozicija ir aplinkos matavimai
Interpretuokite likimą visos sistemos ribose, priskirtą cheminių formų prieinamumą, cenzūruotus stebėjimus ir pagal srautą svertines apkrovas, nepaversdami hipotetinės koncentracijos išvada apie poveikį.
Grįžti į chemijos planąBaigę pamoką, galėsite
- Atskirti išnykimą iš vieno skyriaus nuo pirminės medžiagos apskaitos visos sistemos ribose.
- Apskaičiuoti aiškiai priskirtą prieinamą simbolinės rūgšties formą.
- Deterministiniame cenzūravimo pratime išlaikyti nežinomas vertes.
- Atskirti srauto koncentraciją nuo masės apkrovos per laiką.
Likimo modelis seka, kur patenka komponentas
Likimo apskaita gali apimti pernašą, pasiskirstymą ir cheminį ar biologinį virsmą. Išnykimas iš vieno matuojamo skyriaus gali reikšti pernašą į kitą skyrių, o ne sunaikinimą. Prieš priskirdami nuostolių narį apibrėžkite visos sistemos ribas.
Poveikio apskaita klausia, kaip atitinkamas biologinis ar aplinkos rodiklis kinta esant atitinkamai ekspozicijai. Likimas, ekspozicija ir poveikis yra susiję komponentai, kuriems reikia skirtingų įrodymų ir būdinga skirtinga neapibrėžtis.
Likimo ir cheminių formų apskaitai reikia apibrėžto išliekančio dydžio
Imkite originalų simbolinį komponentą, kurio pradinis išliekančių CoreUnits kiekis yra 84.0 μmol, visas pirminės medžiagos pavidalu vandenyje. Ribos apima vandenį, nuosėdas, įtrauktą dujų fazę ir produktus. Priskirkite galutinius pirminės medžiagos telkinius 19.0/37.0/8.00 μmol CoreUnits vandenyje / nuosėdose / dujose ir 11.0 μmol CoreUnits organiniuose produktuose. Pilnos molekulinės formulės ir nevienodos produktų masės nenurodytos.
Pirminės medžiagos kiekis visos sistemos ribose yra 64.0 μmol CoreUnits; išmatuota pirminė medžiaga kartu su produktu sudaro 75.0, todėl 9.00 lieka neišaiškinti. Pirminės medžiagos vandenyje sumažėjo 65.0, o bendras pirminės medžiagos kiekis sumažėjo 20.0. Šie dydžiai skiriasi. Jei atskirai pagrįsta analizė vietoj to nustato 20.0 μmol CoreUnits organiniuose produktuose, atgavimas apima visus 84.0 ir neišaiškinto telkinio nelieka. Galutinis neorganinis produktas nepateiktas, todėl mineralizacija neįrodyta.
Atskirame simbolinės rūgšties modelyje užrašykite HA⇌H⁺+A⁻ ir sekite vieną AcidCore kiekvienai HA ar A⁻. Priskirkite bendrą branduolių kiekį 0.340 μmol L⁻¹, sąlyginį pK_a=7.20 ir išoriškai palaikomą pH 7.80, taikydami idealų praskiesto tirpalo koncentracijų artinį. Protonų rezervuaras ir priešjoniai nepatenka į šį dalinį modelį; jis neteigia, kad viso tirpalo krūvio balansas tenkinamas.
Santykis [A⁻]/[HA]=10^(pH−pK_a)=3.98107171. Neutralios HA ir anijono A⁻ koncentracijos yra 0.0682584030 ir 0.271741597 μmol L⁻¹; jų suma išlaiko bendrą AcidCore kiekį. Priskirkite nesurištas dalis 0.700 HA ir 0.950 A⁻, todėl nesurišti kiekiai yra 0.0477808821 ir 0.258154517 μmol L⁻¹.
Šiame konkrečiame mokomajame prieinamumo modelyje prieinama apibrėžkite tik nesurištą neutralią HA. Ši pasirinkta taisyklė neįrodo tikros biologinės pernašos ar visuotinio jonų negebėjimo pereiti per fazių ribas. Kai atskirai palaikomas pH 8.80, tos pačios prielaidos duoda neutralios formos / anijono koncentracijas 0.00833114497/0.331668855 μmol L⁻¹ ir nesurištos neutralios formos / anijono koncentracijas 0.00583180148/0.315085412 μmol L⁻¹. Bendras branduolių kiekis lieka 0.340; išvados apie saugumą ar poveikį iš to neišplaukia.
Nesurišta neutrali HA / μmol L⁻¹
Priskirtas palaikomas pH
- Priskirti pH atvejai
- — Nurodytas prieinamos formos modelis
Pradiniai duomenys
| Priskirtas palaikomas pH | Nesurišta neutrali HA / μmol L⁻¹ |
|---|---|
| 7.8 | 0.047780882121318244 · Priskirti pH atvejai |
| 8.8 | 0.005831801476979958 · Priskirti pH atvejai |
Originali simbolinė HA/A⁻ pusiausvyra, kai pH palaikomas išoriškai, priskirtas pK_a=7.20, o bendras AcidCore kiekis 0.340 μmol L⁻¹. Brūkšninė kreivė ir apskritimai rodo tik 0.700×0.340/[1+10^(pH−7.20)] – aiškiai pasirinktą prieinamą nesurištos neutralios formos kiekį. Yra ir kitų nesurištų cheminių formų. Tai nėra nei išmatuotas įsisavinimas, nei universalus pernašos ar poveikio ryšys.
Ekspozicija priklauso nuo cheminės formos ir laiko
Bendra koncentracija gali skirtis nuo laisvos ar kitaip prieinamos koncentracijos pagal nurodytą įsisavinimo modelį. Kiekis, sąlyčio dažnis, trukmė ir patekimo kelias priklauso ekspozicijos aprašymui. Modelis neturi tyliai pakeisti išmatuoto bendro kiekio nežinoma vidine ekspozicija.
Metabolizmas ar virsmas aplinkoje gali pakeisti tapatybę ir elgseną. Vien pirminio junginio pašalinimas neįrodo mažesnio pavojingumo, o virsmo produktų apskaitai reikia atskirų įrodymų.
Nežinomo rezultato ir srauto negalima pakeisti patogia koncentracija
Originaliame matematiniame cenzūravimo pratime naudokite penkis įrašus, išreikštus μg L⁻¹: <0.0600, 0.110, 0.190, <0.0200 ir 0.0800. Aiškiai numatykite, kad kiekvienas nežinomas tikrasis mokomasis įrašas yra neneigiamas ir griežtai mažesnis už jam nurodytą ribą, be matavimo paklaidos ar klaidingo klasifikavimo. Šios prielaidos suteikia deterministinius intervalus; tikra aptikimo riba savaime nesuteikia tokios griežtos tikrosios koncentracijos ribos.
Trijų tikslių įrašų suma yra 0.380 μg L⁻¹. Du nežinomieji kartu patenka į [0,0.0800), todėl penkių įrašų vidurkis patenka į 0.0760≤mean<0.0920 μg L⁻¹. Kiekvieną nežinomąjį pakeitus nuliu gaunama tik apatinė riba, o ne žinomas tikrasis vidurkis. Tai nėra nei populiacijos įvertis, nei pasikliautinasis intervalas.
Atskiroje numatytoje ataskaitoje abu nežinomieji paliekami cenzūruoti, dabar mažesni už 0.0300 ir 0.0100 μg L⁻¹. Galimas vidurkis susiaurėja iki 0.0760≤mean<0.0840 μg L⁻¹. Vien ataskaitos ribų pakeitimas neįrodo, kad tikrasis kiekis sumažėjo. Tikram metodui reikia jo tikrosios sprendimo taisyklės, neapibrėžties ir mėginių ėmimo įrodymų.
Atskirame konservatyvaus srautų maišymo modelyje nurodykite pastovius sudedamus srautus A=0.180 ir B=0.820 m³ s⁻¹, koncentracijas 11.0 ir 1.50 μg L⁻¹, visišką sumaišymą ir jokio kito įėjimo. Jų masės apkrovos yra 1,980 ir 1,230 μg s⁻¹. Bendrą 3,210 μg s⁻¹ apkrovą padalijus iš bendro 1,000 L s⁻¹ tūrinio srauto gaunama mišinio koncentracija 3.21 μg L⁻¹.
Per šešias valandas pastovi apkrova duoda 3,210×21,600/10⁶=69.336 g. Sumažinus tik B srautą perpus iki 0.410 m³ s⁻¹, gaunamas bendras srautas 590 L s⁻¹, apkrova 2,595 μg s⁻¹, mišinio koncentracija 4.39830508 μg L⁻¹ ir šešių valandų kiekis 56.052 g. Koncentracija didėja, o masės apkrova mažėja. Laikui bėgant kintančius srautus ir koncentracijas reikėtų vertinti integruojant jų sandaugą.
Rezultatui reikia matuojamo dydžio ir mėginių ėmimo apimties
Vieno mėginio rezultatas apibūdina jo nurodytą komponentą, matricą, metodą ir laiką. Mėginio vieta, paruošimas ir nevienalytiškumas veikia tai, ką jis gali atspindėti. Kalibravimas, tuštieji mėginiai, atgavimas ir neapibrėžtis padeda interpretuoti išmatuotą atsaką.
Rezultatas, mažesnis už nurodytą pateikimo ar aptikimo ribą, nereiškia, kad komponento nėra. Aptikimo slenkstis yra metodo ir sprendimo taisyklės savybė, o ne aplinkos saugos slenkstis. Aiškiai išlaikykite cenzūruotas ar neišaiškintas vertes.
Išvadai apie aplinką reikia tinkamo įrodymų rinkinio
Pagal chemines formas išskirtus matavimus derinant su pernašos ir virsmų stebėjimais galima apriboti alternatyvas. Kontroliuojamos laboratorinės sąlygos ir atvira aplinkos sistema gali skirtis svarbiais procesais. Perkelkite modelį tik pagrįsdami jo taikymo sritį ir neapibrėžtį.
Toliau pateikti originalūs likimo pavyzdžiai naudoja išgalvotas atsargas ir koeficientus. Jie nenustato teisinės atitikties, ekologinio saugumo ar sveikatos išvados iš hipotetinės koncentracijos.
Išnagrinėti pavyzdžiai
Sumuokite pirminę medžiagą ir produktą visos sistemos ribose
Naudokite pradinį 84.0 μmol CoreUnits kiekį, pirminės medžiagos kiekius vandenyje / nuosėdose / dujose 19.0/37.0/8.00 ir organinio produkto kiekį 11.0.
- Bendras pirminės medžiagos kiekis yra 64.0 μmol CoreUnits.
- Pirminė medžiaga kartu su produktu sudaro 75.0, todėl 9.00 lieka neišaiškinti.
- Pirminės medžiagos sumažėjimas vandenyje 65.0 skiriasi nuo jos sumažėjimo visos sistemos ribose 20.0.
Mažesnis pirminės medžiagos telkinys vandenyje neidentifikuoja sunaikinimo proceso.
Taikykite nurodytą rūgšties ir prieinamumo modelį
Naudokite bendrą 0.340 μmol L⁻¹ kiekį, pH 7.80, pK_a 7.20 ir priskirtas nesurištas HA/A⁻ dalis 0.700/0.950.
- Neutralios formos / anijono koncentracijos yra 0.0682584030/0.271741597 μmol L⁻¹.
- Jų nesurišti kiekiai yra 0.0477808821/0.258154517 μmol L⁻¹.
- Pagal aiškiai pasirinktą prieinamumo taisyklę skaičiuojamas tik pirmasis kiekis.
Bendras kiekis savaime nėra priskirtas prieinamas kiekis.
Abu nežinomus įrašus išlaikykite kaip intervalus
Naudokite penkis nurodytus deterministinius cenzūruotus / tikslius mokomuosius įrašus.
- Žinoma suma yra 0.380 μg L⁻¹.
- Nežinoma suma patenka į [0,0.0800) μg L⁻¹.
- Vidurkis patenka į [0.0760,0.0920) μg L⁻¹.
Tikslus vidurkis lieka nežinomas.
Srautą paverskite koncentracijos tūrio vienetais
Naudokite srautus 0.180/0.820 m³ s⁻¹ ir koncentracijas 11.0/1.50 μg L⁻¹.
- Apkrovos yra 1,980/1,230 μg s⁻¹.
- Bendra koncentracija yra 3,210/1,000=3.21 μg L⁻¹.
- Šešių valandų kiekis yra 69.336 g.
Pagal srautą svertinė koncentracija ir sukauptas kiekis turi skirtingus vienetus.
Pabandykite patys
Pakeiskite organinių produktų atsargas 11.0 atskirai pagrįstu 20.0 μmol CoreUnits kiekiu. Ar atgavimas dabar įrodo mineralizaciją?
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
Bendras atgautas kiekis 84.0 μmol CoreUnits; neišaiškintas kiekis nulinis; mineralizacija tebėra neįrodyta.
Pirminės medžiagos lieka 64.0, o produktai sudaro likusius 20.0. Neorganinis galutinis produktas nenurodytas.
Pakeiskite tik palaikomą pH į 8.80. Raskite HA/A⁻ ir priskirtą prieinamą nesurištos neutralios formos kiekį.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
HA/A⁻=0.00833114497/0.331668855 μmol L⁻¹; nesurišta neutrali forma=0.00583180148 μmol L⁻¹.
Anijono ir neutralios formos santykis padidėja dešimt kartų, o bendras AcidCore kiekis lieka 0.340 μmol L⁻¹.
Išlaikykite tikslius įrašus, bet naudokite atskirai numatytas cenzūravimo ribas 0.0300 ir 0.0100 μg L⁻¹. Raskite vidurkio intervalą.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
0.0760≤mean<0.0840 μg L⁻¹; tikrojo kiekio sumažėjimas neįrodytas.
Nežinoma suma dabar mažesnė už 0.0400. Pateikimo ribos savaime neatskleidžia koncentracijos pokyčio.
Sumažinkite tik B srautą perpus iki 0.410 m³ s⁻¹. Raskite bendrą apkrovą, mišinio koncentraciją ir šešių valandų kiekį.
Rodyti atsakymą ir paaiškinimą
2,595 μg s⁻¹; 4.39830508 μg L⁻¹; 56.052 g.
Bendras srautas yra 590 L s⁻¹. Didesnę koncentraciją gali lydėti mažesnė masės apkrova.
Ką verta įsidėmėti
- Likimo apskaitai reikia visų nurodytų sistemos ribų ir išliekančio dydžio.
- Cheminės formos prieinamumo taisyklė galioja tik nurodyto modelio sąlygomis.
- Cenzūruotas rezultatas turi išlaikyti savo nežinomą intervalą ir metodo prielaidas.
- Koncentracija, masės apkrova ir sukauptas kiekis yra skirtingi dydžiai.
Šaltiniai
Mokomoji medžiaga ir žinynai, kuriais remiasi pamokos paaiškinimai ir pavyzdžiai.
- Description of Input and Examples for PHREEQC Version 3: IntroductionDavid L. Parkhurst, USGS USA; C.A.J. Appelo, NetherlandsŽinynas
- Guide to Best Practices for Ocean CO₂ Measurements, Chapter 3: Quality assuranceAndrew G. Dickson; Christopher L. Sabine; James R. Christian, editorsŽinynas · PDF
- Test No. 106: Adsorption—Desorption Using a Batch Equilibrium MethodOECD international method; introduction identifies EC/UBA/Kiel/JRC collaborationŽinynas · PDF
- Guidance Document for Exposure Assessment Based on Environmental Monitoring DataOECD international Task Force; actual foreword identifies Japan-led developmentŽinynas · PDF
- Test No. 309: Aerobic Mineralisation in Surface Water—Simulation Biodegradation TestOECD international environmental-testing methodŽinynas · PDF
- Guidelines for Terms Related to Chemical Speciation and Fractionation of ElementsDouglas M. Templeton, University of Toronto Canada; Freek Ariese, Vrije Universiteit Amsterdam Netherlands; Rita Cornelis, Ghent University Belgium; Lars-Göran Danielsson, KTH Sweden; Herbert Muntau, JRC Ispra Italy; Herman P. van Leeuwen, Wageningen Netherlands; Ryszard Lobinski, CNRS France/Warsaw PolandŽinynas
- Sediment Source Assessment Tool (Sed_SAT): nondetect and reporting-limit definitionsLillian E. Gorman Sanisaca; Allen C. Gellis; David L. Lorenz; USGS USAŽinynas · PDF
- Monitoring Water Quality in Urban Streams and Stormwater: Guidance for New Zealand PractitionersJennifer Gadd; Juliet Milne; NIWA New Zealand, report for Envirolink/MBIEŽinynas · PDF