水中有机物的迁移转化

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1、§4水中有机物的迁移转化一、分配作用1分配理论在土壤～水体系中，土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解）。就是说有机化合物可通过溶解作用分配到在土壤有机质中，并经过一定的时间达到分配平衡，此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数。分配系数与土壤（沉积物）有机质（碳）含量成正比。有机物在土壤中的吸着机理：(1)分配作用：土壤有机质对有机化合物的溶解作用。(2)吸附作用：土壤矿物质对有机化合物的表面吸附。在有机物浓度较低时分配似不起主要作用。标化分配系数(1)分配系数有机毒物在沉积物与水之间的分配，可用分配系数Kp表示，定义为有机毒

2、物在沉积物和水中的平衡浓度之比。cs有机毒物在沉积(颗粒)物中的平衡浓度,g/kg;cw有机毒物在水中的平衡浓度；引进水中悬浮颗粒物浓度cp，则有机物在水与颗粒物之间平衡时的总浓度可表示为：CT=cs·cp+cwcp：单位溶液体积上的颗粒物浓度，kg/L；CT：单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和，g/L；将cs=kpcw代入CT=cs·cp+cw此时水中有机物的浓度:(2)标化分配系数Koc由于分配系数与土壤（沉积物）有机质含量有关，因此引入一个表征在各种类型的土壤和沉积物之间其吸着能力的常数，即标化分配系数Koc，此常数与有机质含量有关，而与

3、土壤及沉积物特征无关。Koc：标化分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数。Xoc：沉积物中有机碳的质量分数。若考虑颗粒物大小产生的影响，其分配系数可表示为：Kp=Koc[0.2(1－f)Xsoc+fXfoc]f：细颗粒的质量分数（d<50m）；Xfoc：细沉积物组分的有机碳含量；Xsoc：粗沉积物组分的有机碳含量；辛醇～水分配系数KowKow：辛醇～水分配系数，即化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比值。在一般情况下，辛醇～水分配系数Kow和溶解度的关系可用下式表示：lgKow=5.00－0.670lg(Sw×103／M)Sw：有机物在水中的溶解度，mg/L

4、M：有机物的分子量。Koc与有机物在辛醇～水分配系数Kow之间的相关关系：Koc=0.63Kow例题：某有机物分子量为192，溶解在含有悬浮物的水体中，若悬浮物中85％为细颗粒，有机碳含量为5％，其余粗颗粒有机碳含量为1％，该有机物在水中的溶解度为0.05mg/L，计算其分配系数Kp。解：lgKow=5.00－0.670lg(Sw×103／M)＝lgKow=5.00－0.670lg(0.05×103／192)=5.39Kow=2.46×105根据Koc=0.63Kow=0.63×2.46×105=1.55×105所以:Kp=Koc[0.2(1－f)Xsoc+f

5、Xfoc]=1.55×105[0.2(1－0.85)(0.01)+0.85×0.05]=6.63×1033生物浓缩因子（BCF）有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比定义为生物浓缩因子，用BCF或KB表示。由于生物浓缩有机物的过程十分复杂，影响有机物与生物相之间平衡的到达。一般采用平衡法和动力学方法来测量BCF.尽管测定是在某些受控条件下得到的，但可明显的看出各种生物内浓缩的相对趋势。二、挥发作用有机毒物的挥发速率：c：溶解相中有机毒物的浓度；kv：挥发速率常数；Z：水体的混合深度；p：水体中有机毒物在大气中的分压；KH：亨利定律常数；kv’：单位深度混

6、合水体的挥发速率常数；在许多情况下，化合物的大气分压为零，所以上式可简化为：1亨利定律p=KHCwp：污染物在水面大气中的平衡分压，pa；Cw：污染物在水中的平衡浓度，mol/m3；KH：亨利定律常数，pam3/mol；常用的亨利定律常数的确定方法：KH’=CA/Cw（KH’为KH的替换形式，无量纲。）KH’=CA/Cw=(p/RT)/Cw=KH/(RT)=KH/(8.31T)=4.1×10-4KH(20℃)式中：CA为有机毒物在空气中的摩尔浓度。对于微溶化合物（摩尔分数<0.02），KH常用下式估算:KH=ps·Mw/Swps：纯化合物的饱和蒸汽压，pa；M

7、w：分子量；Sw：化合物在水中的溶解度；KH’=KH/(RT)=（ps·Mw/Sw）／(8.31T)=0.12psMw/SwT或：KH’=4.1×10-4×psMw/Sw(20℃)例题：二氯乙烷的蒸汽压为2.4×104pa，20℃时在水中的溶解度为5500mg/L，分别计算出亨利定律常数KH和KH’。解：根据KH=ps·Mw/Sw＝2.4×104×99／5500＝432(pa·m3/mol)KH’=0.12psMw/SwT=2.4×104×99／5500×293=0.18orKH’=4.1×10-4×KH=4.1×10-4×432=0.182挥发作用的双膜理论

8、在液－－气界面上存在有液膜和气膜，化学