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（化学工业出版色号）

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 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 迁移转化主要方式有: 吸附、挥发、水解、光解、生物富集、生物降解等过程进行迁移转化。 一、分配作用（吸附与解吸） 吸着（sorption）指有化合物在土壤(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的范围。 分配作用（partition） 吸附作用（adsorption) （1）分配作用 在水溶液中，土壤有机质（包括水生生物脂肪以及植物有机质等）对有机化合物的溶解作用，而且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，只与有机化合物的溶解度相关。 （2）吸附作用（adsorption） 在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。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、π键等。吸附等温线非线性，并存在竞争吸附作用，有放热现象。 分配理论认为，土壤（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。 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，而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)。 分配作用（partition） 根据上述讨论可以得出以下结论: 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 土壤-水的分配系数与溶质（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 Kp=ρa/ρw ρa、ρw表示有机物在沉积物和水中的平衡浓度 ρT——单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和，μg/L ρa——有机毒物在颗粒物上的质量分数，μg/kg ρp——单位溶液何种上颗粒物的质量，kg/L； ρw——有机毒物在水中的平衡质量浓度，μg/L 为了引入悬浮物的浓度，有机物在沉积物和水之间平衡时的总浓度为CT ( µg/Kg ) 可表示为： 标化分配系数 (Koc) 标化的分配系数Koc，以有机碳为基础的分配系数 ωoc表示沉积物中有机碳的质量分数 如进一步考虑到颗粒物大小产生的影响，其分配系数则可表示为： Kp=Koc[0.2＋(1－ωf)ωocs+ωfωocs] 标化分配系数 (Koc) 此外，还可以进一步得到Koc与辛醇水分配系数Kow以及与有机物在水中溶解度的关系。 Koc =0.63 Kow Kow—化学物质在平衡状态时在辛醇中的浓度和水中浓度之比。（ g/ml） 辛醇—水分配系数和水中溶解度之间的关系，可表示为： lgKow=5-0.67lg(sw×103/Mr) sw——有机物在水中的溶解度 Mr ——有机物的相对分子质量； 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（BCF/KB）定义：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比； 生物浓缩因子 (BCF) 如有人测量了生物摄取有机毒物速率常数 K1与生物释放有机毒物的速率常数K2 BCF = K1 / K2 而且发现一些稳定的化合物在虹鳟鱼肌肉中累计lgKB 与lgKow有关: 二、挥发作用（略） 挥发作用是指有机物质从溶解态转向气态的过程。 挥发速率与有毒物的性质和水体特征有关 有机污染物的挥发速率及挥发速率常数的关系： 三、水解作用（简述） 有机毒物与水的反应是X-基团与OH-基团交换的过程： 在水体环境条件下，可能发生水解的官能团有烷基卤、酰胺、胺、氨基甲酸脂羧酸脂、环氧化物、腈、磷酸脂、 磺酸脂、硫酸脂等。 水解反应的结果改变了原有化合物的化学结构，水解产物的毒性、挥发性和生物或化学降解性均可能发生变化。（p224－226） 水解速率 水环境中有机物水解通常为一级反应，RX的消失速率正比于[RX]，即 Kh表示水解速率常数 水解速率与pH有关， Mabey等学者将水解速率归结为由酸性催化、碱性