第4篇第4章有机污染物的环境行为和归趋模式 -2012-11(1)

1、1 化学品生产、运输、销售、使用和处置化学品生产、运输、销售、使用和处置 除少数品种外，对进入水体环境中的绝大部分化学物 质，特别是有毒有害有机化学物质在环境中的行为环境中的行为（光 解、水解、微生物降解、挥发、生物富集、吸附、淋溶等） 及其可能产生的潜在危害，迄今知之甚少。 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 水体中有机污染物的种类多、组成复杂，可利用其共 同的特点，间接反映水体中有机物的污染程度。 常见的指标包括：溶解氧（DO）、生化需氧量（ BOD）、化学需氧量（COD）、总有机碳（TOC）和 总需氧量（TOD）等。 2 第四章第四章 有机污染物的

2、环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 1.1.有机污染程度的指标有机污染程度的指标 有机污染物降解是指高分子量的有机物分解成小 分子量的物质或简单化合物（如CO2和H2O）的过程。 有机物的降解过程包括化学降解、生物降解和光 化学降解。 3 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 2. 2. 有机化合物的降解作用有机化合物的降解作用 有机物的化学降解 氧化反应 还原反应 水解反应 4 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 2. 2. 有机化合物的降解作用有机化合物的降解作用 有机物的光化学降解 有机化合物在紫

3、外光或可见光作用下进行的化学反应 过程。 气/液/固相中 5 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 2. 2. 有机化合物的降解作用有机化合物的降解作用 有机物生物化学降解 有机物质在微生物的作用下发生降解的反应称有机 物的生化降解反应。 有机物生化降解可分为水解、氧化和还原反应。 6 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 2. 2. 有机化合物的降解作用有机化合物的降解作用 挥发作用是指有机物质从水体中溶解态转入气相的 重要迁移过程。 水体中有机物的挥发速率依赖于有机物的性质和水体 的特征。 挥发性/半挥发性有机化合

4、物 7 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 3. 3. 有机化合物的挥发作用有机化合物的挥发作用 8 分配系数包括有机物在沉积物（或颗粒物）与水 之间的分配系数Kp，生物体与水之间的分配系数KB和有 机物在水中的溶解度SW。 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 9 有机物在水与颗粒物（沉积物或生物种群等）之间的 分配，可用分配系数Kp来表示。 Kp = Cs /Cw -（1） 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式

5、 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 10 有机物质在生物体内的浓度与水体中该有机物浓度 之比，为生物浓缩因子，以BCF或KB表示。 BCFBCF测量测量平衡法、动力学法 例 有机化合物在虹鳟肌肉中的logBCF与logKOW有关 log（BCF）= 0.542logKOW + 0.124 log（BCF）与溶解度相关 虹鳟： log（BCF）= -0.802logSW 0.497 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 11 标化分配系数（以有机碳为基础表示的分

6、配系数） KOC = KP /XOC 其中 XOC 为水体沉积物或颗粒物中有机碳的质量分数 KOC与憎水有机物的辛醇-水分配系数KOW的关系： KOC = 0.63 KOW 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 12 当有机物浓度很低时，有机物在水与颗粒物（沉积物 或生物种群等）之间的分配，可用分配系数Kp来表示。 Kp = Cs /Cw -（1） 水体中有机物污染物总浓度 CT = Csp+ Cw -（2） 式中，CT为单位体积内颗粒物和溶解相中有机物质量的总和，Cs为有 机毒物在颗粒物上

7、的平衡浓度， p为单位体积中颗粒物的浓度， Cw为 水体溶解相中有机物的平衡浓度。 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 13 将（2）式代入（1） Cw / CT = 1/（Kpp + 1）-（3） 有机物质在水体中的浓度Cw Cw = CT /（Kpp + 1）-（4） 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 4. 4. 水体中有机化合物的分配过程水体中有机化合物的分配过程 对于一种有机物，除其毒性大小外，还必须考查其在 水体中的分解速率，以对其制定排

8、放标准、水质标准或 基准，研究其环境容量。 水体中有毒有害物质的预测性模式研究，即根据毒 害有机物未排入各式各样水体之前预测其在水体环境中浓 度的时空分布及通过各种迁移转化过程后的归趋，对于研 究有机污染物质的行为具有指导作用。 14 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 15 预测性模式（机理型模式 ） 1）表征化合物固有性质的参数化合物固有性质的参数 （如 有机化合物的溶解度、蒸气压、辛醇-水分配系数、消光系数等） 2）表征环境特征所测量的参数环境特征所测量的参数 （如 水流量、流速、p

9、H值、水温、风速、细菌总数和光强等） （适用于广泛的化合物和不同类型的环境） 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 16 水体中有机化合物的归趋模式 1）负载过程（输入过程） 2）形态过程 3）迁移过程 4）转化过程 5）生物累积过程 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 17 负载过程（输入过程）负载过程（输入过程） 如 污水排放、大气沉降以及陆地径流引入有机化合物 至水体的过程。 第四

10、章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 18 形态过程形态过程 酸碱平衡 吸附作用 迁移过程迁移过程 沉淀-溶解作用 对流作用 挥发作用 沉积作用 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 19 转化过程转化过程 生物降解作用 光解作用 水解作用 氧化还原作用 生物累积过程生物累积过程 生物浓缩、放大作用 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中

11、有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 20 基本思路（归趋模式建立） 1）独立的迁移转化过程研究 单一过程消失速率之和等于其消失总速率。 服从一级动力学反应过程。 2）有机物的存在不改变环境参数 3）吸附速率大于挥发和各种转化的速率 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 21 消失总速率RT为某过程消失速率Ri之和 假定水体中有机物浓度很低，不对环境产生影响，对 于一定的环境地区和时间范围，环境参数保持不变，速率 常数Ki 服从准一级反应动力学过程。 CEKRR iiiT 第四章第

12、四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 22 消失总速率 KT = Ki = KVM + Kb + Kp + Kh KVM-挥发速率常数 Kb-生物降解速率常数 Kp-光解速率常数 Kh -水解速率常数 水体中有机污染物消失半衰期 t t1/2 1/2 = ln2 / = ln2 / K KT T CKCKRR TiiT 第四章第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式有机污染物的环境行为和归趋模式 5. 5. 水体中有机化合物的归趋模式水体中有机化合物的归趋模式 23 水体中有机物消失的总速率RL由转化过程和挥发过程 消失的速率RT、稀释的速率RD和输出的速率RO之和。 在一定范围的水体中，当输入速率RI 等于消失的总速 率RL时，水体中有机物即达到稳态浓度。 第四章第四章 有机