第三章 水环境化学-3
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3 水中有机污染物的迁移转化
3.1 分配作用
3.2 挥发作用
3.3 水解作用
3.4 光解作用
3.5 生物降解作用
3.1 分配作用
¾水中含有机质的固体物质对溶解在水中的憎水有机化合物表现出一种线性的等温吸附
¾直线的斜率只与该有机化合物在固体中的溶解度有关,即固体对有机化合物表现为一种溶解过程
¾这种过程与有机化合物在水相和有机相中的溶解作用相类似,服从分配定律,化学上通常把这种作用称为分配作用
一些非离子有机物的吸附等温线(土壤-水体系)
3.1 分配作用
¾分配作用中,溶质在固体上的溶解与固体表面吸附位无关
¾由于分配作用从物质转移的方式上与吸附作用有相似的地方,即都是溶质在固体上浓度增加的过程,故有时在表述上没过分强调这两种作用的区别
¾包括水中悬浮物在内的沉积物或颗粒物都是含一定量有机质的固体物质,而水中有机化合物或有机毒物一般是指憎水有机化合物
活性碳对一些非离子性有机化合物的吸附等温线
3.1 分配作用
分配定律
¾在一定温度下,溶质以相同的分子量(即不离解、不缔合)在不相混溶的两相中溶解,即进行分配,当分配作用达到平衡时,该溶质在两相中的浓度(严格地说是活度)的比值是一个常数,这一定量规律被称为分配定律。
3.1分配作用
分配定律
¾分配定律在数学上表述为分配系数,用K
表示:
P
K P= c s/ c w
——有机化合物的分配系数
式中:K
P
c s、c w——分别为有机化合物在沉积物(固体有机质)中和水中的平衡浓度。
3.1分配作用
¾有机化合物是溶解在水相和固相两个相中,有机化合物在水体中的含量,须考虑固相(悬浮颗粒物或沉积物)在水中的浓度。对于有机化合物,其在水中和颗粒物之间总浓度为:
c T= c s×c p+ c w
c T-----单位溶液体积有机化合物总浓度,μg/L
c s-----有机化合物在颗粒物上的平衡浓度,μg/kg
c p-----单位溶液体积中颗粒物的浓度,kg/L
c w-----有机化合物在水中的平衡浓度,μg/L
3.1分配作用
3.1 分配作用
标化分配系数
¾在水体中,有机化合物在颗粒物中的分配与颗粒物中的有机质含量(类型?)有密切关系。
¾研究表明,有机化合物在颗粒物—水中的分配系数与颗粒物中的有机碳成正相关,也就是说,各类颗粒物本身的矿物组成(分布?)等特性与其所含有机质的多少相比,在其溶解有机化合物过程中起的作用甚微。
3.1 分配作用
2、标化分配系数
¾为了消除各类沉积物中有机质含量对有机化合物溶解的影响,更准确地反映该类固相有机物对有机化合物的分配特征,特引进了标化分配系数K OC,亦称有机碳分配系数
标化分配系数
K OC= K P/X OC
式中:K
OC
----以固相有机碳为基础的分配系数,即标化分配系数
X OC----固相有机碳的质量分数
¾对于每一种有机化合物,可得到一个与沉积物中有
机碳含量无关的标化分配系数K
OC 。
3.1分配作用
3.1分配作用
颗粒物大小对分配系数的影响
K P= K OC[0.2(1-f)X s OC+ f X f OC]
式中:f------细颗粒的质量分数(d < 50 µm)X s OC------粗颗粒组分中有机碳含量
X f OC------细颗粒组分中有机碳含量
3.1分配作用
颗粒物大小对分配系数的影响
①所谓细颗粒,是指直径小于50 µm的沉积物,
很显然,这部分的沉积物与粗颗粒沉积物相比,其对有机污染物的分配作用更大;
②粗颗粒对有机污染物的分配能力只有细颗粒
的20%。故在考虑颗粒物对分配系数的影响时,对其不同粒径的作用要分别对待。
3.1分配作用
辛醇—水分配系数与分配系数的关系
¾在众多的有机化合物中,逐个测定其K P显然不大可能,有些还不易测定。
¾一般憎水有机化合物的分配特征与其在水中溶解度之间有没有规律可循?如果有,就可以用一般规律来解决个性问题。
辛醇—水分配系数与分配系数的关系
¾有机物在辛醇中的浓度和在水中的浓度的比例,即辛醇—水分配系数(类型?)
¾当K
P 不易测得或测量值不可靠时,可运用K
OC
或
K OW加以验证
¾某一有机化合物的辛醇—水中的分配系数(K
OW
)
与其标化分配系数(K
OC
)之间有如下关系:
K OC= 0.63 K OW
3.1分配作用
3.1分配作用
辛醇—水分配系数与分配系数的关系
¾通过对包括脂肪烃、芳香烃、芳香酸、有机氯和有机磷农药、多氯联苯在内的憎水有机化合物的
)的测定,总结出了有辛醇—水分配系数(K
OW
机物在水中的溶解度与其辛醇—水分配系数的关系。
辛醇—水分配系数与分配系数的关系
¾这种关系涉及到数量级上的变化,故用对数关系表示:
lg K OW= 5.00 –0.670lg (S w×103/M)
式中:S
w ----有机物在水中的溶解度(mg/L)
M----有机物的分子量(g/mol)
K OW ----有机物在辛醇中的浓度和在水中的浓度的比例,即辛醇—水分配系数
3.1分配作用