第四篇水环境化学第4章有机毒物的环境行为

1、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 化学品运输、销售、处置化学品运输、销售、处置 中国生产化学品已超过45000多种，每年进出口化学品种类达3000余种。 除少数品种外，对进入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潜在危害迄今知之甚少。2有机毒害污染物环境行为和归趋模式有机毒害污染物环境行为和归趋模式生物积累性、三致生物积累性、三致（致癌、致畸、致突变）作用、慢性毒性致癌、致畸、致突变）作用、慢性毒性 有机物毒性大小毒性大小、分解速度

2、持久性(难分解)有机污染物- 优先污染物禁用或严格控制 （持久性的毒害有机物）按难降解的程度、毒性大小、用量和使用方式等方面进行筛选并严加控制。3有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式预测性模式（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；（2）表征环境特征所测量的参数环境特征所测量的参数。 4有机毒害污染物环境行为有机毒害污染物环境行为 （预测水体污染物归趋模式） 负载过程（输入过程）、 形态过程、 迁移过程、 转化过程、生物累积过程负载过程（输入过程）负载过程（输入过程） 污水排放、大气沉降以及陆地径流引入有机化合物至天然水体的过程。5有机毒害污染物

3、环境行为有机毒害污染物环境行为形态过程形态过程 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 6有机毒害污染物环境行为有机毒害污染物环境行为转化过程转化过程 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 7有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式- -基本假定基本假定1. 独立的迁移转化过程研究 （1）单一过程从水环境消失速率之和为消失总速率。 （2）一级反应过程。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 8有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式归趋模式建立过程归趋模式建

4、立过程（1）水环境消失速率计算有机物转化、挥发过程；（2）研究吸附过程对有机物消失过程的影响；（3）计算输入、稀释以及输出的速率；（4）计算系统内的浓度和半衰期。一、有机物转化和挥发消失速率 消失总速率RT为过程消失速率Ri之和。 CEKRRiiiT9有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式转化转化 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 污染物消失半衰期 t t1/21/2 = ln2 / = ln2 / K KT TCKCKRRTiiT10有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式

5、- -吸附过程吸附过程 （有机化合物浓度很低）有机污染物在水与颗粒物（沉积物或生物群）之间分配-分配系数分配系数K Kp p Kp = Cs /Cw -（1） （水体有机物污染物在水与颗粒物之间平衡时） 有机物污染物总浓度： CT = Csp+ Cw -（2） 11有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式- -吸附过程吸附过程 将（2）式代入（1）得 Cw / CT = 1/（Kpp + 1）-（3）水颗粒物体系，有机物在水体中的浓度Cw为 Cw = CT /（Kpp + 1）-（4） 将（4）式代入（3）得 RT = KTCT/（Kpp + 1） 颗粒物的吸附半衰期 t1/2 = （Kp

6、p + 1）ln2 / KT 12有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式- -稳态浓度 （消失）总速率为（消失）总速率为R RL L RT（转化过程和挥发过程消失总速率RT ） + 稀释速率(RD) + 输出速率(RO) 当RI（输入 速率）等于RL（消失总速率）时，有机毒物达到稳态状态。 RI = RL = RT + RD + RO 稳态浓度稳态浓度 DTpTIRRcpKKR01TPDOIssTKPKRRRC) 1(13分配系数分配系数 有机物在沉积物(或土壤)与水之间的分配系数Kp，在生物群与水之间的分配系数KB和有机毒物在水中的溶解度SW。 有机化合物在土壤（沉积物）中的吸附有机化

7、合物在土壤（沉积物）中的吸附- (1) (1) 分配作用分配作用 (2) (2) 吸附作用吸附作用14分配系数分配系数- -标化分配系数标化分配系数 KOC = KP /XOC （考虑到颗粒物大小影响），分配系数Kp KP = KOC 0.2（1-f）XSOC + f XfOC 式中： f为细颗粒的质量分数; XSOC为粗沉积物组分的有机碳含量; XfOC为细沉积物组分的有机碳含量。 KOC与憎水有机物在辛醇与憎水有机物在辛醇-水分配系数水分配系数KOW的相关关系的相关关系 KOC = 0.63KOW 辛醇辛醇-水分配系数水分配系数KOW和溶解度的关系和溶解度的关系 lg KOW = 5.00

8、 0.670lg（SW103 / M）15分配系数分配系数生物浓缩因子生物浓缩因子( (BCF)BCF) BCF或KB 有机物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比 BCF BCF测量测量平衡法、动力学的方法例: 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 0.49716有机毒害污染物归趋模式有机毒害污染物归趋模式挥发作用挥发作用 （有机物质）溶解态气相 挥发速率依赖于毒害有机物质的性质和水体的特征。水解作用水解作用 水解速率与pH有关光解作用光解作用 （1）直接光解 （2）敏化反应 （3）氧化过程17生物降解作用 生物降解依赖于微生