专利名称：：环境中三氟乙酸多相传质的预测方法
技术领域：
：本发明涉及一种环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，属于环境中有机污染物的多相传质模型
技术领域：
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背景技术：
：多相传值模型方法主要是通过建立环境中有机物分布传播的数学模型，在已知目标组分在某一相，或者是某;(4目中的浓度，通过模型计算得到整个环境中组要各相中的含量。由于相当一部分有机污染物由于其自生物理化学性质特点，决定其在各相中的浓度存在较大差异，或者是因为现有分析手段的局限性，使得相当"-^分物质在某些环對目中无法检出。为了有效的获得污染物在环境中的浓度和分布数据，建立多相传值模型通过计算获得所需数提是比较合适的选择。现有的多相传值静态平4財莫型可以很好fei舌和估算出在整个区域环境中某种或者是数种有机污染物的^*和分布状况。它可以使我们预见到在各个环划目，包括空气，水，土壤，沉积物和生物体中有机污染物的含量，并显示出在一段时间内污染物在M组分中迁移的情况。在已知的多项传质模型中，应用最为广泛的是加拿大环i^莫型研究中心(C謹C)于上世纪90年^^期开发的Level3模型。其主要研究环境为北美五大湖区环境中挥发性有机物的存量和分布。由于本发明研究对象是三氟乙酸，其具有特殊性，三氟乙酸并不是直接排》认环境中，而是一类氟代制冷剂在空气中的降解产物，其产生是一个完全动态的过程，^M现有的模型无法很好的才勤以三氟乙酸在环境中的*和分布情况。
发明内容本发明所要解决的技术问题是，克服现有多相传值模型方法不适用于三氟乙酸多相传值模拟的不足，提供一种环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，模拟三氟乙酸在环境中的含量和分布情况，并，于环境中的三氟乙酸的含量进行预测。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，其步骤如下(1)、建立三氟乙S菱在水中的质量流动平衡方程&+*Ar"+A'*"，+厶*=/Z("脂,+"附+"脇+Ar,鹏)(1)其中，^为进入水中的三氟乙酸的速度；/^=C,/z"cj"为上游水ii7v模拟区域前三氟乙酸的浓度；D,为上游水流ii/^對以区域时的传输参数；Zk,表示水流:;,i^模拟区域下游时的传输参数，"r/=G,*^，g,为上游水ii7v才對以区域的流动iiit;z^s,=mtc^*^*zs，mtc將为水与沉积物传输系数，A为模拟区域水域面积；/,=C,/&，C,为三氟乙酸空气中浓度；=^TC观*20」*，MTC，是空气与7R间的空气侧MTC值；￡)表示三氟乙酸在水中反应掉的#|1;ZV7.ram.=/^*"Z"咒^为水中速率^常数，夂盼=川2〃，，^为三氟乙酸在水中的半衰期，V为模拟区域7jU或体积。(2)、建立三氟乙酸在土壤或沉积物中的质量流动平衡方程*"附=/s+*CS(2)式中，/^表示三氟乙酸从土壤向水中传输时的传输##:;A^表示/A^氟乙酸水中向土壤中传输时的传输^lt,Z)iTras表示三氟乙酸在土壤或沉积物中^掉的^lt，Aw=^*rs*zs,i^为三氟乙酸在沉积物中^速率常数，&v=/"2〃s，^为三氟乙酸在沉积物中的半衰期，Fs=j*/^,/^为沉积物活性层厚度，《为土壤埋葬速率。(3)、建立三氟乙S臾预测模型的微分方程组a，*+a，*Cw+a,*C《+a4=/A(3)V+62*Q+VC's-+64=(/&(4)c,*q+c2*C『+c3*Cs+c4=t/Cs/&(5)式中，^=一D,//(2000*J)，a2=/Z『/(2000*」),a3=0,"4=￡a6,=zv/z,,62=-(+z^s.+1zw,63="w/zs/r,c3=-((Z)观+"7S)/Zs-/(」*//s)并根据预测^^ii行方禾B且的迭代计算，最终获得所需预测年代三氟乙酸分别在空气中、水中、土壤或沉积物中的浓度。本发明的有益效果如下本预测方法，在平衡态方程的基础上，采用建立偏微分方程组的方法对已有数据在^w^^牛下对将来一定时间区域内三氟乙S臾浓度进^f封莫拟；本发明将三氟乙酸在环境中的迁移分布，通过建立环境模型的方式进行描述,充分设置三氟乙酸在环境中可能的传输方式，将实验检测水中三氟乙酸的^f作为已知值，通过运算获得有效区域中三氟乙酸在各相中的含量，和分布状况；本发明方法的模型可以预测若干年后环境中三氟乙酸的浓度，实验表明，本发明预测方法的预测结果与实际才企测结a目吻合。图1为未来10年干年中三氟乙酸在环境中的浓度预测。具体实施例方式下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，其步骤如下(1)、建立三氟乙S殳在水中的质量流动平衡方程&+*A>+A'*^m+D將+D,+￡VJ(i)其中，^为ii/v水中的三氟乙酸的速度；/,^c,/z"Cw/"为上游水ii74對以区域前三氟乙酸的浓度；zv为上游水^ii^才對以区域时的传输^l史；z^,表示水流;;,u7v才勤以区域下游时的传输^lt,/),=^"*^,g,为上游水i4^才勤以区域的流动i4A;=MrcTO*^*zs，Mrcra为水与沉积物传输系数，A为才莫拟区域7jCi或面积；厶=^/&,G为三氟乙酸空气中浓度；ZV=MTC,*2(L4*^，MTC,是空气与7化间的空气侧MTC值；zv,，表示三氟乙酸在水中反应掉的^lt;=4.〖，为水中速率^常数，尺盼=化2/^,r,为三氟乙酸在水中的半衰期，V为模拟区域水域体积。(2)、建立三氟乙酸在土壤或沉积物中的质量流动平衡方程、=AWA,,)+"*CS(2)式中，D观表示三氟乙S臾从土壤向水中传输时的传输^I史；"，表示从三氟乙酸水中向土壤中传输时的传输参数，ATram.表示三氟乙酸在土壤或沉积物中^jS掉的参数，^=^*^*^,《&为三氟乙酸在沉积物中a速率常数，=/"2〃s,/s为三氟乙S交在沉积物中的半衰期，^=，/^为沉积物活性层厚度，s为土壤埋葬速率。(3)、建立三氟乙酸预测模型的微分方程组<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>并根据预测^^ii行方禾B且的迭代计算，最终获得所需预测年代三氟乙酸分别在空气中、水中、土壤或沉积物中的浓度。整个模型以水体为主M究，基于国外现有模型研究理论将模型中空气的面积定义为水体面积的20倍，即以水体心线为轴，向两侧以10倍水体宽度为模型影响区域计算，在长江中下游Ki或由于长江和太湖水系的使得存在相当大的区域符合我们所设定的区Jt或环^^莫型^^牛。^#型的彭出上我们通过实际中环境样品的检测对模型进行马^i正，我们通过使用顶空进样^:联机的分析手段对环境M组分中三氟乙酸的浓度进行测定，其中空气中三氟乙酸的最銜险出限为10ng/L,土i襄中三氟乙酸的最JW企出限为0.lng/g。如下表l所示。乂A41可以看出，在浓度极低的情况下水浓度量级为ng/L,土壤为ng/g,平衡态模型有用较为合适的匹配性和准确性。在平衡态模型的勤出上，我们应用解偏微分方程组的方法才對以在未来若干年区域环境水体中三氟乙酸的含量。图1是申请Ait过^^]预测模型获得的十年内区域环境水体中TFA含量的变化趋势图。由图1我们可以看出，在未来IO年年中，环境水系统中三氟乙酸的含量会逐渐的增高，在达到某一浓度限值后，增加的速率开始降低，这与先ii^达国家在水体中三氟乙酸的实际^^则结勤目吻合。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1、环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，其步骤如下(1)、建立三氟乙酸在水中的质量流动平衡方程EW+fWIn*DWIn+fS*DAW+fA*DAW＝fW*(DWout+DWS+DWA+DWTrans)(1)其中，EW为进入水中的三氟乙酸的速度；fWIn＝CWIn/ZW；CWIn为上游水进入模拟区域前三氟乙酸的浓度；DWIn为上游水流进入模拟区域时的传输参数；DWout表示水流流入模拟区域下游时的传输参数，DWIn＝GWIn*ZW，GWIn为上游水进入模拟区域的流动速度；DWS＝MTCWS*A*ZS，MTCWS为水与沉积物传输系数，A为模拟区域水域面积；fA＝CA/ZA，CA为三氟乙酸空气中浓度；DAW＝MTCAW*20A*ZA，MTCAW是空气与水之间的空气侧MTC值；DWTrans表示三氟乙酸在水中反应掉的参数；DWTrans＝KWr*V*ZW，KWr为水中速率反应常数，KWr＝In2/tS，tS为三氟乙酸在水中的半衰期，V为模拟区域水域体积。(2)、建立三氟乙酸在土壤或沉积物中的质量流动平衡方程fW*DWS＝fS*(DSW+DSTrans)+Gb*CS(2)式中，DSW表示三氟乙酸从土壤向水中传输时的传输参数；DWS表示从三氟乙酸水中向土壤中传输时的传输参数，DSTrans表示三氟乙酸在土壤或沉积物中反应掉的参数，DSTrans＝KSr*VS*ZS，KSr为三氟乙酸在沉积物中反应速率常数，KSr＝In2/tS，tS为三氟乙酸在沉积物中的半衰期，VS＝A*hS，hS为沉积物活性层厚度，Gb为土壤埋葬速率。(3)、建立三氟乙酸预测模型的微分方程组a1*CA+a2*CW+a3*CS+a4＝dCA/dt(3)b1*CA+b2*CW+b3*CS+b4＝dCW/dt(4)c1*CA+c2*CW+c3*CS+c4＝dCS/dt(5)式中，a1＝-DAW/ZA/(2000*A)，a2＝DWA/ZW/(2000*A)，a3＝0，a4＝Eab1＝DAW/ZA/V，b2＝-(DWout+DWS+DWA+DTW)/V/Zw，b3＝DSW/ZS/V，b4＝(Ew+CWIn*GWIn)/V，c1＝0，c2＝DWS/ZW/(A*HS)，c4＝0c3＝-((DSW+DTS)/ZS-Gb)/(A*HS)并根据预测年份进行方程组的迭代计算，最终获得所需预测年代三氟乙酸分别在空气中、水中、土壤或沉积物中的浓度。全文摘要本发明涉及一种环境中三氟乙酸多相传质的预测方法，首先建立三氟乙酸在水中的质量流动平衡方程，然后建立三氟乙酸在土壤或沉积物中的质量流动平衡方程，最后建立三氟乙酸预测模型的微分方程组，并根据预测年份进行方程组的迭代计算，最终获得所需预测年代三氟乙酸分别在空气中、水中、土壤或沉积物中的含量。本发明将三氟乙酸在环境中的迁移分布，通过建立环境模型的方式进行描述，充分设置三氟乙酸在环境中可能的传输方式，将实验检测水中三氟乙酸的含量作为已知值，通过运算获得有效区域中三氟乙酸在各相中的含量，和分布状况，并进行预测，实验表明其预测结果与实际检测结果相吻合。文档编号G01N33/00GK101551371SQ20081024257公开日2009年10月7日申请日期2008年12月29日优先权日2008年12月29日发明者刘琳娟,鹏吴,沈志群,钢郑,项徐伟申请人:南通市环境监测中心站;项徐伟;沈志群;郑钢;吴鹏;刘琳娟