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 第四章　水环境保护 一、分配作用 1.分配理论 在土壤—水体系中，土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解）这一分配理论，即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，此时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。 实际上，有机化合物在土壤（沉积物）中的吸着存在着两种主要机理：①分配作用；②吸附作用。 分配与吸附曲线差异 “双相” 吸附模型 吸附剂中同时共存着两个吸附区域-“分配”区域和“特殊位”区域 Chiou: 大量类似于有机溶剂的有机质中存在的少量高表面积碳质物质 (HSACM) 极性有机物与矿物质的化学作用 Pignatello和Xing :分配和孔隙填充 两种方式同时进行。 “第三相”理论 Spurlock和Biggar :极性有机污染物与活性有机质基团之间发生的特殊作用 Weber: “玻璃”和“橡胶”两种形态有机质。 Dual reactive domain adsorption model 4 对应于90年代发现的吸附的“双阶段”或“双峰”现象，最近提出了一种“双相”吸附模型，此模型认为在吸附剂中同时共存着两种性质截然不同的吸附区域：分配区域和特殊位吸附区域。有机物在分配区域的吸附是快速、线性、无竞争的，在特殊位吸附区域的吸附是缓慢、非线性和有竞争的。对于吸附过程中具体是哪两个个因素或步骤在起作用，不同的研究者研究的区域不同得出的观点不同。目前 “双相”吸附模型的研究还处于初级阶段，主要原因在于缺乏有效的鉴定和分离手段完全区分和表征“两相”吸附区域。 分配与吸附 ①分配作用:溶解作用,相似相溶; ②吸附作用:表面吸附作用,物理吸附通过范德华力,化学吸附通过化学键\氢键\离子偶极键\配位键\键等; 分配作用 吸附作用 吸附热 小 大 等温线 线性(整个溶解度范围) 非线性 竞争吸附 不发生,与溶解度有关 存在, 与表面吸 附位有关 土壤有机质对吸附的影响 ① 在水体中,土壤有机质吸附非离子性有机化合物的作用特征:高分配(有机质),弱吸附(矿物表面) ② 非离子性有机物在干土壤上的吸附作用特征:高分配(有机质),强吸附(矿物表面) ③非离子性有机物在非极性有机溶剂中与土壤颗粒的吸附作用特征:极弱的分配(有机质),强烈的吸附(矿物表面) ④非离子性有机物在极性有机溶剂中与土壤颗粒的吸附作用特征:极弱的分配(有机质),极弱的吸附(矿物表面) 2. 分配系数与标化分配系数 分配系数： 有机毒物在沉积物（或土壤）与水之间的分配，往往可用分配系数（Kp)表示： KP=cs/cw 式中：cs、cw—分别为有机毒物在沉积物中和水中的平衡浓度 cT = cscp+cw cw = cT/（Kpcp+1） 式中： cT—单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量总和，g/L ； cs、cw—分别为有机毒物在沉积物中和水中的平衡浓度，kg/L, g/L；cp—为有机物在颗粒物上的平衡浓度，g/kg 分配系数—标化分配系数 标化分配系数： Koc=Kp/Xoc 式中：Xoc-沉积物中有机碳的质量分数 Koc为特征参数； 意义：对于每一种有机化合物，可以得到与沉 积物特征无关的标化分配系数Koc。 分配系数—标化分配系数 Kp-Koc计算关系式： Kp=Koc [0.2(1-f)Xocs + fXocf] 式中：f—细颗粒的质量分数(d<50m); Xocs —粗沉积物中有机碳的质量分数； Xocf —细沉积物中有机碳的质量分数； Koc 与辛醇-水分配系数Kow 的关系： Koc = 0.63Kow logKow = 5.00- 0.670log[(Sw/M )103] Sw— 溶解度，mgL-1， M—有机物分子量 分配系数—标化分配系数 分配系数—标化分配系数 3.生物浓缩因子（BCF） 一些稳定的化合物在虹鳟肌肉中累积规律： log(BCF) = 0.524logKow +0.124 r=0.948, n=8 log(BCF) = 0.980logKow -0.063