环境多介质归趋模型简介ppt课件

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环境多介质归趋模型简介

环境多介质归趋模型简介

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3. 非稳态方程
前两类质量平衡方程是简单的代数等式,而在 非稳态条件下的质量平衡方程是微分方程。最简单 的方法是列出如下方程:
dC/dt=总的输入速率一总的输出速率 式中,dC是浓度增量, dt是时间增量,输入、
输出的速率单位为mol·h-1或g·h-1。
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一般而言,真实的环境系统和我们模拟的环 境系统之间存在一定的差距,在构建模型时, 需要用一系列的假设来简化真实的环境系统, 比如:
环境体系由多个环境主相和若干子相组成; 任一时刻,每个环境主相的污染物呈均匀分 布,各子相之间的逸度关系符合平衡稳态,即 逸度值在同一时刻处处相等; 环境主相之间处于不平衡动态。
二、逸度
逸度(fugacity)是一热力学量,它表示 物质脱离某一相的倾向性的大小,其单位 为压力单位(Pa)。作为判别各相间平衡标准 的一种简便方法,于1901年G.N.Lewis 提出。用逸度代替浓度,应用到多介质环 境模型中,简化了模型的计算,因而得到 了广泛应用。
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在多介质环境模型中,如果污染物在研究系统各
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例如,对于一个由大气、地表水、沉积物 和土壤四个环境主相组成的环境系统。每 个环境主相下面又分为若干个环境子相。
大气由气体和颗粒物两个子相组成,地表 水由悬浮颗粒物和水两个子相组成,沉积 物和土壤都包含固相子相、气相子相和液 相子相。
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(二)污染物的环境迁移过程
大量研究表明,多介质环境模型是研究生态环
境中污染物,特别是有机污染物多介质环境行为的 有效手段。
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第6讲环境模型(解析版)

第6讲环境模型(解析版)

第6讲环境模型(解析版)简介本文档将解析第6讲关于环境模型的内容,为您提供详细的解释和理解。

环境模型的定义环境模型是指用来描述和分析一个特定领域中的环境的理论模型。

它可以帮助我们更好地理解和预测环境的特征和行为。

环境模型的重要性环境模型对于我们研究和解决环境问题非常重要。

通过建立和分析环境模型,我们能够更好地理解环境中的各种因素和关系,从而更好地制定环境保护和管理策略。

环境模型的组成要素环境模型通常由以下几个组成要素构成:1. 系统边界:确定环境模型的范围和边界,限定模型所涉及的环境范围。

2. 状态变量:描述环境中的各种状态变量,例如温度、湿度、污染程度等。

3. 状态转换规则:描述环境中各个状态变量之间的变换规则,例如温度随时间的变化规律。

4. 外部影响:考虑外部因素对环境模型的影响,例如自然灾害、人类活动等。

环境模型的建立方法建立环境模型可以采用多种方法,包括:1. 实证模型:基于实际观测数据,通过统计分析和数学建模来描述环境。

2. 仿真模型:使用计算机模拟方法,通过设定环境模型的初始状态和参数,模拟环境的变化过程。

3. 分析模型:通过分析环境系统的特征和规律,建立起环境模型。

环境模型的应用环境模型的应用非常广泛,包括:1. 环境影响评价:通过建立环境模型,评估各种活动对环境的潜在影响。

2. 环境规划和管理:利用环境模型分析环境的特征和行为,制定合理的环境规划和管理措施。

3. 环境预测和预警:通过环境模型预测和预警环境变化,提前做好相应准备。

总结环境模型是研究和解决环境问题的重要工具。

通过建立和分析环境模型,我们能够更好地理解和预测环境的特征和行为,为环境保护和管理提供科学依据。

【环境化学】第5.1章 多介质转归——典型污染物在环境各圈层中的 转归与效应

【环境化学】第5.1章 多介质转归——典型污染物在环境各圈层中的 转归与效应

第五章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应污染物在大气圈-水圈-土壤(岩石)圈-生物圈之间的交换和环境效应5.典型污染物在环境各圈层中的转归与效应⏹5.1 自然界中的能量流动和物质循环⏹5.2 重金属元素在各圈层中的转归与效应⏹汞⏹砷⏹5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应⏹有机氯代物⏹多环芳烃⏹表面活性剂5.1 自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的能量流动和物质循环⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布一、生态系统中能量流动和物质循环能量守恒定律物质不灭定律二、物质的地球化学循环(1) 循环方式贮存量通量(2) 相关物理量⏹贮存量⏹通量或输入(输出)速率⏹源-源强⏹汇-汇强⏹停(滞)留时间(3) 实例:铜在各圈层中的数量⏹储层质量(g )⏹大气(1 ) 2.9 ×108⏹海洋(2 ) 3.5 ×1014⏹岩石(3 ) 1.3 ×1021⏹沉积物(4 ) 6.9 ×1019⏹土壤和植物(5 ) 6.0 ×1015(3) 实例:铜在各圈层(源和汇)之间迁移的速率(3)实例:铜在各圈层中的停留时间⏹大气中为6 天⏹海水中为420 年⏹土壤和植物中为7000 年,⏹海底沉积物中为107年,⏹岩石中为109年三、物质的生物地球化学循环将物质在生态系统中的循环和物质地球化学循环加以综合考虑,称为生物地球化学循环。

生物地球化学循环中除地质系统、化学系统外,还包含着生物系统。

例如:细胞原生质的主要元素成分⏹含量最多元素:碳、氢、氧、氮等约占总质量的98%;⏹含量少的元素:磷、硫、氯、钠、钾、镁、钙、铁等;⏹含微量的元素:铜、锰、锌、硼、钼、碘等。

5.1自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的物质循环和能量流动⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布5.1.2 水的循环一、二、水在地球表层的循环5.1自然界中的能量流动和物质循环⏹5.1.1 地球系统的物质循环和能量流动⏹5.1.2 水的循环⏹5.1.3 碳的循环⏹5.1.4 污染物在环境中的迁移和分布一、地球系统中碳的分布⏹地球上的碳主要集中在岩石之中,⏹石灰岩中的碳(约占岩石层中总碳的3/4)主要以石灰石(CaCO3)和白云石(CaCO3·MgCO3)形态存在;⏹沉积性页岩中的碳(约占岩石层中总碳的1/4)主要以分散性有机物形态存在。

【环境化学】第5.3章 多介质转归——5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应

【环境化学】第5.3章 多介质转归——5.3 有机污染物在各圈层中的转归与效应

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5.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯
(2) 性质
高度稳定
耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗氧化
耐热(1000~1400℃) 绝缘性好 难溶于水
溶解度随Cl原子数增加而降低
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5.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯
(3) 来源
变压器和电容器的绝缘流体 热传导系统和水力系统中的介质 添加剂: 油漆、油墨 增塑剂
1' 1
4
5' 6'
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Clm 多氯联苯 Cln (1 ≤ m+n≤10)
PCBs全部异构体有210个,目前已鉴定出102个
商品名各异:PCBs美国的商品名为Aroclor;法 国为Phenoclor;德国为Clophen;日本为 Kenechlor;前苏联为Sovol等。
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Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
Cl
Cl H
O
环氧化物水解酶
Cl Cl
2,5,2`,5`-PCB
H
Cl Cl
3,4-环氧化物
Cl
Cl OH
Cl
Cl H OH
H
OH Cl Cl
3,4-二氢二酚
-H2O
Cl Cl
Cl Cl OH
Cl Cl
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5.3.1 有机氯代物 二、多氯联苯
(6) 毒性
(1) 氯代烃的种类
(iii) 被卤素完全取代的氯代烃
含量低:卤代烃总量的3% 寿命长
CFC-13(CClF3):大气中寿命180~145年 CFC-114( CClF2 CClF2 ):大气中寿命126~310年 CFC-115( CClF2 CF3 ):大气中寿命230~550年

第3章化合物在环境介质间的分配ppt课件

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2、估算方法
➢ 方法一为数理统计分析的方法,它或是通过统计分析确定 化合物物理化学性质参数之间的相关性,或是确定化合物 分子的结构性质参数与其物理化学性质参数之间的相关性, 建立相应的计算模型,从而估算其物理化学性质参数,前 者称为定量性质-性质相关(QPPR)方法,后者称为定量结 构-性质相关(QSPR)方法(见图1.1)。
2)pH值的影响
一些重要类型的有机化合物,包括羧酸、醇、酚、硫
醇(包括脂肪族和芳香族)、胺、苯胺和吡啶,以较大的量溶
解于水。进行空气-水交换的仅仅是不离解的部分,所以表
观亨利定律常数(
app cc
)和真实亨利定律常数(Hcc)之间有
差别,并且
app cc
H
a c
≤Hcc,其间的关系为:
c pp
i,G
8)溶解的有机质(DOM)
Chiou等人指出,低浓度的溶解有机质(DOM)能够显著地
增强许多疏水有机化合物的水溶解度,由此预期使HLC值减
少。化合物表观HLC和在纯水中的HLC可由下式求得,

app cc

pure cc

Happ cc
ci,G ci,L,tot
1
Hpure cc
KdDOM,i cDOM
7)悬浮固体的影响
悬浮固体能够明显地吸附水溶液中的化学品,类似于
水/土或沉积物之间的分配。因为仅有未被吸附的那一部
分能自由地参与空气-水的交换,那么表观HLC(
纯水中的HLC(
pure cc
)是有区别的,且
app cc

app)和在
cc
pure cc
Happ cc
ci,G ci,L,tot

环境化学_多介质环境模型

环境化学_多介质环境模型
第七章 多介质环境模型
内容
第一节 基本概念 第二节 污染物在环境中的迁移转化过程 第三节 多介质环境逸度模型的类型及计算
第四节 代表性的多介质环境逸度模型
内容
第一节 基本概念
一、多介质环境系统 二、稳态和平衡
三、逸度
一、多介质环境系统
环境介质 (Environmental Media), 相 (Phase,Compartment)
n ciVi ZifiVi
2、开放系统,稳态方程
Iin Iout
3、非稳态方程
dc / ct Iin Iout
二、多介质环境逸度模型的分级
1、Ⅰ级多介质环境逸度模型 Ⅰ级模型对应的是稳态、平衡、无流动环境系统,封闭环境
2、Ⅱ级多介质环境逸度模型 Ⅱ级模型对应的是稳态、平衡、有流动环境系统,开放系统 3、Ⅲ级多介质环境逸度模型 Ⅲ级模型对应的是稳态、非平衡、有流动环境系统 4、Ⅳ级多介质环境逸度模型 Ⅳ级模型对应的是非稳态、非平衡、有流动环境系统
一、污染物在环境中的迁移过程
2、扩散 分子热运动引起的热力学自发的增墒过程。 (1)相内的分子扩散
JA B
1
d A M dy
c
JA:A在单位面积上的扩散通量,mol· m-2· hBM:A在介质B中的分子扩散系数,m2· h-1 cA:介质B中A的浓度,mol· m-3 y: A分子在扩散方向上经过的距离,m dc A :A沿扩散方向的浓度梯度 dy
二、表层土壤模型
表层土壤模型可以用来模拟污染物在土壤中的降解、挥发和渗 滤等过程,评价各种迁移转化过程的相对重要性,污染物在 土壤中的持久性和最终归趋,以及预测各种修复措施使土壤 恢复到可接受的污染程度和所需要的时间。

环境化学水中有机毒物的环境行为和归趋模式PPT课件

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迁移过程
分配作用 分配作用 分配作用
很高 低 低 高 低 高 高
分配作用 挥发、光解 分配作用 挥发 生物降解 分配作用 分配作用
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第二节 归趋模式简介
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一、模型建立的基本思想
1、参数的选择: 表征化合物固有性质的参数 表征环境特征的参数
2、过程:重要的迁移转化过程的动力学 3、近似假设:
这样,对于每一种有机化合物可得到与沉积物特征无关的 一个Koc。因此,某一有机化合物,不论遇到何种类型沉积 物(或土壤),只要知道其有机质含量,便可求得相应的分 配系数。
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若进一步考虑到颗粒物大小产生的影响,其分配系数Kp则可 表示为:
Kp = Koc [0.2 (1—f ) Xocs+f Xocf ] 式中:f —细颗粒的质量分数(d<50μm);Xocs—粗沉积 物组分的有机碳含量;Kocf—细沉积物组分的有机碳含量。
➢极难溶于水,不易分解,但易溶于有机溶剂和脂肪,具有 高的辛醇—水分配系数,能强烈的分配到沉积物有机质和生 物脂肪中,因此,即使它在水中浓度很低时,在水生生物体 内和沉积物中的浓度仍然可以很高。
➢由于PCBs在环境中的持久性及对人体健康的危害,1973年 以后,各国陆续开始减少或停止生产。
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3、卤代脂肪烃:
➢大多数卤代脂肪烃可挥发至大气,并进行光解。在地表水 中能进行生物或化学降解,但与挥发速率相比,其降解速率 是很慢的。 ➢卤代脂肪烃类化合物在水中的溶解度高,因而其辛醇—水 分配系数低,在沉积物有机质或生物脂肪层中的分配的趋势 较弱,大多通过测定其在水中的含量来确定分配系数。 ➢此外,六氯环戊二烯和六氯丁二烯,在底泥中是长效剂, 能被生物积累,而二氯溴甲烷、氯二溴甲烷和三溴甲烷等化 合物在水环境中的最终归宿,目前还不清楚。

环境化学第七章 多介质环境模型

环境化学第七章 多介质环境模型

三、多介质环境逸度模型的计算 3、模型构建和计算 、 4、模型验证 、 5、模型的灵敏度和不确定性分析 、 灵敏度: 灵敏度:模型输出对模型参数改变的响应 不确定性分析:模型输入的不确定性对预测结果可靠性的影响 不确定性分析:
第四节 代表性的多介质环境逸度模型
一、空气-水交换模型 空气 水交换模型 二、表层土壤模型 三、底泥-水交换模型 底泥 水交换模型 四、QWASI模型 模型 五、全球分布模型
一、污染物在4)在多孔介质中的扩散 ) (5)相间扩散过程 )
二、污染物在环境中的降解反应 对于整个环境而言, 对于整个环境而言,污染物只有通过降解反应才能真正的被 去除。描述污染物降解反应过程的动力学中, 去除。描述污染物降解反应过程的动力学中,应用最多的是 一级反应动力学: 一级反应动力学:
四、QWASI模型 模型 QWASI模型描述了点源排放、河水流入和大气沉降所引入的污 模型描述了点源排放、 模型描述了点源排放 染物在湖泊和河流中的多介质环境行为。 染物在湖泊和河流中的多介质环境行为。 1、湖泊中污染物归趋的QWASI模型 、湖泊中污染物归趋的 模型 该模型适用于水流和颗粒物流均匀混合的水体。 该模型适用于水流和颗粒物流均匀混合的水体。 2、河流中污染物归趋的QWASI模型 2、河流中污染物归趋的QWASI模型 3、多段 、多段QWASI模型 模型
一、污染物在环境中的迁移过程
环境中,污染物可以通过以下几种平流过程输入和输出: 环境中,污染物可以通过以下几种平流过程输入和输出: 1. 空气的输入和输出 2. 水的输入和输出 3. 水中存在的颗粒物和生物的输入和输出 4. 水从表层土壤渗入地下(地下水补给) 水从表层土壤渗入地下(地下水补给) 5. 空气中存在的气溶胶的输入和输出 6. 空气从对流层向平流层迁移,即空气的垂直运动 空气从对流层向平流层迁移, 7. 底泥的掩埋
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二、逸度
逸度(fugacity)是一热力学量,它表示 物质脱离某一相的倾向性的大小,其单位 为压力单位(Pa)。作为判别各相间平衡标准 的一种简便方法,于1901年G.N.Lewis 提出。用逸度代替浓度,应用到多介质环 境模型中,简化了模型的计算,因而得到 了广泛应用。
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大量研究表明,多介质环境模型是研究生态环 境中污染物,特别是有机污染物多介质环境行为的 有效手段。
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一、多介质环境
在地球表面不存在完全的单一的环境介 质,因为水中往往含有一定量的气体和固体 悬浮物,大气中含有一定量的水和固体颗粒 物,土壤中则含有水分、气体和生物。但在 宏观研究中,一般将大气、水体、土壤、岩 石和生物分别看作单介质,而把由两种以上 的单介质构成的体系称为多介质环境。
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Z值越大,介质所能容纳的污染物越多, 污染物越易滞留在该介质中。高Z值的相 能够在保持低逸度的情况下吸收更多的溶 质。相反,低z值的相即使吸收少量溶质也 会导致,的大大增加。z值的大小主要取决 于以下几个因素:所研究的污染物的性质; 所研究的环境介质的性质与环境介质的温 度。
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(二)污染物的环境迁移过程
污染物在环境中的迁移途径包括三类,即: • 平流过程 • 降解过程 • 界面质量交换过程。
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a.平流过程
污染物的跨区域研究已经成为当今国际环境问题研 究的热点,由于大气和水等介质的流动性和平流输送功 能,使得很多环境问题发展成了全球性环境问题。在多 介质环境模型中,为了定量化平流输送过程,引入平流 速率系数D,其单位是mol·Pa-1h-1。
环境多介质归趋模型
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多介质环境模型简介
多介质模型的建立 多介质模型的分类
多介质环境模型的应用
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多介质环境模型
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多介质环境模型最初是由CEMC(加拿大环境建 模中心)开发并用于解析计算化学物质在环境中的变 化归趋的模型。模型建立在质量平衡的基础上,模 型建立的最重要原则是逸度代替浓度,从而简化化 学物质在环境相间迁移和分配的数学表达式。在稳 态或非稳态条件下,对所研究的环境相分别建立质 量平衡方程,通过计算得出数值解或分析解。
D=G×Z (2.1) 而对流通量N(mol·h-1)与D的关系如下:
N=D × f (2.2) 需要说明的是模型中假定环境主相的流量与流动主体物 质的流量相等。如水相的流量等于相中水的流量相等。
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b.降解过程
污染物在环境相中的转化或降解反应过程是多介质环
境的重要行为,从地球这个大环境体系而言,只有各种
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在多介质环境模型中,如果污染物在研究系统各 相之间的逸度相等,则污染物在系统各相间达到平衡; 如果逸度不同,则污染物会从逸度高的相向逸度低的 相移动。作为平衡标准,逸度可应用于水、土壤及水 生生物等。逸度和浓度之间通过逸度容量存在线性关 系:
C=Z×f 式中C是污染物的浓度(mol·m-3),f是逸度(Pa),z是逸 度容量(mol·m-3·pa-1),是在给定的逸度下,某一介质 所能容纳污染物的能力。
3/10/2021 环境主相之间处于不平精选衡ppt 动态。
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例如,对于一个由大气、地表水、沉积物 和土壤四个环境主相组成的环境系统。每 个环境主相下面又分为若干个环境子相。 大气由气体和颗粒物两个子相组成,地表 水由悬浮颗粒物和水两个子相组成,沉积 物和土壤都包含固相子相、气相子相和液 相子相。
多介质环境,划分基本的环境相和子相。
一般而言,真实的环境系统和我们模拟的环
境系统之间存在一定的差距,在构建模型时,
需要用一系列的假设来简化真实的环境系统,
比如:
环境体系由多个环境主相和若干子相组成;
任一时刻,每个环境主相的污染物呈均匀分
布,各子相之间的逸度关系符合平衡稳态,即
逸度值在同一时刻处处相等;
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在多介质环境中,由于存在复杂的物理、 化学和生物过程的联合作用,排放到环境系 统的污染物发生跨介质迁移、转化,并在各 环境介质间进行重新分配。因此全面而深刻 地认识污染物在环境中的行为及生态效应, 需要从多介质的概念出发深入研究污染物在 多介质环境系统中的迁移转化和降解。
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1.封闭系统,稳态方程
这类质量平衡方程描述了在没有流入和 流出的封闭系统内,一定质量的污染物 在各固定体积的环境相中的分配情况。 根据污染物的总量等予各相中污染物分 量和来列方程,而各相中污染物量是体 积和浓度的乘积。
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2.开放系统、稳态方程
这类质量平衡方程,系统中既有污 染物的流入、流出,也有污染物的反应 与生成。系统内的条件不随时间改变。 基本的质量平衡就是总输入速率等于总 输出速率 非稳态方程
前两类质量平衡方程是简单的代数等式,而在 非稳态条件下的质量平衡方程是微分方程。最简单 的方法是列出如下方程:
dC/dt=总的输入速率一总的输出速率 式中,dC是浓度增量, dt是时间增量,输入、
输出的速率单位为mol·h-1或g·h-1。
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多介质模型的建立
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(一)模型概化 (二)污染物的环境迁移过程 (三)模型参数 (四)模型构建和计算 (五)模型验证
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(一)模型概化
首先应该确定研究区域,包括研究区域的地
理位置和范围。然后要明确研究区域所涉及的
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质量平衡
质量守恒定律是多介质环境模型计算的基础。如果 已经确定了控制区域或相的体积,就可以对流入和 流出这一区域的污染物建立质量平衡方程。根据 Mackay等人的定义,质量平衡方程有三类”。
1. 封闭系统,稳态方程 2 . 开放系统、稳态方程 3. 非稳态方程
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