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Was ist organischer Kohlenstoffverteilungskoeffizient Blei

Robert B. Ambrose, Jr. Vertragsnummer Es wurde der Peer- und Verwaltungsprüfung der Agentur unterzogen und zur Veröffentlichung als EPA-Dokument genehmigt. Die Erwähnung von Handelsnamen von Handelsprodukten stellt keine Billigung oder Empfehlung für die Verwendung dar.

Diese Studie bietet Daten, Modelle, Tools und technische Unterstützung für das EPA-Programm und Regionalbüros, staatliche und lokale Regierungen sowie andere Kunden und ermöglicht die Erreichung der strategischen Ziele der Agentur und des ORD zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt. Die ERD-Forschung umfasst Studien zum Verhalten von Kontaminanten, Nährstoffen und Biota in Umweltsystemen sowie die Entwicklung mathematischer Modelle zur Bewertung der Reaktion aquatischer Systeme, Wassereinzugsgebiete und Landschaften auf Belastungen aus natürlichen und anthropogenen Quellen.

ERD-Feld- und Laborstudien unterstützen die Prozessforschung, Modellentwicklung, Prüfung und Validierung sowie die Charakterisierung von Variabilität und Vorhersageunsicherheit. Es werden hochmoderne Computertechnologien entwickelt, um die Ergebnisse der wissenschaftlichen Kernforschung in multimediale Luft, Oberflächenwasser, Grundwasser, Boden, Sediment, Biota, Multi-Stressor und Multi-Scale-Organismus, Bevölkerung, Gemeinschaft und Ökosystem zu integrieren. Feldstandort-, Wassereinzugsgebiets-, regionale, nationale und globale Modellierungssysteme, die Vorhersagefähigkeiten für komplexe Umweltexpositionsszenarien bieten, mit denen die Agentur konfrontiert ist.

Dieses Forschungsprojekt ist Bestandteil des ERD-Forschungsprogramms für gefährliche Abfälle, mit dem versucht wird, die Umweltzyklen, die Exposition und das Risiko, die sich aus der Freisetzung organischer und anorganischer Schadstoffe aus Behandlungsanlagen ergeben, besser zu verstehen. In diesem Projekt wurden Metallverteilungskoeffizienten für die Modelle Wasserscheide, Oberflächenwasser und Quelle entwickelt, die in der 3MRA-Technologie Multimedia, Multi-Pathway, Multi-Rezeptor Exposure und Risk Assessment verwendet werden.

Die in dieser Bewertung gewonnenen Erkenntnisse und Daten werden verwendet, um die Expositions- und Risikoanalysemöglichkeiten für Schwermetalle zu verbessern, die von der 3MRA und anderen von der EPA in verschiedenen Regulierungsprogrammen verwendeten Modellen bewertet werden. Eric J. Weber, Ph. Umweltschutzbehörde. Die Werte für die Verteilungskoeffizienten werden für die Verteilung zwischen Boden und Wasser angegeben. Aufteilung zwischen der schwebenden Sedimentfracht und dem Wasser in Bächen, Flüssen und Seen; Aufteilung zwischen Fluss- oder Lakustrinsediment und seinem Porenwasser; und Verteilung zwischen gelöstem organischem Kohlenstoff-DOC und der anorganischen Lösungsspezies im Wasser von Bächen, Flüssen und Seen.

Einige Verteilungskoeffizienten werden auch vorgestellt, um die Metallverteilung zwischen der festen Phase des Abfalls und dem zugehörigen Sickerwasser darzustellen. Bei der Entwicklung der erforderlichen Verteilungskoeffizienten wurde ein Zwei-Phasen-Ansatz verwendet. In der ersten Phase wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um den Bereich und die statistische Verteilung der in Feldstudien beobachteten Werte zu bestimmen. Dies beinhaltete die Sammlung veröffentlichter Verteilungskoeffizienten für eines der Metalle in einem der interessierenden Umweltmedien oder unsere Schätzung der Verteilungskoeffizienten aus gemeldeten Metallkonzentrationsdaten, wenn dies machbar ist.

In der zweiten Phase wurden statistische Methoden, geochemische Speziationsmodellierung und Expertenbeurteilung verwendet, um vernünftige Schätzungen der Verteilungskoeffizienten bereitzustellen, die nicht aus unserer Literaturrecherche und Datenverarbeitung erhalten wurden.

Der Bericht schließt mit einer Diskussion der vielen Unsicherheitsquellen bei den angegebenen Metallverteilungskoeffizienten. Das Multimedia-3MRA-Modell enthält ein Oberflächenwasserpfadmodell, bei dem der Verteilungskoeffizient für jedes zu modellierende Metall erforderlich ist.

In natürlichen Medien reagieren Metallverunreinigungen mit Liganden in Wasser und mit Oberflächenstellen auf den festen Materialien, mit denen das Wasser in Kontakt steht. Reaktionen, bei denen das Metall an die feste Matrix gebunden ist, werden als Sorptionsreaktionen bezeichnet, und Metall, das an den Feststoff gebunden ist, wird als sorbiert bezeichnet. Dies impliziert, dass die Geschwindigkeit der Sorptionsreaktionen relativ zum vorbeugend-dispersiven Transport des Metalls schnell ist. Ebenso hängt für Oberflächenwassersysteme der Kd für ein bestimmtes Metall von der Art der suspendierten Feststoffe oder Sedimente und den wichtigsten geochemischen Parametern des Wassers ab.

Zu den geochemischen Parametern, die den größten Einfluss auf die Größe von Kd haben, gehören der pH-Wert des Systems sowie die Art und Konzentration der mit dem Boden oder Oberflächenwasser verbundenen Sorptionsmittel. Im Oberflächenwasserweg umfasst der 3MRA mehrere Transportprozesse, für die Metallverteilungskoeffizienten erforderlich sind: Das 3MRA-Modellierungsszenario enthält auch ein Quellmodell für verschiedene Arten von Abfallentsorgungseinheiten, für die ebenfalls Verteilungskoeffizienten erforderlich sind. Für das Quellmodell werden die Verteilungskoeffizienten verwendet, um das Verhältnis der Verunreinigungsmasse in der festen Phase zu der in der Sickerwasserphase darzustellen.

Es gibt fünf Arten von Abfallentsorgungseinheiten, für die das Quellmodell Verteilungskoeffizienten erfordert: Dieser Bericht beschreibt den zweiphasigen Ansatz, der bei der Entwicklung der erforderlichen Verteilungskoeffizienten verwendet wird. Bei der bevorzugten Methode der ersten Phase zur Ermittlung der Koeffizienten wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, um den Bereich und die statistische Verteilung der in Feldstudien beobachteten Werte zu bestimmen.

Dies umfasst die Erfassung veröffentlichter Verteilungskoeffizienten für eines der Metalle in einem der interessierenden Umweltmedien oder unsere Schätzung der Verteilungskoeffizienten aus gemeldeten Metallkonzentrationsdaten, sofern dies möglich ist.

Die bei der Literaturrecherche abgerufenen Daten wurden zusammen mit den zugehörigen geochemischen Parametern wie pH-Wert, Sorptionsmittelkonzentration usw. in einer Tabelle aufgezeichnet. Wir gingen davon aus, dass die Literaturrecherche nicht die erforderlichen Verteilungskoeffizienten für alle Metalle in allen Umweltmedien von liefern würde Interesse. Daher wurden in der zweiten Phase statistische Methoden, geochemische Speziationsmodellierung und Expertenbeurteilung verwendet, um vernünftige Schätzungen der Verteilungskoeffizienten bereitzustellen, die nicht aus unserer Literaturrecherche und Datenverarbeitung erhalten wurden.

Zusätzlich wurden Verteilungskoeffizienten für die Gleichgewichtsverteilung von Metallen zwischen Abfallmatrixmaterial und der damit verbundenen wässrigen Phase in Landanwendungseinheiten, Abfallhaufen, Deponien, Behandlungslagunen und belüfteten Tanks gesucht. Die Literaturrecherche umfasste periodische wissenschaftliche und technische Materialien sowie einige nicht-periodische Materialien, einschließlich Bücher und technischer Berichte, die von der U veröffentlicht wurden. Elektronische Recherchen in den folgenden Datenbanken wurden als Teil der Literaturumfrage aufgenommen: Für Metalle, die nicht so gut vertreten sind In der veröffentlichten Literatur wurden noch allgemeinere Suchzeichenfolgen verwendet, manchmal mit booleschen Operatoren e.

Die Identifizierung von Artikeln mit nützlichen Daten aus allen abgerufenen Artikeln wurde erleichtert, indem zuerst die Titel überprüft wurden, um diejenigen zu beseitigen, die offensichtlich irrelevant sind, und dann die Abstracts überprüft wurden, die normalerweise online verfügbar waren.

Zusammenfassungen von Zitaten, die für die Bereitstellung von Verteilungskoeffizienten vielversprechend waren, wurden gedruckt und mit einem Code versehen, der aus den ersten beiden Buchstaben des Nachnamens des Hauptautors und den letzten beiden Ziffern des Erscheinungsjahres bestand.

Der Code wurde zusammen mit den ersten Wörtern des Artikeltitels zur Nachverfolgung in ein Logbuch eingetragen. Protokollierte Artikel wurden schnell in den örtlichen Universitätsbibliotheken überprüft, und diejenigen, die relevante Daten enthielten, wurden für eine gründlichere Überprüfung in unserem Büro kopiert.

Bei der Überprüfung jedes kopierten Artikels oder Berichts wurde eine Übersichtsseite mit dem zugewiesenen Code mit Notizen auf der Vorderseite geheftet, auf denen die Art der im Papier gefundenen Daten sowie die Seitenseitennummer, Tabellennummer usw. angegeben sind. Die Werte wurden aus Studien akzeptiert, die durch gekennzeichnet sind : Die Daten aus diesen früheren Zusammenstellungen wurden in der Tabelle aufgezeichnet und als Leitfaden für die endgültigen Schätzungen geeigneter zentraler Tendenzwerte verwendet, wie in Abschnitt 3 beschrieben.

Die am häufigsten gemeldete Art von Kd war die für Schwebstoffe in Bächen, Flüssen und Seen. Daten in Bezug auf Meeresumgebungen wurden im Allgemeinen abgelehnt, aber einige Daten aus Flussmündungen wurden aufgenommen, wenn sie als dem niedrigen Salzgehalt entsprechend gemeldet wurden.

Die zweithäufigsten gemeldeten Kd-Werte betrafen die Verteilung im Boden. Die angezeigten Werte sind log Kd-Werte. Für einige Kombinationen von Metall- und Medientyp wurden in der Literatur zu wenige Verteilungskoeffizienten gefunden, um einen Median oder sogar einen vernünftigen Bereich anzugeben.

In einigen dieser Fälle standen Mittel- oder Medianwerte aus früheren Zusammenstellungen von Verteilungskoeffizienten zur Verfügung. In Tabelle 1 entsprechen Leerzeichen in der Tabelle keinen gefundenen Daten. Fettgedruckte Werte stammen aus früheren Zusammenstellungen. In der Literaturübersicht wurden keine direkt gemeldeten Verteilungskoeffizienten für die interessierenden Abfallsysteme entdeckt, und keine sind in Tabelle 1 enthalten.

Es gibt viele Gründe, das Verhalten von Metallen in natürlichen Systemen verstehen zu wollen. Die reichhaltige Literatur der Bodenkunde, Pflanzenernährung, Wasserchemie, Geologie und Toxikologie sind Beispiele für langjährige Untersuchungsgebiete, in denen häufig Metallverteilungskoeffizienten angetroffen werden. Die Forschungsimpulse für Abfallsysteme unterscheiden sich erheblich von denen für natürliche Systeme.

Die meisten Studien mit Metallkonzentrationen in Abfällen befassen sich mit der Vorhersage der Metallkonzentration in Sickerwasser mittels eines physikalischen Tests i. Abschnitt 3. Fettgedruckte Medianwerte stammen aus einer früheren Zusammenstellung. Leerzeichen stellen Fälle dar, für die keine Daten gefunden wurden oder zu wenige Werte gefunden wurden, um aussagekräftige Statistiken bereitzustellen.

Die EPA-Risikobewertungen sind in Anhang A aufgeführt. Daher war der zweite Teil der Bemühungen darauf gerichtet, die aus der Literatur erhaltenen Werte zu erhöhen, um einen angemessenen Bereich und eine zentrale Tendenz von Kd für jedes Metall in jedem Medientyp bereitzustellen. Die statistische Analyse der abgerufenen Daten, die geochemische Modellierung und die Beurteilung durch Experten wurden verwendet, um diese Verteilungskoeffizientenwerte zu entwickeln.

Die Art der verfügbaren Daten für natürliche Medien und Abfallsysteme war insofern unterschiedlich, als es am besten erschien, diese beiden Kategorien getrennt zu betrachten. Für ein bestimmtes Metall in einem bestimmten Medium hängt der Grad, in dem die Literaturprobe wirklich repräsentativ für die Population der Metallverteilungskoeffizienten ist, von der Anzahl der Probenpunkte, der tatsächlichen Variabilität wichtiger Medieneigenschaften ab, die den pH-Wert der Verteilung und die Sorbierungskonzentration beeinflussen Phasen usw.

In einigen Fällen war es notwendig, Datenpunkte aus der Literaturprobe zu entfernen, um offensichtliche Verzerrungen zu vermeiden. Statistische Tests wurden durchgeführt, um die Form der Häufigkeitsverteilung von Kd für jeden Metall- und Medientyp zu bestimmen.

Diese Tests verwendeten allgemein anerkannte Techniken, die im Statistikpaket Analyze-It Version 1 verfügbar sind. Der Shapiro-Wilk-Test und der Kolmogorov-Smirnov-Test wurden verwendet, um die Proben auf Normalität zu testen.

Ein positiver Test in Shapiro-Wilk gewährleistet keine Normalverteilung. Vielmehr bietet es ein Maß an Sicherheit, dass die Probendaten nicht mit einer Normalverteilung unvereinbar sind. Der Shapiro-Wilk-Test ist ein allgemeiner Test für die Normalität; Es ist nicht erforderlich, den Populationsmittelwert oder die Standardabweichung zu kennen.

Der Kolmogorov-Smirnov-Test wurde verwendet, wenn die Ergebnisse des Shapiro-Wilk-Tests negativ waren. In nur wenigen Fällen reichten die Daten aus, um die zugrunde liegende Verteilung mit Sicherheit zu identifizieren.

In einigen Fällen gab es zu wenige repräsentative Datenpunkte in der Stichprobe, um Vertrauen in die deskriptive Statistik der Daten zu haben. Die drei Methoden waren: Jede Methode wird unten diskutiert.

Dennoch sind die Ähnlichkeiten bemerkenswert. Sicherlich sind in all diesen Materialien mehrere Adsorptionsoberflächen vorhanden. Dieser Trend wurde genauer durch die Entwicklung einer linearen Regressionsgleichung charakterisiert. Zu den Metallen, die bei der Entwicklung der Regressionsgleichungen verwendet wurden, gehörten Cadmium, Kupfer, Zink und andere Metalle, die in der Literatur besser vertreten waren.

Die Verteilung der Kd-Werte für ein bestimmtes Metall wurde als logarithmisch normal angenommen, so dass die Regressionsgleichungen tatsächlich auf dem mittleren log Kd basierten und zur Vorhersage des mittleren log Kd verwendet wurden. Die Standardabweichung wurde aus dem Mittelwert und dem Minimalwert geschätzt, wobei angenommen wurde, dass der Minimalwert zwei Standardabweichungen vom Mittelwert darstellt.

Die Standardabweichung wurde auch unter Verwendung der Mittel- und Maximalwerte anstelle des Mittelwerts und des Minimums geschätzt. Die größere der beiden Schätzungen der Standardabweichung wurde als endgültige Schätzung beibehalten. Streudiagramme mit den regressiven Datenpunkten und den geradlinigen Regressionen sind in Anhang B aufgeführt. Tabelle 2 Lineare Regressionsgleichungen zur Schätzung des mittleren log K. In beiden Fällen wurde die U. Die Boden-Wasser-Phosphat-Konzentration wurde von Bohn et al.

Die Ionenstärke wurde konstant bei 0 gehalten. Die Modelleingabewerte für einige der wichtigsten "Master" -Variablen, die Kd beeinflussen, wurden über vernünftige Bereiche variiert, um den erwarteten Bereich der Kd-Werte zu erfassen. Diese Hauptvariablen umfassen den pH-Wert, die Konzentration des gelösten organischen Kohlenstoffs DOC, die Konzentration des teilchenförmigen organischen Kohlenstoffs POC und die Konzentration der Metalloxidbindungsstellen.

Der Bereich für jede dieser Hauptvariablen wurde durch niedrige, mittlere und hohe zugewiesene Werte charakterisiert, und das Modell wurde bei allen möglichen Kombinationen dieser Einstellungen ausgeführt. EPA, 1996a mit einer leichten Abwärtskorrektur 6.

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