水环境化学总结

水环境化学第一章绪论一、水环境化学含义二、环境水化学研究对象三、环境水化学研究目标四、环境水化学研究内容天然水中元素及其化合物的组成、形态、溶液化学平衡原理。天然水化学成分形成过程及其环境条件的关系。人为活动产生的污染物在水环境中存在的形态特性及迁移转化规律。水污染控制原理，防止对策及技术措施。五、环境水化学研究意义1、理论意义：水的形成与起源2、实际意义：①国民经济的可持续开展；②人类与环境关系的协调开展。本章重点：了解环境水化学的根本含义、研究内容、研究任务、研究意义、第二章天然水溶液根本特征第一节水溶热力学根底本节重点：了解焓、自由能原理，掌握焓、自由能与平衡常数之间关系。掌握热力学根本计算知识。一、焓标准生成焓：标准状态下，最稳定的单质生成1mol纯物质时的焓变化。用“ΔHf”表示。注〔元素和稳定单质标准生成焓为零。〕反响标准焓：标准状态下，某一反响的焓变化。用“ΔHr”表示。ΔHr=ΣΔHf〔生成物〕-ΣΔHf〔反响物〕二、自由能标准生成自由能：标准状态下，最稳定的单质生成1mol纯物质时自由能的变化。用“ΔGf”表示。注〔元素和稳定单质标准生成自由能为零。〕反响标准生成自由能：标准状态下，某一反响的自由能变化。用“ΔGr”表示。其值：ΔGr=ΣΔGf〔生成物〕-ΣΔGf〔反响物〕化学反响方向判断：ΔGr<0反响自发向右进行ΔGr>0反响不能自发进行ΔGr=0平衡状态三、焓、自由能与平衡常数1、ΔGr=-RTlnKlg2、lnK2=lnK1–〔范特霍夫公式〕第二节天然水组成根本特征本节重点：1、天然水组成分类。2、天然水中主要离子组成。一、天然水组成分类二、天然水中成分二氧化碳的溶解CO2溶解同样用亨利定律计算，其溶解度要比O2和N2大得多。CO2主要来源大气圈和有机物氧化，同时水中碳酸盐溶解和水生植物的光合作用消耗氧气。空气中的CO2的含量为0.0314％〔体积〕，水在25℃×105Pa，CO2×10-7mol/L/(L·Pa)(25℃)，那么COPCO2=〔〕×105××10-4[CO2×10-7××10-5mol/LCO2在水中离解局部可产生等浓度的H+和HCO3-。H+和HCO3-的浓度可从CO2的酸离解常数K1计算出：[H+]=HCO3-[H+]2/[CO2]=K1×10-7[H+×10-5××10-7)1/2×10-6mol/L故CO2在水中的溶解度应为：[CO2]+[HCO3-×10-5mol/L第三章天然水溶液中化学平衡第一节水环境中溶解—沉淀平衡本节重点：溶解—沉淀、活度计算一、溶度积与溶解度二、同离子效应与盐效应三、活度及活度系数活度系数计算，一般用德拜—休克尔方程计算：logfi=-离子力用下式计算：I=½ΣmiZi2第二节水环境中的酸碱平衡要求：掌握水及弱酸理解，电中性方程，碳酸平衡理论，要求能进行碳酸平衡计算。本节重点：碳酸平衡理论酸度——指水中所含能与强碱发生中和作用的物质总量。碱度——指水中所含能与强酸发生中和作用的全部物质[碱度]=[HCO3-]+2[CO3-2]+[OH-]-[H+]水中碳酸存在形式水中的碳酸以三种化合态形式存在：①游离碳酸：c(H2CO3*)=c[CO2(aq)]+[H2CO3]=c(CO2(aq))②重碳酸：HCO-③碳酸：CO3-2封闭碳酸体系CO2(g)+H2O=H2CO3*(aq)KH==10H2CO3*⇌H++HCO3-K1=10HCO3-=H++CO3-2K2=10CT=[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO3-2]=[CO2]=常数而PCO2〕≠常数。[HCO3-]=[H2CO3*]·K1/[H+][CO3-2]=[HCO3-]·K2/[H+]=[H2CO3*]·K1·K2/[H+]2设：a0=[H2CO3*]/CTa1=[HCO3-]/CTa2=[CO3-2]/CTCT=[H2CO3*]〔1+〕有：a0=(+)-1a1=(+)-1a2=(++1)-1∴CT=a0CT+a1CT+a2CT=(a0+a1+a2)CT式中：a0、a1、a2——分配系数。三种碳酸形式随pH变化曲线图从图中可见并掌握以下几点：pH<4.7水中主要碳酸是H2CO3*—10.3HCO3-占优势pH=8.3只有HCO3-pH>10.3CO3-2占优势pH>12.6水中只有CO3-2对水中CO3-2不能测出时，可由下式计算：CO3-2=K2·[HCO3-]/[H+]结论：在一定温度下，对应于任意pH值，都有完全确定的分配系数a0、a1、a2。假设碳酸总量CT一定,那么各pH值相应不同化合物的数量〔三种不同的碳酸形式〕也是一定的。3、开放体系的碳酸平衡方程：CO2(g)+H2O⇌H2CO3*H2CO3*⇌H++HCO3-HCO3-⇌H++CO3-2CT=[H2CO3*]+[HCO3-]+[CO3-2]=[CO2]≠常数有KH=10H2CO3*=KHPCO2∵[H2CO3*]=CT·a0∴CT=KHPCO2/a0同样：[HCO3-]=CT·a1=K1KHPCO2/[H+][CO3-2]=CT·a2=K1K2KHPCO2/[H+]2开放碳酸平衡体系各组分浓度与pH关系图。开放体系碳酸平衡从图中看出，开放体系溶解碳酸种类之间分配关系也遵从封闭体系的规律。由开放体系各类碳酸组分浓度与pH关系得：*pH<6.3以H2CO3*占优势；*6.3<pH<10.3以HCO3-占优势；*pH>10.3以CO3-2占优势；*H2CO3*与pH值无关且总保持与大气相平衡的固定数值；*而CT总量是随pH改变而变化。比拟封闭体系和开放体系，在封闭体系中，[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO3-2]等是变化的，但CT是不变的；而开放体系中，CT、[HCO3-]和[CO3-2]是变化的，但[H2CO3*]是不变的。因此在自然条件下，开放体系是实际存在的，而封闭体系是计算短时间溶液组成的一种方法，即把其看做是开放体系趋向平衡过程中的一个微小阶段，在实用上认为是相对稳定而加以计算。4、方解石溶解过程中的碳酸平衡①CaCO3—H2O体系〔封闭〕[Ca+2]=CT=()②CaCO2—CO2—H2O体系[Ca+2]=封闭与开放比拟：[Ca+2]开放>[Ca+2]封闭，pH开放<pH封闭原因：开放体系有CO2形成新的碳酸使之溶解。方解石溶解两个模式可有这样的结论：即在没有外界参加酸、碱情况下，渗透水溶解CaCO3的数量主要依据于〔矿物被溶解时〕水是否与气相有联系，在不同二氧化碳分压的封闭体系和开放体系，方解石溶解出的[Ca+2]总是开放体系大于封闭体系。第三节水环境中氧化复原平衡本节重点：1、水环境稳定场2、氧化复原计算3、pE(Eh)-pH图4、影响氧化复原反响因素第四节水环境中的络合平衡本节重点：1、水环境络合物及稳定性2、络合物计算一、水中溶解组分存在形式1、单离子形式〔带电荷阴离子〕Cl-、F-〔带电荷阳离子〕Na+、K+、Ca+2、Mg+2、Fe+2------2、络阴离子形式SO4-2、CO3-2、HCO3-、NO-------3、复杂络合物〔包括无机与有机络合物〕二、水环境络合物分类及稳定性1、分类①简单络合物②多核络合物③螯合物一般条件下，水环境中常量组分主要离子对有以下10种：CaSO40、MgSO40、NaSO4-、KSO4-CaHO3+、MgHO3+、NaHO3+、CaCO30、MgCO30、NaCO302、络合物离解平衡及稳定性络合物內界与外界通常是离子键结合，与强电解质相似。所以络合物在水溶液中完全电离为络离子和外界简单离子。而络离子在水溶液中与弱电解质相似，仅发生局部电离，并存在离解平衡。即络离子也能或多或少地在水溶液中离解为中心离子〔或质子〕和配位体。①络合物稳定性K=K稳越大，络合物稳定性越好，解离越小。K稳越小，络合物稳定性越差，越易解离。②元素络合形式判定用自由能判定：ΔGr<0正向ΔGr>0反向ΔGr=0平衡③逐级稳定常数和累计常数④络合离子分率三、水中络合物计算计算步骤：1、将水分析结果各溶解组分浓度换算mol/l，求离子力I；2、求各离子活度系数；3、非标准状态下，利用范特霍夫公式计算相应温度下离解常数；4、求得活度系数、K、实测阳离子浓度求各游离离子及离子对浓度；5、反复运算，直至新旧两次差小于0.0001。第五节水环境中界面化学平衡本节重点：1、吸附机理和吸附等温方程2、离子交换界面化学平衡：水化学中指粘土、金属氧化物、氢氧化物和有机物质等组成分散相与水接触时在界面上发生的化学平衡。界面上发生化学平衡的独立作用：①吸附作用：指固体从某一溶液中吸附某一离子〔或分子〕。②离子交换作用在：指固体外表吸附离子同水溶液中同号离子发生等当量交换。结果：改变水中化学成分。一、吸附作用1、吸附类型与吸附机理吸附类型：物理吸附概念：化学吸附概念：专属吸附概念：专属吸附特点：可使外表电荷改变符号，而且可以使化合物吸附在同号电荷的外表上，无可逆性。吸附机理：外表吸附：离子交换吸附：二、吸附等温方程吸附容量：N=吸附平衡：吸附与解析速度相等，即吸附平衡。吸附等温线：在特定温度下，达吸附平衡时，某溶质液相浓度和固相浓度之间存在一定关系，把这种直线关系表示在直角坐标图上，即称吸附等温线。吸附等温方程：吸附等温线的数学表达式称吸附等温方程。1、线性等温吸附方程N=KC2、非线性吸附等温你方程①弗里德里希吸附等温方程N=KC取对数：lgN=lgK+lgC②朗格谬日吸附等温方程假设条件：a、固体外表不是光滑的，而是有一系列均匀分布的凸点构成；b、由凸出点构成活性吸附中心；c、每个活性吸附中心只吸附一个离子成分，即单分子层吸附；d、吸附过程是动态平衡，即V吸=V解吸时为平衡状态；表达式：N=式中：Q——组分最大吸附量，即固体对水中离子最大吸附量mg/l;b——吸附系数写成线性吸附等温方程：==+三、影响吸附因素影响吸附因素：①吸附剂性质②吸附质性质③温度四、吸附试验五、离子交换作用1、离子交换原那么①等摩尔数交换〔等当量交换〕Ca+2(液)+2Na+〔吸〕⇌Ca+2(吸)+Na+(液)②选择性吸附③离子竞争吸附原那么取决于电子、离子半径及水化程度，电价越高，离子半径越大，吸附性越强。高浓度离子>低浓度离子如电价：Fe+3>Al+3>Ba+2>Ca+2>Mg+2>NH4+>K+>Na+同一电价，决定离子半径及水化程度，越大吸附越强。不同电价，高价离子亲和力高于低价离子亲和力④质量作用定律2、阳离子交换容量及零点电位pH值①阳离子交换容量岩石矿物，松散沉积物中的吸附能力是以交换容量来衡量的，由于主要是阳离子交换，所以其吸附能力用阳离子交换容量表示其概念。概念：每百克干土〔岩〕所含的全部交换性阳离子的毫摩尔数，用“CFC”表示。岩土颗粒越细，粘粒含量越高，阳离子交换含量越大，粘粒的矿物成分不同。其阳离子交换容量也不同。②零点点位与pH值介质pH>pHz时，外表电荷带负电，吸附阳离子。介质pH<pHz时，外表电荷带正电，吸附阴离子。第四章天然水化学成分第一节天然水化学特性本节重点：1、三水化学成分的存在形式和组成2、三水成分特征3、注意三水之间化学成分的不同一、大气降水的成分特征大气降水化学成分：1、大气中固定气体成分O2、N2、CO2、H2及惰性气体。2、无机物土壤珩生矿物离子：海洋盐类离子：气体转化产物：人为排放：3、有机物4、光化学反响物5、不溶物大气降水化学成分特征：1、大气降水中气体含量近于饱和2、大气降水含杂质少3、有数量显著的离子4、大气降水一般呈弱酸性5、大气降水矿化度低于潜水矿化度二、河水化学成分特征河水化学成分：河水化学成分特征：1、无机物成分与流经地层岩性有关2、有机物成分复杂3、河水矿化度普遍小于1000mg/l，平均只有150—350mg/l4、河水化学成分组成在空间上不均，且随季节变化明显三、湖水化学成分特征湖泊是由河水、地下水补给而形成的，其主要成分特征：1、湖水水质与补给来源的水质关系密切2、影响湖泊水质的主要因素是气候、地质及生物条件3、生物条件及人为活动影响湖泊水质的富营养化四、海水化学成分特征海水化学成分：1、无机组分①宏量组分〔指>10mg/l的组分〕②—10mg/l的组分〕③微量组分〔指离子含量<0.1mg/l的组分〕2、含有溶解的悬浮有机物海水化学成分特征：1、海水成分比拟均一恒定；2、海水具有很高的矿化度，约35g/l；3、海水的离子成分无时空变化，很稳定。五、地下水成分特征地下水化学成分：1、主要气体成分2、主要离子成分3、其他成分次要离子：微量组分：有机质：微生物：同位素：地下水化学成分特征：1、地下水化学成分复杂；2、地下水化学成分可以离子、原子、分子、络合物、化合物等溶解形式存在；3、矿化度变化大；4、深层地下水成分变化缓慢。第二节天然水化学成分综合指标本节重点：概念及计算一、第一组指标1、总溶解固体〔矿化度〕“TDS”概念：指水中溶解组分的总量〔不包括悬浮物和溶解气体〕。计算方法：TDS=溶解组分–1/2HCO-2、含盐量概念：指水样各组分的总量。计算方法：含盐量=溶解组分+1/2HCO-3、硬度概念：水中Ca+2、Mg+2相当于CaCO3的量。计算方法：硬度〔CaCO3计〕=〔Ca+2+Mg+2〕×硬度分类：总硬度—水中所含Ca+2、Mg+2总量。碳酸盐硬度—指HCO3-、CO3-2含量与Ca+2、Mg+2结合的含量。非碳酸盐硬度—水中Ca+2、Mg+2与Cl--、SO4-2、NO3-、结合的含量。负硬度—碳酸盐硬度大于总硬度为负硬度4、钠吸附比“SAR”二、第二组指标COD、BOD、TOC、Eh。三、第三组指标酸度、碱度。第三节水化学成分表示方法及分类教学重点及难点：水化学成分的表示方法及水化学类型确实定。1、库尔洛夫式2、水化学分类一、水化学成分表示方法库尔洛夫式：1、依据水化学分析结果，计算各离子参加化合摩尔浓度；2、计算各离子参加化合的摩尔百分数；Σr+=Σ离子价×阳离子摩尔浓度Σr-=Σ离子价×阴离子摩尔浓度摩尔百分数计算：阳离子×Z/Σr+阴离子×Z/Σr-3、将阴阳离子分别按摩尔百分数排列，大者在前，小者在后，而摩尔百分数大于10%者列入分式中，小于10%者有必要时也可列入，但须加[]。微量元素〔g/l〕气体成分〔g/l〕矿化度〔g/l〕T(℃)pH二、水化学分类1、硬度分类2、总溶解固体分类3、舒卡列夫分类依据水中主要6种离子〔K、Na合并〕及矿化度划分，将水中mmol/l百分数>25%阴阳离子进行组合，以mmol/l百分数>25%组分参加命名，阴离子在前，阳离子在后。如SO4—Ca型水4、苏林分类法原理：依据根本阴阳离子等摩尔组合关系和亲和力次序划分。a、离子亲和力次序Cl->SO4-2>HCO3-Na+>Mg+2>Ca+2B、阴阳离子亲和顺序和亲和力有关，还与等摩尔组合有关c、以最后亲和定各水型A：当rNa/rCl>1时a、有rHCO3->r(Ca+2+Mg+2)重碳酸钠型水b、有rHCO3-<r(Ca+2+Mg+2)硫酸钠型水B：当rNa/rCl<1时a、有rCl<(Na++Mg+2)硫酸镁型水b、有rCl>(Na++Mg+2)氯化钙型水*简要介绍水化学分析结果检查。三、水化学成分数据可靠性分析1、阴阳离子平衡检查﹪式中：E为相对误差(％)；Ma及mc分别为阳离子及阴离子的毫摩尔浓度〔mmol/L〕。一般要求︱E︱﹤5%,如果Na+和K+为实测值，那么E应小于5％，如Na++K+为计算值，E应为零值或接近零值。2、分析结果中—些计算值的检查①总溶解固体如果总溶解固体是计算值，应检查其数值是否减去1／2HC03-。实测干涸剩余物重量表示总溶解固体，应求总溶解固体计算值，以检查总溶解固体实测值的可靠性。两者的差值应符合以下要求：当TDS﹤100mg/L时，相对误差﹤±10﹪；当TDS=100～1000mg/L时，相对误差﹤±7﹪；当TDS﹥1000mg/L时，相对误差﹤±5﹪。②Na+十K+值在简分析中，Na+、K+值是计算值。计算方法是：C(Na+十K+)〔mmol/L〕=∑阴离子〔mmol/L-c(Ca+2+Mg+2)(mmol/L)C(Na+十K+)〔mg/L〕=C(Na+十K+)〔mmol/L〕×25这里需要说明的是，Na+的原子量为22.99，K的原子量为39.10，—般的地下水中K+约为(Na++K+)的1／10，那么〔1/10〕K++〔9/10〕Na+≈25所以乘以25。③硬度总硬度也是计算值。其数值应按以下方法检查，总硬度(以CaC03计，mg／L)=c(Ca+2+Mg+2)(mmol/L)×。当有永久硬度时，〔Cl_+SO4_2〕﹥(K++Na+)；总硬度﹥总碱度，暂时硬度=HCO3_含量；当无永久硬度时，总硬度=暂时硬度，总硬度﹤总碱度。3、碳酸平衡关系的检查当pH＜8．34时分折结果中不应出现CO3_2，因为在这样的pH值条件CO2含量甚微，仅占总碳酸的1﹪，常规分析方法不能见出。当PH＞8．34时，水分折结果中不应出现H2CO3。如果水分析结果不符合上述情况，说明测定有误。4、其它检查方法①在一般的地下水中，Na+总是大于K+，如果出现反常的情况，分析结果值得疑心。②地下水中Na+或Na++K+一般都不会出现零值，如出现此情况可认为是分析的错误。③天然水中如无NO3-，那么亦不含NO2-。④大量的统计资料说明，电导与总溶解固体有较好的相关性。对于一般的地下水来说，TDS和电导有如下关系：TDS(mg／L)＝(0.55～0.75)x电导(mS)(毫西)当水中阴离子以HCO3—和C1_占优势时，取o．55；当S04-2浓度较高时，取o．75。电导(ms)=l00x(阴离子或阳离子毫克当量总数／升)。上述两种关系式只能粗略地检查分析结果的准确性，但后一种关系式较前一种更稳定些。对于TDS＞50000mg／L和TDS很低的水来说，TDS和电导的相关性差。第五章天然水化学成分形成特征第一节地表水化学成分形成特征本节重点：地表水化学成分的形成及水化学成分变化规律。一、河水化学成分形成及特征1、形成I土壤+I岩石+I大气+I风+I有机质==E离子+E风+E植物+X左边是进入河流溶解物质之和；右边是从河流输出溶解物质之和。按优势离子组成将河水分为三类：重碳酸类河水—分布最广，大多数以Ca+2为主的低矿化水。硫酸盐类河水—分布地区不广，矿化度一般在500mg/l以上，阳离子以Na+为主。氯化物类河水—分布干旱荒漠与半荒漠地区很少，矿化度>1000mg/l，阳离子为Na+。2、我国河水化学成分形成与特征①由东南沿海向西北内陆逐渐演变特征东南部→中部→西北M<50mg/l50-1000mg/l>1000mg/l含盐量低中高水类型HCO3—Ca(Na)SO4-2-Ca(Mg)Cl--Na水质好中等较差②各区域特征秦岭—淮河—长江中下游地区秦岭—淮河以北地区西北内陆区东北地区二、湖水水化学成分形成特征形成：S支+S雨+S潜=S排+S风+S渗+S沉S支≈S排水质稳定S支>S排有盐分积累特征：1、湖水离子总量变化同河水，切随离子总量增加。2、占优势离子顺序是：HCO3—→SO4-2→Cl-Ca+2→Mg+2→Na+我国湖水：淡水湖离子总量大多数500mg/l以下，尤以离子总量100—300mg/l居多，主要受气候、地理因素决定。盐湖是适当气候条件下形成的。HCO3—>Ca+2+Mg+2碳酸盐湖创造条件HCO3—<Ca+2+Mg+2SO4-2和Cl-积累三、海水化学成分形成与特征1、海水矿化度相当高2、海水成分居守恒性3、海水组成变化主要由生物活动引起4、弱碱性氧化环境5、海水成分处于稳定状态第五章天然水化学成分形成特征第二节地下水化学成分形成特征教学重点及难点：重点：渗入水水岩作用、海相淤泥水难点：溶解作用与溶滤作用联系与不同溶滤—渗入水：主要为大气起源，经水岩作用而形成。沉积埋藏水：指埋藏于封闭地质构造中长期与气相隔绝的古水。内生水：内生水包括初生水、岩浆水、变质水。一、渗入成因地下水化学成分形成溶滤—渗入水：指大气起源经水岩作用而形成的地下水。形成：由大气圈、生物圈、水岩相互作用、蒸发浓缩作用形成。1、渗入水与包气带及岩石相互作用①包气带中水岩作用包气带对渗入水化学成分形成起重要作用：大气降水对化学成分的影响植物对渗入水化学成分的影响c、土壤对渗入水化学成分的影响②渗入水与岩石作用a、全等溶解概念—矿物与水接触，产生溶解，其产物都是溶解组分，此种溶解为全等溶解。如NaCl溶解，反响产物Na+、Cl-全部进入地下水。特点—溶解组分全等进入地下水，对水中酸碱性无影响。交替条件好，不成为水中主要成分。交替条件差，可成为水中主要成分。上面是简单的全等溶解，当溶解组分全等进入地下水且有CO2与H2O分子参加，其反响结果对溶液酸碱性有一定影响时，此溶液称复杂全等溶解。碳酸盐金属氧化物，硅酸盐溶解多呈复杂全等溶解。如：CaCO3+H2O→Ca+2+HCO3-+OH-由反响式看出，水分子可离解为H+和OH-，其中H+结合HCO3-，而OH-在溶液中存在，提高水中的pH值。复杂全等溶解特点：①溶解组分全等进入地下水②有CO2与H2O参与③反响对水中酸碱有影响b、非全等溶解非全等溶解——矿物与水接触时产生溶解反响，其反响产物除溶解组分外，还有新生成的一种或多种矿物或非晶质固体局部，这种反响称非全等溶解。如：2NaAlSiO8(s)+2H2CO3+9H2O⇌2Na++2HCO3-+4H2SO4+Al2SiO6(OH)4(s)鈉长石高岭石作用有二：其一、新物质生成，减少溶液中浓度促使原始矿物溶解。其二、在原生矿物外表形成新防护层，减慢矿物溶解。c、溶滤作用概念—水岩作用下，一局部岩土物质进入地下水，结果一局部岩土中失去了局部物质，地下水中增添了新的组分。岩石中可溶盐类进入地下水中次序及速度取决因素主要是盐类性质、水的成分、环境热力学条件。影响可溶岩进入地下水因素：a、矿物盐类溶解度：溶解度大的矿物先溶解与水中，溶解度小的矿物很难溶于水。b、岩石空隙特征：致密岩石溶滤慢或没有。c、水溶解能力决定溶滤强度：低矿化水溶解能力强，高矿化水溶解能力弱。即水对某种盐类溶解能力随该盐类浓度增加而减弱。当盐类浓度达其溶解能力是，便失去溶解能力。d、水中CO2、O2决定某些盐类的溶解能力；CO2决定水中碳酸及硅酸溶解能力，CO2越大，溶解能力越强。e、水流运动状态也影响其溶解能力：流动缓慢以及停滞的水，其溶解能力差，反之相反。岩石中的可溶岩：主要碱金属及碱土金属的氯化物，硫酸盐及碳酸盐。难溶盐及不溶盐：在一定条件下，也可水解被溶滤与水中。溶滤结果：一般形成矿化度较小重碳酸盐类型水，仅在含盐层及盐渍土存在时才形成矿化度较高的硫酸盐水海相含盐沉积层中：主要盐类为氯化钠及硫酸盐，占全部盐类的70%，当渗入水渗到含盐海相地层时，可形成矿化度很高的卤水，即渗入淋滤后的水含大量氯化物及硫酸盐。构造运动：渗入水可进入封闭的海相沉积。粘土质岩石入渗速度慢，粗颗粒岩石入渗速度快。原水被冲洗或排泄掉，可发生阳离子交换作用。结论：在气候温和降水充分，径流发育地区，岩石中各种盐类在溶滤作用下依次溶出。首先溶出氯化物，形成氯化物水。出现在含盐层几盐渍化了的少数地区。其次硫酸盐及少数剩余氯化物被溶出。形成硫酸盐水，主要出露在干旱半干旱地区及石膏层分布区。第三易溶盐后，含有CO2的水使碳酸盐及铝硅酸盐岩石发生不全等溶解，形成碳酸水。广泛分布陆相沉积组成的近海地区，碱土分布区及火山岩地区。风化作用强烈潮湿地区，岩石中硅酸开始破坏，局部SiO2及Al2O3、Fe2O3进入水中，水中成分虽还是HCO3—Ca，但水中硅酸、Fe+3、Na+含量开始增高。2、氧化复原作用硫：来源：硫化物溶解，有机物分解，存在形式：SO4-2、H2S、HSO4-、S-2、主要是SO4-2、H2S、和HS-。其中氧化态的是：SO4-2、HSO4-复原态的是：S-2、H2S、和HS-。脱硫酸作用：在复原环境中，有机质存在时，〔如石油、沥青、碳氢化合物和有机酚分布地层中〕脱硫酸菌使SO4-2复原为H2S。SO4-2+2C+2H2O→H2S+HCO3-结果，地下水中H2S和HCO3-含量增加，SO4-2含量降低，pH值增加。氮：存在形式：地下水中氮的化合物有NH4+、NO2-、NO3-。氮可分有机氮和无机氮两大类：有机氮——含氮化合物、如蛋白质、多肽、氨基酸、尿素等。无机氮——氨氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮。正常条件下地下水中氮化合物含量较低。NH4+在地下水中含量一般只有百分之几mg/l，个别达十分之几mg/l。氨化——有机氮分解为氨氮过程。硝化——氨氮转化NO2-和NO3-过程。反硝化——NO3-转化NO2-在转化氨或N2过程。硝化及反硝化即氮的氧化复原反响。当地下水中有大量NO3-或NO2-出现时，说明地下水已受到污染。一般：水中有大量NH4+说明有机氮刚分解不久，即污染时间很短。水中有大量NO2-，NH3-含量没少或没有，说明已进行硝化反响。NH2-和NH4+同时存在，说明近期污染。水中NO2-少，大量NH3-，正进行硝化作用。水中全部NO3-离子时，硝化反响结束。金属元素氧化复原体系：低氧化态水解能力强，易形成难容氢氧化物。高氧化态易形成酸根，复原能力强。3、蒸发浓缩作用形成：浅层地下水在干旱草原或荒漠平原区形成过程中，经历大陆盐化作用，他是由于强烈蒸发以后与盐渍化土壤相互作用而形成。随地下水矿化度上升，溶解度小的盐类在水中到达饱和而相继析出，易溶盐成分逐渐成为水中主要成分。蒸发浓缩过程中盐类有次序析出：Al、Fe、Mn的氢氧化物；不同成分的粘土矿物；Ca及Mg的碳酸盐、硫酸盐及磷酸盐；Na的硫酸盐；Na及K的氯化物；Ca及Mg的氯化物；最后为硝酸盐。产生蒸发浓缩条件：干旱或半干旱气候，较浅地下水位，有利毛细作用的松散粘土，地下水排泄区。4、离子交换作用离子交换作用取决于岩土吸附能力，离子浓度、溶解度。同价离子，原子序数越高，亲和势越大。不同价离子，电价越高，亲和势越大。5、表生带地下水成分特征我们知道，地表气候以及植物等都有分带性规律，同样，表生带地下水化学成分也具有分带性规律。水文地球化学分带性：是指地下水化学成分在空间上变化的规律性，表现在自然地理分带为水平分带，地质上的分带为垂直分带。其中水平分带受自然地理因素控制，主要取决于气候、地形、植被与土壤，明显表现在浅层地下水化学成分的分带性。“如我国有东南沿海→西北方向地下水矿化度逐步增高，由HCO3-淡水→碳酸盐水→氯化物水→卤水”。原因为气候引起，蒸发浓缩作用，而在地形上也有影响，从山前到盆地，从山前到滨海，也都有水平分带性。二、沉积成因地下水化学成分形成特征沉积埋藏水—指与沉积物大体同时生成的地下水。同生水—与沉积物同期沉积的水。后生水—沉积物中的水排至其他地质时期地层中以及入渗水混合仍保存有一定比例的与沉积物同期沉积保存下来水的混合。1、海相沉积成因水特征①海水成分特征②海相淤泥水成分特征a、蒸发作用海水盐度增大，MgCl、KCl成分增加。b、阳离子交替作用海侵时：2NaCl+Ca+2(吸)=2Na+〔吸〕+CaCl2原因：陆相物质以钙离子、海相中以钠离子相互作用结果。海退时：CaSO4+2Na+〔吸〕⇌2NaHCO3+Ca+2(吸)Ca(HCO3)2+2Na(吸)⇌2NaHCO3+Ca+2〔吸〕原因：富集钙离子的陆地水在海退不久的地方与富含吸附鈉的海相粘土质沉积物起相互作用，结果陆地上的海相沉积物重新又富集钙，而流向海的水富集钠盐。海退后留下来的海水也富集鈉。水成分：Cl-—SO4-2—Na或Cl-—HCO3-—Na+水c、生物化学作用海水与沉积物接触地带，沉积物中含大量有机质及各种微生物。对改变淤泥水化学成分影响的有：细胞分解：最终产物CH4、H2和C；蛋白质分解：氨基化合物、有机酸及其它有机化合物等；厌氧环境分解产生CH4和NH3.脱硫酸作用：SO4-2+2C+2H2O→H2S+2HCO3-脱硫酸作用使原始海水中SO4-2减少以致消失，出现H2S,水中HCO3-含量增加，pH值提高，HCO3-与pH值增加，使一局部Ca+2、Mg+2与HCO3-作用生成CaCO3〔石灰石〕，Ca+2+CO3-2→CaCO3⇣，MgCO3或Ca+2+Mg+2+2CO3-2→CaMg〔CO3〕2(白云石)，水中Ca+2、Mg+2减少，使水与淤泥阳离子吸附平衡被破坏，淤泥吸附局部钙转入水中，水中Na局部被淤泥吸附。脱硝酸作用：2NO3-+2C→N2+2CO3-2CO3-2+H2O→HCO3-+OH-由于淤泥水中硝酸盐含量不高，所以该作用无大的影响。综上所述，海水成分再埋藏早期就有很大变化，而起决定作用的有以下几个因素：沉积物性质有机物的多寡微生物活动的强度水动力条件埋藏深度海相淤泥水向海相沉积水演化过程：A、温度压力增高促进地下水与围岩作用一些盐类的溶解度随温度升高而降低，如方解石、白云石；一些盐类的溶解度随温度升高而增大，如硅酸盐、石英等；一些盐类的溶解度在一定的温度范围内随温度升高，在另一温度范围内随温度升高而降低，如Na2SO4和MgSO4；而当压力升高或温度、压力同时升高时，对所有盐类来说，溶解度都明显增大。岩筛作用——岩石的低渗透性，导致溶剂分子被滤出，而溶质质点被保存的渗透效应。B、离子力增高，矿物溶解度加大。C、封闭复原环境，各种溶解物质均向低价态转化。埋藏在地层中的海相淤泥水在经历假设干时期以后，由于地壳运动而被剥蚀出露地表，或由于开启性构造断裂使其与外界联通，长期入渗淋滤，沉积水有可能完全被排走，为溶滤水所替换。构造开启性不好时，在补给区分布低矿化的难溶离子为主的溶滤水，较深处出现溶滤水和沉积水混合。而在深部仍为高矿化的易溶离子为主的沉积水。2、陆相沉积成因水3、沉积成因水平均化学成分MpH三、火山—热水化学成分特征1、热水分布特征地下热水来自地球内部水温大于25℃按温度划分：低温热水20—40中温热水40—60高温热水60—100过热水>100热水分布规律：影响因素：地质构造、岩浆活动、水文地质条件热水形成的先决条件：地质构造，岩浆活动。〔地热水分布与地热分布一致〕高温热水带：分布活动板块边缘地带，以狭长条带状延伸数千千米。中低温热水带：分布构造活动相对稳定板块内部地壳隆起区，属活动断裂非火山岩浆深循环型。2、火山成因—热水根本类型与成分特征热水类型：火山岩浆型、深循环型、沉积盆地型①火山岩浆型热水成分特征a、热水热气活动强烈，火山气体含量高气体成分组成：蒸汽占绝大局部，CO2、H2S、HF、HCl---氧化环境：[CO2]>[H2S]弱复原环境：H2、H2S为主强复原环境：CH4、COb、主要离子成分阴离子：SO4-2、Cl-、HCO3-2、CO3-2、F-为主；阳离子：Na+为主，K+、Ca+2、Mg+2、Li、Fe----其他组分：Br-、I-、PO4-2、Pb、Cs、NH4---c、温度：高d、pH值：酸—中—碱/l——/lf、气体成分：O2、N2、H2S、CH4、CO2g、水类型：HCO3--—SO4+2—Na水，HCO3-—Cl-—Na水②深循环型热水成分特征a、分布：与活动断裂有关，脉状承压水b、矿化度：M<1g/l〔淡水〕c、特殊组份：SiO2、F、Rnd、气体组分：以N2为主，其次CO2、Are、温度：40—90℃f、水类型：HCO3--—Na水③现代热泉平均化学成分a、典型火山岩浆活动热泉水MpH弱酸性Cl—Na咸水，矿化度高，现代火山及地震活动强烈区。b、新构造运动〔非火山岩浆区〕pH弱碱性HCO3—SO4—Na淡水，低矿化度。3、地下热水形成特征①深循环地下热水形成条件②热水大气起源③热水岩浆起源〔指位于火山岩浆活动区的热泉〕④热水变质起源及特征第六章水环境污染第一节水环境污染概述本节重点：水污染概念、污染源、污染物、污染方式、污染途径及典型水污染特征。一、水体污染源及污染物什么是水体：水体污染：指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中本底含量和水环境容量，从而导致水体物理、化学及生物特性发生变化，破坏水中的固有生态系统，水体功能及其在经济开展和人民生活中的作用。水体污染源：向水体排放或释放污染物的来源和场所。1、水体污染源自然和人为污染源人为污染源：工业污染源：生活污染源：农业污染源：其他污染源：2、水中污染物能造成水中污染的物质统称为污染物。①分类②污染物3、水污染类型按人们关心的水环境问题可分：①病原体污染②好氧物质污染③植物营养物物质污染④石油污染⑤热污染⑥放射性污染⑦有毒化学物质污染⑧酸碱盐污染二、水污染方式及途径1、水污染方式2、污染途径①地表水污染途径②地下水污染途径三、典型水污染特征1、病原微生物污染2、需氧有机物污染3、富营养化污染4、恶臭5、酸碱盐污染6、地下水硬度升高升高原因：①CO2分压升高，促进CaCO3溶解②盐效应——水中离子含量增加③盐污染产生阳离子交换作用，④氧化复原作用防治硬度升高方法：①控制酸碱盐排放量；②防止污水、废水、垃圾淋滤液渗入地下，碳酸盐含量背景高污水灌溉区控制水质含盐量标准应小于1000mg/L；③已污染高硬水、浅层地下水，防止向外扩展；④少数硬度高水可用低硬水混合；⑤高硬水脱盐；⑥加强管理；7、毒污染8、油污染9、地面径流污染10、热污染11、放射性污染为什么酸雨的pH值定义为5.6？主要考虑大气中可溶于水切含量较大的酸性气体CO2与降水中HCO3-的平衡。CO2+H2O⇌H2CO3×K=10H2CO3×⇌H++HCO3-K1=10合并：CO2+H2O⇌H++HCO3-K1=10=不考虑水的离解，有[H+]=[HCO3-][H+]2=10×10××10-4=10[H+]=10酸雨形成：大气中可能形成的酸性物质：含硫化合物—SO2、SO3、H2H、S2、硫酸盐等；含氮化合物—NO2、NO、N2O、硝酸盐等；氯化物—HCl；成酸的主要基质是：SO2、NOx；13、地下水中的氮污染〔添加〕A、地下水系统中的氮循环机理a．有机氮的矿化过程b．硝化过程它是使NH4+—N通过自养型微生物氧化为N03—N的过程。第一步是NH4+—N通过亚硝化菌转化为N02—NH4+2亚硝化杆菌→NO2--+H2O+能量第二步是NO2—N转化为NO3—HN02—十0.502硝化杆菌→N03—十能量假定细菌细胞的分子式为C6H7NO2，细菌细胞合成所需的碳源为HCO3—，那么其反响如下：NH4+2十HCO3—→0.02C6H7NO2十1.04H2O十0．98N03—十1.88H2CO3按上式计算，使一毫克的NH4+完全氧化为N03—，那么需氧4．27mg，需消耗碱度7．07mg(以CaC0：计)，反响中产生H+，使pH降低。c．反硝化过程它是指使NO3—N通过微生物复原为气态氯(N2,N20)的过程。参加反消化作用的微生物通常是异养型细菌为主，故其细胞合成需有机碳作为能源。NO3—N的生物复原过程有一系列的中间产物：NO2-、NO、N2O、N2。其反响式可写成：上式可分解为三个主要反响：2N03+10H+→N2+4H2O+2OH-2N03+6H→N2+2H2O+2OH-N2O+2H+→N2+2H2O上述反响中所消耗的H+主要来自有机物的氧化。一些学者认为，产物主要是N2O；只有pH﹥7时，N2O可迅速复原为N2，pH﹤6时，这个反响受强烈的限制。d．固氮作用(同化作用)有机氮矿化过程产生的NH4+，硝化过程产生NO3—，反硝作用产生气态氨(N2，N20)。NH4+、NO3—、N2O、N2都可以通过微生物和植物吸收同化，转化成有机氮。这个过程也称为氮的同化作用。上述四种类型氮的转化构成了整个氮的循环系统。而在地下水系统中，氮转化过程主要是前三个。除此之外，还有铵的吸附作用。e．铵吸附作用NH4+随水向下运动过程中，可能被包气带岩土吸附在其外表上，它属阳离子吸附(交换)，是可逆的。这种作用并不产生氮的转化，但它为硝化作用提供更充分的反响时间，使硝化作用更完全。所以，在研究地下水氮转化时，绝不能忽略铵的吸附作。土壤中NH4+的吸附容量与土中的CEC及水中的AAR(铵吸附比)有关。AAR的数学表达式如下式中，NH4+、Ca+2和Mg+2为水中这些离子的浓度。B、影响氮转化的环境因素及地质因素a．环境因素温度Eh值土壤含水情况污染土壤及土壤中的养分b．地质因素包气带岩性及其结构岩性粗粒，透气性好，易保持氧化环境，有利于硝化，粗细相间的包气带结构有利于反硝化。潜水埋深一般来说，潜水埋深小一些利于反硝化，大一些，利于硝化。因为潜水中的有机碳主要来自富集有机碳的外表土壤，埋深太大不利于有机碳进入含水层，所以其反硝化作用不强，NO3—污染较严重。含水层类型N03—N污染主要对象为潜水；承压水如没有受NO3—N污染的潜水向下越流，根本上无N03—N污染。其原因是，氮污染主要来自地表污染，隔水层起保护作用，这是其一；其二是承压含水层主要为复原环境尽管反硝化可能不强，没水交替慢，所以反硝化可去除一局部氮。第六章水环境污染第二节重金属污染物迁移转化规律本节重点：了解重金属污染物在水环境中的迁移转化规律，掌握重金属化合物的沉淀、吸附、络合、氧化复原作用和五毒元素在水中的行为。一、重金属污染物在水环境中一般迁移转化规律重金属在水环境中的迁移，按照物质运动的形式可分：机械迁移—重金属以溶解态或颗粒态形式被水流机械搬运，其迁移过程服从水力学原理。物理化学迁移—指重金属以简单离子、络离子或可溶分子在水环境中通过一系列物理化学作用实行的迁移与转化过程。并决定水环境中重金属存在形式、富集状况和潜在危害程度。生物迁移—指重金属通过生物新陈代谢、生长、死亡过程所实现的迁移。重金属迁移—重金属在水体中不能被微生物降解只能发生形态间的相互转化及分散和富集，这些过程即重金属迁移。1、重金属化合物沉淀—溶解作用重金属化合物在水中的溶解度可直观地表示其在水环境中的迁移能力。溶解度大，迁移能力大，溶解度小，迁移能力小。重金属的所有氯化物、硫酸盐都是易溶的〔AgCl、HgCl和PbCl除外〕。在地表水中和沉机物中孔隙水存在主要阴离子是：Cl-、SO4-2、HCO3-，在复原条件下还有由H2S珩生出来的阴离子HS-和S-2。①氢氧化物②硫化物③碳酸盐当pH低于7—8并有游离氧存在时〔Eh>0〕，Me+2是稳定的，随pH值增加，首先生成稳定的金属碳酸盐，在生成稳定的金属氢氧化物。当Eh<时，在很宽的pH值范围内，金属硫化物是很稳定的。二、吸附作用水体中包括悬浮物、底泥、其中都含丰富的胶体，由于有其巨大的比外表和带大量电荷，能强烈吸附各种分子和离子，对重金属也同样有吸附作用。是重金属从液相转化为固相的主要途径，所以重金属离子在水环境中的迁移、吸附起重要作用。1、水环境中胶体分类2、水体中悬浮物和底泥对重金属离子吸附作用三、络合与螯合作用在水环境中存在着各种各样的天然和人工合成的配位体，既有无机配位体又有有机配位体，他们都能与重金属离子形成稳定的不同的络合物和螯合物，对重金属元素在水环境中迁移有很大影响。对某些重金属来说，很少有在水中以简单离子形式存在，而主要以各种络离子形式存在。1、无机配位体重金属的络合作用天然水中无机配位体：OH-、Cl-、CO3-2、HCO3-、F-、S-2等。它们均能与重金属形成络离子，而无机配位体OH-、Cl-等对重金属的络合作用可以大大提高某些重金属化合物的溶解度，所以人们也就特别重视他们的络合作用。水环境中氯络重金属离子主要有以下几种形态：Me+2+Cl-=MeCl+Me+2+2Cl-=MeCl20Me+2+3Cl-=MeCl3-Me+2+4Cl-=MeCl4-2氯与重金属络合程度决定Cl-的浓度，也决定于重金属离子对Cl-的亲和力。如Cl-对汞的亲和力最强。不同配位数的氯络汞离子都可以在较低Cl-浓度下生成。如：Cl-浓度10-9mol/L开始生成HgCl+>10-7mol/L生成HgCl20而淡水、土壤中Cl-的浓度都大于此值。而Zn、Cd、Pb情况它们的氯络离子生成必须在较高浓度下：Zn+2、Cd+2、Pb+2的MeCl+络离子Cl->10-3mol/LMeCl3-、MeCl4-2络离子Cl->10-1mol/L所以，氯离子对上述四种络合顺序为：Hg>Cd>Zn>Pb氯离子络合作用对重金属迁移影响主要表现为：①可大大提高难溶重金属化合物的溶解度②由于氯络重金属离子的生成，可使胶体对重金属离子的吸附作用减弱。2、有机配位体对重金属的络合作用①水环境中的有机质②水中腐殖质的含量③水环境中腐殖质对重金属的络合作用四、重金属在水环境中的氧化复原作用在天然水发生的化学反响和生物化学反响中氧化复原作用占有很重要地位，对重金属污染物在水环境中迁移、转化有重要影响。1、环境物质中的氧化态与复原态氧化态—自然界中大局部无机物，如风化壳，土壤沉积物中的矿物质。复原态—自然界中有机质〔动植物残体及其中间分解产物〕。2、自然环境中最重要的氧化剂与复原剂氧化剂—大气圈中的自由氧，水圈中溶解氧。其次Fe+3、Mn+4、Cr+6、S+6、Mo+6、N+5、V+5、As+5---复原剂—最重要复原剂是Fe+2、S-2及有机化合物，此外Mn+2、Cr+3、V+3也是。氧化环境—指大气圈土壤和水体中有游离氧的局部。复原环境—不含游离氧或含量极少的局部。一般情况下，以地下水面以下作为氧化与复原环境分界面。有机质是复原过程的产物，他的分解是一个氧化过程，在有游离氧存在，有机质分解最终产物Co2、H2O和氧化态物质。在无游离氧存在，有机质分解最终产物H2、H2S、CH4+5和复原态物质。3、氧化复原条件对水环境中重金属迁移影响①氧化复原环境中元素迁移特点环境氧化复原条件对元素迁移能力及元素富集与分散有巨大影响，有一些元素在氧化环境中有很大迁移能力。而有一些元素在复原条件下水溶液中更易迁移，这些由前面已介绍氧化复原。人们根据水中游离氧，H2S存在与否分为三种地球化学类型：氧化环境有游离氧：来源大气复氧，植物光合作用，也有其他强氧化剂。环境条件：碱性Eh条件：Eh>0〔一般>0.15v，最高0.6-0.7v〕酸性时Eh>0.4-0.5V。特点：具有高度氧化能力，有利微生物对有机质氧化作用，产物为CO2和H2O。也可使低价态元素〔Fe+2、Mn+2氧化〕。V+5、Cr+6、S+6、Mn+4、Fe+3可形成可溶性铬酸盐、钒酸盐、硫酸盐，具有很高迁移性。不含H2S的复原环境不含游离氧或含量及微，具有丰富的有机质，弱矿化水中可形成。特点：水中有CH4、H2以及其他化合物及离子。由于水是弱矿化含SO4-2很少不形成H2S或很少量。Fe、Mn以低价态存在，具有高迁移能力。含H2S的复原环境H2S产生是由原来水中缺氧而含大量有机质和SO4-2，微生物利用SO4-2中的氧氧化有机质，结果SO4-2被还愿产生H2S。从而导致各种不溶解硫化物〔Fe、Pb、Zn、Cu、Ag的硫化物〕沉淀。特点：pH>—0.6V)第六章水环境污染第三节水环境中有机污染物迁移转化规律本节重点：主要了解有机污染物在水环境中迁移转化过程，掌握有机污染物的主要物理、化学、生物反响过程。1、耗氧有机物〔需氧有机物〕生活污水和某些工业废水所含碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪等有机化合物可在微生物作用下最终分解为简单的无机物质，这些有机物在分解过程中需要消耗大量的氧，故称好氧有机物或需氧有机物。2、有毒有机污染物指具有积累性，生物毒性的有机物如酚、多环芳烃、多氯联苯、农药、石油和各种人工合成污染物。有机污染物主要物理、化学、生物反响过程如下：一、分配理论1、分配作用化学污染物进入水环境后，除进行各种转化行为外，在水—悬浮物、水—土壤、水—汽、水—生物之间都有分布的过程。2、分配定律一定温度下，溶质以相同相对分子质量在不想混溶的两相中溶解，即进行分配，当分配作用达平衡时，该溶液在两相中浓度比值是一常数，这一定律为分配定律。3、分配系数〔Kp〕一定条件下，水环境中有机污染物在固—水之间达分配平衡时，两相中浓度比值即分配系数。Kp=式中：Cs—有机化合物在沉积物中的平衡浓度Cw—有机化合物在水中的平衡浓度注意：在这一体系中，溶质和溶剂之间以及溶剂和溶剂之间没有明显的化学作用。而有机物在水和颗粒物质间达平衡时其总浓度为：CT=Cs·Cp+Cw式中：CT—单位溶液体积内颗粒物和水中有机物化合物〔毒〕质量总和；ug/LCs—有机化合物〔毒〕在颗粒上的平衡浓度；ug/KgCp—单位溶液体积上颗粒物的浓度；kg/LCw—有机化合物在水中的平衡浓度；ug/L4、标化分配系数(Koc)以固相有机碳为根底的分配系数为标化分配系数。Koc=式中：Xoc—固相有机碳质量分数对任何有机物，不管是何种类型的沉积物〔土壤〕，只要确定其中有机物含量就能求出其相应的分配系数，从而确定有机化合物的迁移能力。5、颗粒物大小对分配系数的影响Kp=Koc[0.2(1-f)Xocs+fXocf]式中：f—细颗粒质量分数〔d<50nm〕Xocs—粗颗粒中有机碳含量Xocf—细颗粒中有机碳含量6、辛醇—水分配系数与Kp的关系辛醇—水分配系数—有机物在辛醇中浓度和在水中浓度的比例，用“Kow”表示。LgKow=5.00–0.670Lg()式中：Sw—有机物在水中的溶解度；mg/lM—有机物摩尔质量；g/molSw×1000/M—有机物在水中的溶解度；umol/lKow与Koc之间的关系：7、生物浓缩因子(BCF)水体中生物群类参加有机污染物分配称为“生物浓缩用”。有机污染物在生物体内浓度与其在水中浓度之比称为“生物浓缩因子”。lgBCF=blgKow+aa、b—常数lgBCF=blgSow+a二、挥发作用1、挥发速率Rv==式中：Rv—挥发速率；Kv—挥发速率常数；C—水中有机化合物浓度；C0—水中有机化合物达挥发平衡时浓度；P—研究水面上有机化合物在大气中的分压；Z—水体混合高度；2、亨利定律〔注意：亨利定律的不同表达形式〕KH=或KH′=式中：KH′—亨利定律替换式，无量纲Cg—KH′在气相中的平衡浓度；mol/m3Cw—有机化合物在水中的平衡浓度；mol/m3KH与KH′的关系：KH′==×10-4KH(20℃)对摩尔数≤0.02的微溶化合物，亨利定律常数估算公式：KH=式中：Ps—有机化合物饱和蒸气压；PaMw—有机化合物相对分子质量；Sw—有机化合物在水中溶解度，mg/l转化无量纲：KH′=一般一定条件下，地表水中污染物亨利常数KH>102Pa·m3/mol时，为高挥发性化合物；KH<1Pa·m3/mol时，为低挥发性化合物。4、双膜理论为更准确描述难溶有机物挥发过程，可采用复杂双扩散模型。假定水汽两相界面附近存在浓度差，在界面两侧各有一扩散薄层，有机化合物在这两个扩散层中因挥发作用而形成浓度梯度，而在气相和水相其余局部保持浓度均一，根据这一模型，有机化合物从水相向气相挥发，也包括穿越临界面两个薄层的扩散过程。用Cg和Cw表示有机化合物在气相和液相均一局部的浓度，而将界面水、气两侧的浓度分别记为Cg´和Cw´，跨越界面的浓度差为Cw´-Cg´。如果整个过程为一稳定的话，那么溶质分子通过两个扩散薄层的通量应相似，此通量分别与这两个薄层的浓度梯度成正比，有：F=Kg(Cg′-Cg)F=KL(Cw-Cw′)式中：Kg—有机物质在大气相层中传质系数；KL—有机物质在水中传质系数；Cg、Cw—气相、液相均一浓