环 境 化 学 - 西北师范大学

机理型模式—thefatemodel归趋模型研究有机污染物迁移转化的动力学机理

表征化合物固有性质（溶解度,蒸汽压，辛醇－水分配系数等）参数：

表征环境特征(水流量,流速,pH,水温,风速,细菌数,光强等）第四节

有毒有机物的归趋模型1/13/20231

研究方法

化合物迁移转化过程归纳为以下几个过程：

负载过程（输入过程）Loadingprocesses

来源：人为排放，大气沉降，陆地径流

形态过程

speciationprocesses

酸碱平衡,有机酸碱(离子、分子)，挥发等吸着-解吸平衡,滞留在悬浮颗粒物或沉积物（？）1/13/20232

研究方法迁移过程

transportprocesses

沉淀-溶解作用（有机或无机物溶解度）迁移？沉淀？对流作用水流作用使污染物进入（排出）特定水生生态系统挥发作用大气、水中浓度沉积作用底部沉积物的吸附-解吸

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研究方法转化过程

transformationprocesses

生物降解微生物代谢改变毒性光解作用破坏有毒有机物分子水解作用变成简单分子毒或无毒？氧化还原微生物,光催化,改变分子结构1/13/20234

生物积累过程bioaccumulationprocess

生物浓缩通过可能的手段，摄取有机物进入生物体。

生物放大高营养级生物以低营养级生物为食物，使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而逐步增大。

研究方法1/13/20235研究步骤假定：从研究单个的主要迁移转化过程着手，建立单个过程的模式，作为整体模式的基础。假设各单个过程使某种化合物从水环境中消失速率之和是该化合物在水环境中消失的总速率，每种过程的速率是一级反应过程，总速率亦同。

1/13/20236研究步骤

模式中，由于具体环境的固定特征，表征环境的参数可认为不变，速率方程变成为准一级方程，并假定有机物的存在不改变环境参数。吸着过程虽不是瞬间完成，但假定其速率远快于挥发和其他各种转化速率。因此，模式不适用于污染源近地，只适用于长时间大范围。1/13/20237研究步骤步骤：计算有机物因转化和挥发从水环境中消失速率

Ki表示i过程速率常数，Ei表示i过程环境参数1/13/20238研究步骤当Ei固定时，

KT

=Kvm

(挥发)+Kb(生物降解)+KP(光降解)+Kh

(水解)1/13/20239研究步骤

吸着过程对有机物消失的影响有机物在颗粒物上的吸着也降低有机物在水中的浓度，吸着也应有转化过程（如微生物转化代谢），但在此假定无转化过程或转化很慢（比溶液中慢），并且吸着过程是可逆的。1/13/202310研究步骤当有机物含量很低时，它在水和颗粒物之间的分配往往可以用分配系数来表示：

将上式代入，则1/13/202311研究步骤

稳态时的浓度（动态平衡）假设:有机毒物输入水体的速率RI,有机毒物在水环境中消失的速率RL

当RI=RL时，有机毒物就达到稳态浓度

RI

=RL=RT(转化、挥发消失总速率)+RD(稀释）+RO（输出）1/13/202312实例（p192）美国国家环保局（EPA）对五种邻苯二甲酸脂类物质在不同类型水环境中的迁移转化规律的研究.1/13/202313水体富营养化预测模型(p186)1．水体的富营养化问题湖泊、水库、河口、港湾等水流较缓处易发生富营养化问题。水体的富营养化是一种由磷、氮的化合物过多排放引起的二次污染。主要表现为水体中藻类的大量繁殖，严重影响了水质。1/13/2023141．水体的富营养化问题已经知道，在适当的温度、光照和环境酸度下，天然水体中的藻类进行光合作用，合成本身的藻类原生质。藻类的繁殖中成为控制性因素的是无机态的氮和磷营养物。1/13/202315

促进细菌等微生物的繁殖，使水体耗氧量大大增加；水层深处的藻类因呼吸作用也会大量耗氧；沉于水底的死亡藻类因厌氧分解促进大量厌氧菌繁殖；2.藻类的过多繁殖1/13/2023162.藻类的过多繁殖富氨氮的水体开始使硝化细菌繁殖，在缺氧的情况下又转为反硝化细菌繁殖。结果：

先使有机体大量繁殖，然后使藻类、植物和水生生物趋于死亡，使水体大面积腐化。这些现象可交替出现，并引起一些湖泊、水库的沉积。

1/13/202317雨水

雨水中硝酸盐的含量在0.16-1.06mg/L间，氨氮含量在0.04-1.70mg/L间，磷含量在0.1mg/L至不可测。可见大面积的水体中氮和磷的含量相当高。

农业排水

引入土壤中的氮磷。

3.水中营养物质的来源1/13/2023183.水中营养物质的来源

城市污水

排泄物、食品污物等，污水中50％的磷来自于合成洗涤剂。污水处理厂通过厌氧处理污泥的方法可去除20－50％的氮和大部分的磷，但是污水处理中又用到许多含氮、磷的化学试剂，如氯胺、有机电解质、无机助絮凝剂多聚磷酸钠等。

其他来源

包括工业废水等。1/13/202319总磷

是指正磷酸盐、聚合磷酸盐、可水解磷酸盐以及有机磷的总浓度。总氮

是指水体中氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮和有机氮的总浓度。叶绿素含量是指水体中绿色物质的含量。4.湖水营养化程度1/13/202320

富营养化预测模型简化得1/13/202321

富营养化预测模型式中：c-湖水平均总磷浓度mg/L,IP－输入湖泊磷的浓度g/dPW-