環(huán)境化學(xué)課件第二章-化學(xué)污染物的遷移行為

1、環(huán)境化學(xué)課件第二章 化學(xué)污染物的遷移行為 內(nèi)容第一節(jié) 概述 (Outline)第二節(jié) 揮發(fā)和沉降 (Volatilization and Deposition)第三節(jié) 界面吸附與分配 (Adsorption and Partition) 內(nèi)容第一節(jié) 概述 (Outline)一、遷移與轉(zhuǎn)化二、大氣、水和土壤中污染物的遷移三、生物相中污染物的遷移四、污染物多介質(zhì)遷移 一、遷移和轉(zhuǎn)化遷移 (Transport)、轉(zhuǎn)化(Transformation) 遷移：污染物在環(huán)境介質(zhì)內(nèi)部或環(huán)境介質(zhì)之間的物理運動(時間和空間)轉(zhuǎn)化：污染物的變化(形態(tài)變化、化學(xué)變化) ，從一種物質(zhì)，變成另外一種物質(zhì)。環(huán)境效應(yīng)、毒性

2、發(fā)生變化平流(advection)：環(huán)境介質(zhì)攜帶遷移擴散(diffusion)：污染物分子運動遷移遷移平流(advection)：環(huán)境介質(zhì)攜帶遷移，具有特定方向性沉降(settling, deposition)埋藏(bury)再懸浮(resuspension)揮發(fā)(evaporation)生物種群攜帶擴散(diffusion)：污染物分子運動遷移環(huán)境介質(zhì)內(nèi)部分子擴散(molecular diffusion)湍流/渦流擴散(turbulent/eddy diffusion)非穩(wěn)態(tài)擴散(unsteady-state diffusion)環(huán)境介質(zhì)間擴散 一、遷移和轉(zhuǎn)化 二、大氣、水和土壤中污染物的遷

3、移1. 大氣中污染物的遷移風(fēng)力、氣流、干濕沉降等導(dǎo)致水平或垂直方向的動力遷移。風(fēng)：大氣水平運動氣流：大氣垂向運動沉降：重力作用風(fēng)力擴散氣流擴散干濕沉降斯托克斯定律：直徑范圍1.5 m 100 m的粒子，考慮重力和靜止空氣浮力的作用 沉降速度，cm/s 空氣黏度，Pa.s1 粒子密度，g/cm32 空氣密度，g/cm3g 重力加速度，980 cm/s2d 粒子直徑，cm 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移2. 水中污染物的遷移(1) 水流推移作用: 伴隨水流的運動，改變污染物的位置px = uxc, py = uyc, pz = uzcpx, py, pz：污染物推流遷移通量(kgm-2s-1)u

4、x, uy, uz：水流速分量(ms-1)c：水中污染物濃度 (kg/m3)(2) 分散作用分子擴散：分子隨機運動引起湍流擴散：湍流場導(dǎo)致，污染物水分子彌散：橫斷面流速分布不均導(dǎo)致 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移：x、y、z方向上的污染物擴散通量 Sm：分子擴散系數(shù) 分子擴散湍流擴散湍流場中，污染物質(zhì)點之間及污染物質(zhì)點與水介質(zhì)之間由于各自的不規(guī)則的運動而發(fā)生相互碰撞、混合Fick第一定律， ， ：x、y、z方向湍流擴散的污染物質(zhì)量通量 ：水中的污染物的時間平均濃度 ， ， ：x、y、z方向湍流擴散系數(shù) 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移彌散：水體橫斷面上的實際的流速分布不均勻引起：x、y、z方

5、向彌散作用導(dǎo)致的污染物質(zhì)量通量 ：水中的污染物的時間平均濃度的空間平均濃度 ：x、y、z方向上的彌散系數(shù) 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移(3) 重力沉降斯托克斯定律：球形顆粒，在靜止水體中的沉降速率。 ：沉降速率，cms-1 1: 顆粒的密度，gcm-3 1:水體的密度，gcm-3g: 重力加速度，980 cms-2d：顆粒的直徑，cm ：水體的黏度，Pas (4) 吸附和分配(5) 揮發(fā) 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移揮發(fā)：土壤大氣分配：空氣、水、土壤固相、生物體淋溶、滲濾：污染地下水植物吸收：污染修復(fù)土壤擴散：污染物分子自由地有濃度較高的地方向濃度較低的地方遷移的過程氣態(tài)擴散非氣態(tài)擴散

6、：溶液中、汽-液或液-固界面 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移3. 土壤中污染物的遷移植物吸收機理土壤水中污染物土壤吸附(可解吸)土壤固定(不可解吸)根際揮發(fā)污染物代謝物大氣根際降解土壤植物木質(zhì)化代謝CO2VOCCO2VOC根際吸附吸收轉(zhuǎn)運大氣 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移污染物性質(zhì)：化學(xué)活性、水溶解度、蒸氣壓、吸附特性等 土壤特性：土壤結(jié)構(gòu)、土壤類型、有機質(zhì)含量、含水量、離子交換能力等環(huán)境條件：溫度、日照、降雨、空氣流動、灌溉和耕作方式等、共存有機物影響因素植物性質(zhì)：種屬、結(jié)構(gòu) 二、大氣、水和土壤中污染物的遷移污染物在土壤-植物間遷移的影響因素 三、生物相中污染物的遷移吸收分布排泄生物轉(zhuǎn)

7、化污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的運動過程轉(zhuǎn)運消除1. 生物體內(nèi)ADME is an acronym in pharmacokinetics and pharmacology for absorption, distribution, metabolism, and excretion, and describes the disposition of a pharmaceutical compound within an organism. 三、生物相中污染物的遷移生物富集 (Bioconcentration)生物放大 (Biomagnification)生物積累 (Bioaccumulation)2.

8、 Bioconcentration: in which chemicals are absorbed by an animal or plant to levels higher than the surrounding environment.Biomagnification: in which chemical levels in plants or animals increase from transfer through the food web (e.g., predators have greater concentrations of a particular chemical

9、 than their prey).Bioaccumulation is the general term describing a process by which chemicals are taken up by a plant or animal either directly from exposure to a contaminated medium (soil, sediment, water) or by eating food containing the chemical. 3. 植物植物提取：污染物進入植物體內(nèi)，本身形態(tài)、性質(zhì)不發(fā)生改變，儲存在植物組織中。 植物轉(zhuǎn)運：通過

10、木質(zhì)部或韌皮部沿根莖葉向上轉(zhuǎn)運，水溶解性。 植物固定：與植物體內(nèi)某些組分結(jié)合。植物揮發(fā)：植物釋放揮發(fā)性有機物。污染修復(fù)TCE。根際效應(yīng)：生物有效性、結(jié)合位點、微生物活性 三、生物相中污染物的遷移Phytoremediation of organic pollutants, such as PCBs, may involve several processes: pollutants in soil and groundwater can be taken up inside plant tissues (phytoextraction) or adsorbed to the roots (rh

11、izofiltration); pollutants inside plant tissues can be transformed by plant enzymes (phytotransformation) or can volatilize into the atmosphere (phytovolatilization); pollutants in soil can be degraded by microbes in the root zone (rhizoremediation). Adapted from Van Aken. From: Benoit Van Aken et a

12、l., Environ. Sci. Technol., 2009, 44(8): 27772783 三、生物相中污染物的遷移Three phases of the green liver model. Hypothetical pathway representing the metabolism of 2,3-dichlorobiphenyl in plant tissues: Phase I, activation of the PCB by hydroxylation; Phase II, conjugation with a plant molecule (sugar); Phase

13、III, sequestration of the conjugate into the vacuole or cell wall. Adapted from Van Aken.外源的From: Benoit Van Aken et al., Environ. Sci. Technol., 2009, 44(8): 27772783 三、生物相中污染物的遷移 四、污染物多介質(zhì)遷移 內(nèi)容第二節(jié) 揮發(fā)和沉降一、揮發(fā)二、干沉降和濕沉降三、酸沉降 一、揮發(fā)The size of the interface between atmosphere and hydrosphere is immense: 7

14、1% of the earths surface (3.61 l08 km2) is covered by water. In addition, the atmosphere contains about 1.3 l016 kg water vapor. Expressed as liquid volume, this amounts to 1.3 1013 m3 or 2.5 cm per m2 of earth surface. This is a small volume compared to the total ocean volume of 1.37 10l8 m3, but i

15、t is important in terms of the additional interfacial area between water and air.1. 揮發(fā)動力學(xué)From: Rene P. Schwarzenbach, Philip M. Gschwend, Dieter M. Imboden, Environmental Organic Chemistry. 一、揮發(fā)揮發(fā)作用: 污染物從溶解態(tài)(水中、土壤中)轉(zhuǎn)入氣相過程 1. 揮發(fā)動力學(xué) c 溶解相中污染物的濃度，molm-3KV 揮發(fā)速率常數(shù)，mh-1KV 單位深度混合水體的揮發(fā)速率常數(shù)，h-1Z 水體的混合深度，mp 水

16、體上面氣相中污染物的分壓，PaKH 亨利定律常數(shù)，Pam3mol-1如果p = 0，則： 描述污染物在氣相與水相之間的分配行為亨利定律當溶液中溶劑的摩爾分數(shù)接近1，以致所有溶質(zhì)的濃度都非常低的溶液稱之為理想化溶液(或理想稀溶液)。亨利定律：理想化稀溶液上面溶質(zhì)的蒸氣壓與該溶質(zhì)在溶液中的摩爾分數(shù)成正比(在恒溫和平衡狀態(tài)下，一種氣體在液體里的濃度和該氣體的平衡壓力成正比)Pi溶質(zhì)的蒸氣壓；KH亨利定律常數(shù)；CW溶液中溶質(zhì)的摩爾分數(shù)； 一、揮發(fā) 一、揮發(fā)幾類重要有機化合物亨利定律常數(shù)(KH)的范圍 一、揮發(fā)The equilibrium air-water partition constant (t

17、he non-dimensional Henrys law constant) is designed as Kia/w. It is related to the Henrys law constant KiH by亨利定律有多種表示形式。在不同的表示形式中，由于所使用的物理量的單位的不同，亨利定律常數(shù)的數(shù)值大小也不相同。CW = KHPi 一、揮發(fā)(1)Totten et al., Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 1739-1743，Re-evaluation of Air-Water Exchange Fluxes of PCBs in Green Ba

18、y and Southern Lake Michigan(2) Goss et al., Environ. Sci. Technol. 2004, 38, 1626-1628, Comment on “Re-evaluation of Air-Water Exchange Fluxes of PCBs in Green Bay and Southern Lake Michigan”(3) Baker et al., Environ. Sci. Technol. 2004, 38, 1629-1632，Response to Comment on “Re-evaluation of Air-Wa

19、ter Exchange Fluxes of PCBs in Green Bay and Southern Lake Michigan”How to determine the Henrys law constant?Accuracy, Precision? 一、揮發(fā)Goss et al.: there is not only a need for accurate physical-chemical property data but also a need for careful checking of thermodynamic consistency. Precision and hi

20、gh reproducibility must not be taken as indications of accuracy. Even well-established laboratories are vulnerable to the possibility of generating erroneous property data. It is important to prevent propagation of inaccurate data in the refereed literature and data compilations. Independent and rig

21、orous measurements of a variety of related properties from different groups and use of techniques for assessing the thermodynamic consistency of data are the most likely route to constrain the true value of these properties. Finally, when reaching conclusions on environmental fate, it is critical to

22、 include an analysis of the uncertainty including a consideration of possible errors in the physical-chemical data. 一、揮發(fā) 一、揮發(fā)例題 在某城市中心，有個充分混合的水深較淺的池塘，假設(shè)在池塘水和相鄰大氣中存在苯的污染，且監(jiān)測到苯在空氣中的濃度為CA = 0.05 mgm-3，在池塘水中的濃度為CW = 0.4 mgm-3。假設(shè)空氣和水的溫度保持相同，那么在典型夏季溫度(T = 25)和冬季溫度(T = 5)的情況下，苯的遷移方向如何？已知在25 和5 條件下，苯KH 分別為0

23、.22和0.05。在T = 25 條件下，苯向空氣中揮發(fā) 在T = 5 條件下，空氣中的苯向水中擴散遷移 一、揮發(fā)2. 雙膜理論1923年提出，近水表層和空氣層的阻力控制化學(xué)物質(zhì)水空氣遷移速率(1) 氣膜與液膜，分子擴散。膜的厚度隨流體流動狀態(tài)而變化(2) 相界面氣/液達到平衡，無傳質(zhì)阻力。濃度差存在氣膜(pi - p)和液膜(c - ci)內(nèi)，故全部阻力存在兩膜內(nèi)(3) 氣液相主體：無分壓或濃度梯度，無傳質(zhì)阻力。(4) 濃度梯度在兩個膜層中的分布是線性的。 一、揮發(fā) 兩相相內(nèi)傳質(zhì)速率可用下面的形式表達為 kWA水相側(cè)傳質(zhì)系數(shù)，mh-1kAW/RT氣相側(cè)傳質(zhì)系數(shù)，mh-1 水相：JW = kW

24、A(cW cWi) 氣相：JA = kAW/RT(pAi pA) JA = kAW/RT(KHcWi pA) 根據(jù)亨利定律： pAi = KHcWi 一、揮發(fā)界面處沒有物質(zhì)積累，則一個相的質(zhì)量通量必須等于另一相的質(zhì)量通量。 cWi = (kWAcW + kAWpA/RT)/(kWA + kAWkH/RT) 水相中質(zhì)量通量為： J = kWA(cW cWi)= kAW/RT(KHcWi pA) J = kWAkAW/RT(cWKH pA)/(kWA + kAWKH/RT) 通常情況下，污染物的大氣分壓(pA)可以看作是零，即pA = 0， J = kWAkAWKH/RT(kWA + kAWKH/

25、RT)cW 一、揮發(fā)J KvcW 令：Kv = kWAkAWKH/RT(kWA + kAWKH/RT) 1/Kv = 1/kWA + RT/kAWKH Kv揮發(fā)速率常數(shù)，m/h1/Kv揮發(fā)過程的總阻力，h/m1/kWA水相一側(cè)的傳質(zhì)阻力，h/mRT/kAWKH氣相一側(cè)的傳質(zhì)阻力，h/m I = U/R 一、揮發(fā)被動采樣過程，涉及雙膜理論 Cross-section of pine needlesPassive air samplersPoint Sources of PTSRegional Pollution of PTSTom Harner 一、揮發(fā)被動采樣過程，涉及雙膜理論Tom Harn

26、er北京大學(xué)，陶澍院士 Tao Shu, et al. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 41244129, Design of the PAS-GP-II passive sampler with a PUF disk and a GFF as the sampling media for collecting gaseous and particulate phase PAHs, respectively. The two photos are the assembled inside cylinder and the wind-rain shield, r

27、espectively. 二、干沉降和濕沉降1. 干沉降 (Dry Deposition)大氣中的污染氣體和氣溶膠等物質(zhì)隨氣流的對流、擴散作用，被地球表面的土壤、水體和植被等吸附去除的過程。重力沉降與植物、建筑物或地面(土壤)碰撞而被捕獲(被表面吸附或吸收)的過程斯托克斯定律(重力沉降速度)考慮：相互平衡的自身重力和靜止空氣浮力的作用 二、干沉降和濕沉降 空氣黏度1 粒子密度；2 空氣密度； g 重力加速度； r 粒子半徑滯留時間()H：高度當H 5000 m時，粒經(jīng)為1.0 m的粒子的沉降時間為3年11個半月。而對于10 m的粒子，沉降時間僅需19 d 2. 濕沉降 (Wet Deposit

28、ion)大氣中的物質(zhì)通過降水而落到地面的過程。濕沉降對氣體和顆粒物都是最有效的大氣凈化機制。雨除(Rainout)沖刷(Washout) 二、干沉降和濕沉降雨除(或雪除)：氣溶膠粒子中有相當一部分細粒子，特別是粒徑小于0.1 m的粒子，可以作為形成云的凝結(jié)核。云滴不斷增長形成雨滴或雪晶。粒徑小于0.05 m的粒子，由于布朗運動可以使其黏附在云滴上或溶解于云滴中。雨滴(或雪晶) 降落到地面上。沖刷：雨滴(或雪晶、雪花)不斷地將大氣中的微粒挾帶、溶解或沖刷下來。這種方式去除氣溶膠粒子的效率隨著粒子直徑的增大而增大。通常，雨滴可將粒徑大于2 m的氣溶膠粒子沖刷下來。 三、酸沉降 三、酸沉降 三、酸沉

29、降 1. 酸沉降概念酸沉降濕沉降 （酸性降水）干沉降 ：大氣中的酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地面的過程。 20世紀50年代，英國的R. A. Smith最早觀察到酸雨現(xiàn)象。 我國降水pH小于5.6的地區(qū)主要分布在秦嶺、淮河以南，pH 小于5.0的地區(qū)主要分布在西南、華南、東南沿海一帶。 我國酸雨主要致酸物為硫化物(SO42-)。酸性降水：通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。 三、酸沉降A(chǔ)cid Rain;FogDewSnowSleet 雨夾雪；Acid Deposition 酸沉降 三、酸沉降 三、酸沉降 在未被污染的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是C

30、O2，如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2在全球大氣濃度330 mL/m3與純水的平衡，可以求得降水的pH背景值。2. 影響降水的pH自然因素電中性原理：解得pH = 5.6。多年來，國際上一直將此值看作未受污染的大氣水的pH背景值。實際上，影響降水pH值的因素很多，近年來，傾向于將pH = 5.0作為酸雨的界限。 三、酸沉降溶液一定是電中性的，即陽離子所帶電荷總量與陰離子所帶電荷總量一定相等。在溶液中，一種離子所帶電荷總量可表示為： Q = ZCV由于降水要維持電中性，如果對降水中化學(xué)組分作全面測定，最后陽離子的濃度之和必然等于陰離子的濃度之和。電中性原理：式中：Q 為電荷量

31、，Z為離子電荷值，C為物質(zhì)的量濃度，V為溶液體積。 三、酸沉降某次雨水的分析數(shù)據(jù)：NH4+ = 2.010-6 mol/L, Cl- = 6.010-6 mol/L；Na+ = 3.010-6 mol/L, NO3- = 2.310-5 mol/L； SO42- = 2.810-5 mol/L,則此次雨水的pH值大約為 ： A. 3 B. 4 C. 5 D. 6解答：根據(jù)溶液中的電荷守恒關(guān)系,H+ = Cl- + NO3- + 2SO42- NH4+ Na+ = 810-5 mol/L則此時雨水的 pH = -lg(810-5) = 5 - lg8 = 5 - 0.9 4 三、酸沉降3. 酸雨

32、的化學(xué)組成 酸雨是大氣化學(xué)過程和物理過程的綜合效應(yīng)。 三、酸沉降通常測定酸雨含有如下幾種離子：我國酸雨中關(guān)鍵性離子組分是：SO42-, Ca2+, NH4+ (1) 酸性污染物的排放及轉(zhuǎn)化條件 (2) 大氣中的氨及其它堿性氣體 (3) 顆粒物酸度及緩沖能力 (4) 天氣形勢影響金屬催化SO2氧化；中和作用4. 影響酸雨形成的因素 三、酸沉降重慶、貴陽等地酸雨原因：1. 重慶的耗煤量只相當于北京的1/3，每年的SO2排放量卻為北京的2倍。2. 重慶和貴陽的多山地形。3. 顆粒物緩沖能力。貴陽北京成都重慶北京、成都、重慶、貴陽城區(qū)總顆粒物緩沖曲線消耗H+(mol/L )加入H+ (mol/L )8

33、64200 2 4 6 8 10 三、酸沉降 內(nèi)容第三節(jié) 界面吸附與分配一、吸附、分配作用原理二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 一、吸附、分配作用原理1. 吸附/分配作用吸附分配作用的類型水體顆粒物水水體沉積物水大氣顆粒物空氣土壤水土壤空氣植物空氣水空氣(分配)水脂相吸附(adsorption)是溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。分配(partition)作用：物質(zhì)在兩種環(huán)境介質(zhì)(Phase, media)之間遷移，最后達到平衡的現(xiàn)象。金屬、有機物都可以被吸附。表面吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附，物理吸附離子交換吸附：例如土壤膠體顆粒大部分帶負電荷，容易吸附各種陽離子，物理化

34、學(xué)吸附專屬吸附：有化學(xué)鍵、怔水鍵、范德華力、氫鍵等作用吸附作用的機理vs. Partition 一、吸附、分配作用原理吸附分配作用：分子間作用力偶極偶極作用力偶極誘導(dǎo)偶極作用力誘導(dǎo)偶極誘導(dǎo)偶極作用力、色散力靜電力、凈電荷 一、吸附、分配作用原理2. 吸附等溫線吸附是一個動態(tài)平衡過程，在一定的溫度下，當吸附達到平衡時，顆粒物表面上的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。Henry 型吸附等溫線 G = kC k-(分配)系數(shù)GCFreundlich型 G = kC1/n logG = logk + 1/nlogCCGF型F型lgGlgC 一、吸附、分配作用原理G =

35、 G0C/(A + C)1/G = 1/G0 + (A/G0)(1/C)G0-單位表面上達到飽和時間的最大吸附量；A-常數(shù)G0G0/2ACL型1/G1/CL型Langmuir型吸附等溫線 一、吸附、分配作用原理當C = A時，G 1/2GoLangmuir型吸附等溫線：基本假設(shè) 一、吸附、分配作用原理(1)吸附所發(fā)生的平面要有固定數(shù)量的位置，這些位置必須是相同的而且只能容納一個分子。因此，只有單分子層是允許的，它代表了最大吸附(2)吸附是可逆的(3)表面上無分子橫向運(4)所有位置的吸附能量都是相同的而不依賴于表面分布(即表面是均勻的)，被吸附物分子之間無相互作用(即吸附質(zhì)的行為是理論化的)1

36、. 土壤/沉積物吸附系數(shù)(KOC) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)分配系數(shù)(Kp)：污染物在土壤(沉積物)與水之間分配達到平衡。Cs、Cw分別表示污染物在土壤(沉積物)和水中達到分配平衡時的濃度。CsCw同一個化合物(例如硝基苯)在不同土壤上的Kp相同嗎？ 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Observed increase insolid-water distribution ratios for the apolar compounds with increasing organic matter content of the solids (measured as organic car

37、bon, XOC for 32 soils and 36 sediments. From Rene P. Schwarzenbach, Philip M. Gschwend, Dieter M. Imboden, Environmental Organic ChemistryTetrachloromethane1,2-dichlorobenzeneXOC 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)某個化合物的Kp與土壤(沉積物)中的XOC含量成正比。非離子性有機化合物主要通過其在土壤(沉積物)有機相中的溶解作用而實現(xiàn)其在土壤(沉積物)和水之間的分配。即使XOC低至0.001 kg OC kg-1，也是如

38、此。(3) 為了比較土壤/沉積物等物質(zhì)對不同污染物質(zhì)的吸附能力，需要引入XOC標化的分配系數(shù)(Koc)。分配理論XOC 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Frequency diagramillustrating the variability in the logKoc values determined for atrazine for 217 different soil and sediment samples. The numbers on the X-axis indicate the center of alogKOC range in which a certain number

39、 of experimental KOC valuesfall. From Rene P. Schwarzenbach, Philip M. Gschwend, Dieter M. Imboden, Environmental Organic Chemistry實驗測定值的數(shù)目lgKOC / (Lkg-1 OC) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)吸附量溶液中濃度 logClog(x/m)實驗測定KOC的方法 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) 二、描述吸附、分配

40、行為的理化參數(shù)2. 水溶解度 (Water Solubility, SW)水溶解度(Sw)定義為：在一定溫度下，某物質(zhì)溶解在單位量的純水中的最大量。具有較高水溶解度的物質(zhì)迅速為水循環(huán)所分散生物富集系數(shù)(BCF)，辛醇/水分配系數(shù)(KOW)土壤和沉積物吸附系數(shù)(KOC)光解、水解、生物降解； 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Water solubility (mol/L)Ranges in water solubilities of some important classes of organic compounds. 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)The total concentrati

41、on of a pollutant in water body is the sum of its concentration in the suspended particulates and water phase. 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)影響有機污染物在水中溶解度的因素有機污染物分子結(jié)構(gòu)(本征性質(zhì)、分子間作用力)環(huán)境條件：溫度、電解質(zhì)、溶解有機質(zhì)、pH溫度：在多數(shù)情況下，隨溫度升高而增加(苯的溶解度隨溫度增加而增加，但對二氯苯的溶解度則減少。2丁酮：在80 C以上，溶解度隨溫度升高而加大，在6C到80C之間，溶解度隨溫度升高而減小。電解質(zhì)：電解質(zhì)一般會導(dǎo)致有機物在水中溶解度下降

42、。例如，萘、蒽在海水(NaCl = 35 gL-1)中的溶解度低于淡水3060%。 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Setschenow方程通常被用來預(yù)測SW，即：lg Sw/SE = Ks CsSw為純水中的溶解度SE為電解質(zhì)溶液中的溶解度KS為Setschenow常數(shù)，通常介于0.20.3 L/mol之間CS為電解質(zhì)摩爾濃度(mol/L)海水中，其溶解度只是純水中的70%80%。有機助溶劑：溶解的有機質(zhì)(如腐殖酸、灰黃霉素)可導(dǎo)致許多有機物溶解度的升高。pH值：有機酸、有機堿、中性有機物(如烷烴或氯代烴)的溶解度也受pH的影響。 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)3. 蒸氣壓 (Vapor

43、Pressure) 一個物質(zhì)，當氣相與其純凈態(tài)(液體或固體)達到平衡時的氣壓。 蒸氣壓決定污染物的大氣濃度、干沉降和濕沉降、長距離環(huán)境遷移性、多介質(zhì)環(huán)境行為等。 固體蒸氣壓(PS) 液體或過冷液體蒸氣壓(PL) 難揮發(fā)性物質(zhì)的蒸氣壓不容易實驗測定，測定誤差大 過冷液體蒸氣壓PL不能通過實驗直接測定 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)When a solid such as naphthalene is present in dilute, subsaturated, dissolved, or sorbed state at 25 C, the molecules do not encounte

44、r each other with sufficient frequency to form a crystal. Thus the low-energy crystal state is not accessible. The molecules thus behaves as if it were a liquid at 25 C. It thinks it is a liquid, because it has no access to information about the stability of the crystalline state, i.e., does not kno

45、w its melting point. As a result, it behaves in a manner corresponding to the liquid vapor pressure. 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)蒸氣壓Ranges at 25 oC in saturation vapor pressure (P0) values for some important classes of organic compounds. P0,vapor pressure (atm) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)克拉貝龍方程式(Clapepron equation)，適用于任何純

46、物質(zhì)的兩相平衡體系。蒸氣壓的溫度依附性，決定半揮發(fā)性有機污染物可以發(fā)生長距離的環(huán)境遷移。Semi-volatile organic compounds (SOC) 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)4. 污染物在空氣顆粒物與空氣之間的分配系數(shù)(KP)有機污染物在空氣與顆粒物之間的分配，影響有機污染物的干濕沉降、光解以及與空氣中其他污染物的化學(xué)反應(yīng)。Kp的單位為m3/g. Kp定義污染物在氣相中的濃度(ng/m3)污染物在顆粒物相中的濃度(ng/m3)總懸浮顆粒物的濃度(g/m3)Partition coefficient between atmospheric particulates and

47、air 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)5. 正辛醇/空氣分配系數(shù) Octanol-air partition coefficient (KOA)COthe concentration of the solute in the octanol phase;CA the concentration of the solute in the air phase;分配平衡時，污染物在正辛醇中的濃度與在氣相中的濃度的比值。具有較強的溫度依附性，對于評價持久性有機污染物(POPs)的長距離環(huán)境遷移具有重要意義。logKOA = a + b/TThe enthalpy of phase change fr

48、om octanol to air 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù) Aerosols Soil Vegetation Indoor carpetAir PhaseAtmosphericParticulates(Organics)Partition, AbsorptionDesorptionOctanol-air partition coefficient (KOA)Soil(Organic phases)Plants(Organic Phase)Carpets(Organic Phase)Environmental Organic Phases 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Vapor pressureDepositionEvaporation 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)Source: 二、描述吸附、分配行為的理化參數(shù)定義：分配平衡時某一有機化合物在辛醇相中的濃度(CO)與其在水相中非離解形式濃度(CW)的比值.The n-Octanol/water partition coefficient (KOW, P) 正辛醇的結(jié)構(gòu)；生物體