第四章水环境保护第三节水体污染物的迁移和转化-有机污染物在水体中的迁移和转化（课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第四章水环境保护 第三节水体污染物的迁移和转化 有机污染物在水体中的迁移和转化 2005吉林石化苯爆炸 松花江 硝基苯 水污染导致下游哈尔滨市供水中断，瓶装饮用水迅速脱销，全市浴池、洗车行、美容院紧急封停；部分企业停工；哈尔滨全市中小学被迫停课。 2005年11月13日，中国石油吉林石化分公司双苯厂硝基苯精馏塔发生爆炸，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元。 事故形成的硝基苯污染带流经吉林、黑龙江两省引发松花江水污染，在国内历时42天，12月25日进入俄罗斯。 背景介绍： 有机污染物在水环境中的迁移，转化取决于有机污染物的自身性质和环境水体条件. 第三节 水中有机污染物的迁移转化 迁移转化主要方式有: 吸附、挥发、水解、光解、生物富集、生物降解等. 一、分配作用（吸附与解吸） 1.分配理论 吸着：指有机化合物在土壤(沉积物)中的吸着存在.可以用二种机理来描述有机污染物和土壤质点表面间物理化学作用。 分配作用 吸附作用 表面吸着 在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机物的表面吸附，或干土壤矿物质对有机物的表面吸附，前者靠范德华力，后者是化学键力，如氢键、离子偶极键、配位键等。 吸附作用 吸附作用的特征: Lambert 研究了农药在土壤－水间的分配，认为当土壤有机质含量在0.5-40% 范围内其分配系数与有机质的含量成正比 Karickhoff 研究了芳烃和氯代烃在水中沉积物中的吸着现象，发现当颗粒物大小一致时其分配系数与有机质的含量成正相关。 Chiou 进一步发现有机物的土壤－水分配系数与溶质在水中的溶解度成反比（图3-27） 有机物的土壤－水分配系数与溶质溶解度的关系： 吸附等温线并非线性，不同污染物之间的吸附存在竞争吸附关系，有放热现象。 分配理论认为，土壤颗粒（或沉积物）对有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解），即有机化合物通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。 分配作用 颗粒物从水中吸着有机物的量，与颗粒物中有机质的含量密切相关。有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数(Kp)。 关于分配作用的重要结论: 非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。 在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，与土壤有机质的含量有关。 水-土的分配系数与溶质（有机化合物）的溶解度成反比。 2．标化分配系数(Koc) 有机物在沉积物(土壤)与水之间的分配系数Kp Cs、Cw表示有机物在沉积物和水中的平衡浓度 Cp 表示单位溶液体积内颗粒物的浓度 ( kg/L ) 假设有机物在沉积物和水之间平衡时的总浓度为CT ( µg/ L) 可表示为： CT 表示单位溶液体积中颗粒物上和水中有机物质量总和，水中有机物浓度为： 从温度关系看，有机物在土壤中吸着时，热墒变化不大，这表明，憎水有机物在土壤上的吸着仅仅是有机物移向土壤有机质的分配机制。 W W P P T C C C K C + = 标化分配系数Koc 为了比较不同类型和不同组成的土壤或沉积物，吸着有机物的能力相对大小引入的常数，即以有机碳为基础的分配系数. Xoc表示沉积物中有机碳的质量分数. f：细颗粒(d<50μm)质量分数； Xsoc、 Xfoc ：分别为粗、细颗粒组分有机碳的含量。 若考虑到颗粒物大小影响,则: 标化分配系数Koc与辛醇-水分配系数Kow与有机物在水中溶解度的关系: Co：有机化合物在正辛醇中的初始浓度(g/ml)； Vo：正辛醇相的体积(ml)； Cw：达到平衡时有机物在水中的浓度(g/ml)； Vw：水相的体积。 Kow—在平衡状态时，化学物质在辛醇中的浓度和水中浓度之比。（ mg/ml） Kareckhoff 和 Chiou 研究了脂肪烃、芳烃、芳香酸、有机氯等的辛醇－水分配系数Kow和Koc以及有机物在水中的溶解度Sw的关系，得到: Koc = 0.63Kow 根据这一关系，通过已知条件可以计算有机化合物的 Kp 或 Koc。 lgKow=5.00-0.670lg(Sw×103/M) 3. 生物浓缩因子 (BCF) 有机毒物在生物群-水之间的分配称为生物浓缩或生物积累。 生物浓缩因子（KB）的定义: 有机毒物在生物体某一器官内的浓度与水中该有机物浓度之比，用BCF或KB表示。 测量技术上的困难: 化合物的浓度因其他过程如水解、微生物降解、挥发等随时间而变化； 生物体中有机物的扩散速度(慢)以及体内有机物的代谢作用，使平衡难以到达。 测量方