水中有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化課件

第三章水環(huán)境化學(xué)第三節(jié)水中有機污染物

的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)第三節(jié)水中有機污染物

的遷移轉(zhuǎn)化主要內(nèi)容一.概述二.分配作用三.揮發(fā)作用四.水解作用五.光解作用六.生物降解作用

主要內(nèi)容一.概述一.概述水環(huán)境中有機污染物種類繁多，一般分為兩大類：耗氧有機污染物

是生物殘體、排放廢水和廢棄物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等較易生物降解的有機物質(zhì)。在環(huán)境中持久性小，相對來說對環(huán)境的危害較小。持久性有機污染物（PersistentOrganicPollutants，簡稱POPs)一類具有長期殘留性、生物累積性、半揮發(fā)性和高毒性，能夠長距離遷移，對人類健康和環(huán)境具有嚴(yán)重危害的天然的或人工合成的有機污染物。（討論的主要內(nèi)容）

一.概述水環(huán)境中有機污染物種類繁多，一般分為兩大類：一.概述

一.概述一.概述有機污染物在人體和食物鏈中的遷移、分配和歸宿

一.概述有機污染物在人體和食物鏈中的遷移、分配和歸宿一.概述

一.概述一.概述{吸附作用生物富集揮發(fā)作用遷移{水解作用光解作用生物降解作用轉(zhuǎn)化

有機污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化主要取決于有機污染物本身的性質(zhì)以及水體的環(huán)境條件。有機污染物遷移轉(zhuǎn)化過程：一.概述{吸附作用生物富集揮發(fā)作用遷移{水解作用光解作二.分配作用分配理論實驗現(xiàn)象a.幾種疏水性有機化合物在土壤-水體系中的吸附—線性等溫線二.分配作用分配理論二.分配作用b.幾種疏水性有機化合物在活性炭-水體系中的吸附—非線性等溫線二.分配作用b.幾種疏水性有機化合物在活性炭-水體系中的二.分配作用理論提出：在土壤-水體系中，土壤對非離子性有機物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即非離子性有機物可通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。此時有機物在土壤有機質(zhì)和水中含量的比值稱為分配系數(shù)。有機物在土壤（沉積物）中的吸著存在兩種機理：1）分配作用：即在水溶液中，土壤（沉積物）有機質(zhì)對有機物的溶解作用。2）吸附作用：即在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機物的表面吸附作用或干土壤礦物質(zhì)對有機物的表面吸附作用。二.分配作用理論提出：二.分配作用“分配作用”與“吸附作用”的比較

a)

分配作用是有機污染物通過分子間作用力將溶質(zhì)分配到土壤（沉積物）的有機質(zhì)中。其作用力主要靠范德華力，取決于土壤中有機質(zhì)的量。吸附作用則是表面物理化學(xué)現(xiàn)象，其作用力主要是各種化學(xué)鍵力如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵及π鍵等。b)吸附作用一般有較大的吸附熱放出，而分配作用放熱很少。c)分配作用的等溫線為直線，而吸附作用的等溫線為非直線。

d)當(dāng)有多種有機物并存時，吸附作用受吸附位競爭的影響，而分配作用只與有機物的溶解度有關(guān)，與表面吸附位無關(guān)。二.分配作用“分配作用”與“吸附作用”的比較二.分配作用2.標(biāo)化分配系數(shù)分配系數(shù)：Kp=ρa

／ρw

式中：ρa、ρw—分別為有機毒物在沉積物中和水中的平衡質(zhì)量濃度。為了在類型各異組分復(fù)雜的沉積物或土壤之間找到表征吸著的常數(shù)，引入標(biāo)化分配系數(shù)(Koc)：

Koc=Kp／ωoc式中：Koc—標(biāo)化的分配系數(shù)，即以有機碳為基礎(chǔ)表示的分配系數(shù)；ωoc—沉積物中有機碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對于每一種有機物可得到與沉積物特征無關(guān)的一個Koc二.分配作用2.標(biāo)化分配系數(shù)二.分配作用若進一步考慮到顆粒物大小產(chǎn)生的影響，其分配系數(shù)Kp可表示為：

Kp=Koc[0.2(1—ωf)ωoc+ωf

ωoc]式中：ωf—細(xì)顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（d<50μm）；

ωoc—粗沉積物組分的有機碳含量；

ωoc—細(xì)沉積物組分的有機碳含量。由于顆粒物對憎水有機物的吸著是分配機制，當(dāng)Kp不易得到時，可通過下式預(yù)測：

Koc=0.63Kow式中：Kow—辛醇-水分配系數(shù)，即化學(xué)物質(zhì)在辛醇中質(zhì)量和在水中質(zhì)量的比例。Kow與溶解度sw符合以下關(guān)系：lgKow=5.00－0.670lg(sw×103/Mr)式中：Sw—有機物在水中的溶解度，mg/L；Mr—有機物的相對分子質(zhì)量。fssf二.分配作用若進一步考慮到顆粒物大小產(chǎn)生的影響，其分配系二.分配作用二.分配作用二.分配作用3.生物濃縮因子（BCF）有機毒物在生物群-水之間的分配稱為生物濃縮或生物積累。BCF：有機毒物在生物體內(nèi)濃度與水中該有機物濃度之比，用符號BCF或KB表示。一般采用平衡法和動力學(xué)方法測量。二.分配作用3.生物濃縮因子（BCF）三.揮發(fā)作用許多有機物，特別是鹵代脂肪烴和芳香烴，都具有揮發(fā)性。揮發(fā)作用是有機物質(zhì)從溶解態(tài)轉(zhuǎn)入氣相的一種重要遷移過程。對于有機毒物揮發(fā)速率的預(yù)測，了解即可。

三.揮發(fā)作用許多有機物，特別是鹵代脂肪烴和芳香烴，都具三.揮發(fā)作用1.亨利定律定義：表示當(dāng)一個化學(xué)物質(zhì)在氣-液相達到平衡時，溶解于水相的濃度與氣相中化學(xué)物質(zhì)濃度(或分壓力)有關(guān)。亨利定律的一般表示式為：

p＝KHcw式中：

p—污染物在水面大氣中的平衡分壓，Pa；

cw—污染物在水中平衡濃度，mol/m3

KH—亨利定律常數(shù)，Pa·m3/mol

三.揮發(fā)作用1.亨利定律三.揮發(fā)作用

KH’=ca/cwca—有機毒物在空氣中的摩爾濃度，mol/m3；KH’—Henry定律常數(shù)的替換形式，量綱為1；KH’=KH/(RT)=KH/8.314T=4.1×10-4KH(在20℃)

KH=ps·Mw/ρwps—純化合物的飽和蒸氣壓，Pa；Mw—化合物的摩爾質(zhì)量，g/mol;ρw

—化合物在水中的質(zhì)量濃度，mg/LKH’=0.12psMw/ρwT一般方法對于微溶化合物（摩爾分?jǐn)?shù)≤0.02）三.揮發(fā)作用三.揮發(fā)作用注意：

表3-13Henry定律適用范圍

摩爾質(zhì)量/（g·mol-1）摩爾分?jǐn)?shù)為0.02時的質(zhì)量濃度/（mg·L-1）30751002003400085000113000227000三.揮發(fā)作用注意：摩爾質(zhì)量/（g·mol-1）三.揮發(fā)作用2.揮發(fā)作用的雙膜理論（自學(xué)）化學(xué)物質(zhì)從水中揮發(fā)時必須克服來自近水表層和空氣層的阻力氣膜和液膜控制了化學(xué)物質(zhì)由水向空氣中遷移的速率

三.揮發(fā)作用2.揮發(fā)作用的雙膜理論（自學(xué)）四.水解作用水解作用是有機化合物與水之間最重要的反應(yīng)。有機毒物與水的反應(yīng)是X-基團與OH-基團交換的過程：

X—烷基鹵、酰胺、胺、氨基甲酸脂、羧酸脂、環(huán)氧化物、腈、磷酸脂、磺酸脂、硫酸脂等。

四.水解作用水解作用是有機化合物與水之間最重要的反應(yīng)。四.水解作用幾類有機物可能的水解反應(yīng)產(chǎn)物：

四.水解作用幾類有機物可能的水解反應(yīng)產(chǎn)物：四.水解作用

四.水解作用四.水解作用

四.水解作用四.水解作用水解反應(yīng)的動力學(xué)分析

通常測定水中有機物的水解是一級反應(yīng)，RX的消失速率正比于[RX]，即半衰期與有機物屬性、溫度、pH有關(guān)，與有機物初始濃度無關(guān)．

四.水解作用水解反應(yīng)的動力學(xué)分析五.光解作用光解作用是有機污染物真正的分解過程，因為它不可逆地改變了反應(yīng)分子，強烈地影響水環(huán)境中某些污染物的歸趨。1、直接光解：化合物本身直接吸收了光能而進行分解反應(yīng)。2、敏化光解：水體中存在天然物質(zhì)被陽光激發(fā)后，又將其激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移給化合物而導(dǎo)致的分解反應(yīng)。3、氧化反應(yīng)：天然物質(zhì)被輻射而產(chǎn)生自由基或純態(tài)氧等中間體，這些中間體又與化合物作用而生成轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物。

五.光解作用光解作用是有機污染物真正的分解過程，因為它不五.光解作用

五.光解作用六.生物降解作用水環(huán)境中化合物的生物降解依賴于微生物通過酶催化反應(yīng)分解有機物。

一些有機物，不能作為微生物的唯一碳源和能源，必須由另外的化合物提供。六.生物降解作用水環(huán)境中化合物的生物降解依賴于微生六.生物降解作用

二者區(qū)別六.生物降解作用二謝謝觀賞謝謝觀賞演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！第三章水環(huán)境化學(xué)第三節(jié)水中有機污染物

的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)第三節(jié)水中有機污染物

的遷移轉(zhuǎn)化主要內(nèi)容一.概述二.分配作用三.揮發(fā)作用四.水解作用五.光解作用六.生物降解作用

主要內(nèi)容一.概述一.概述水環(huán)境中有機污染物種類繁多，一般分為兩大類：耗氧有機污染物

是生物殘體、排放廢水和廢棄物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等較易生物降解的有機物質(zhì)。在環(huán)境中持久性小，相對來說對環(huán)境的危害較小。持久性有機污染物（PersistentOrganicPollutants，簡稱POPs)一類具有長期殘留性、生物累積性、半揮發(fā)性和高毒性，能夠長距離遷移，對人類健康和環(huán)境具有嚴(yán)重危害的天然的或人工合成的有機污染物。（討論的主要內(nèi)容）

一.概述水環(huán)境中有機污染物種類繁多，一般分為兩大類：一.概述

一.概述一.概述有機污染物在人體和食物鏈中的遷移、分配和歸宿

一.概述有機污染物在人體和食物鏈中的遷移、分配和歸宿一.概述

一.概述一.概述{吸附作用生物富集揮發(fā)作用遷移{水解作用光解作用生物降解作用轉(zhuǎn)化

有機污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化主要取決于有機污染物本身的性質(zhì)以及水體的環(huán)境條件。有機污染物遷移轉(zhuǎn)化過程：一.概述{吸附作用生物富集揮發(fā)作用遷移{水解作用光解作二.分配作用分配理論實驗現(xiàn)象a.幾種疏水性有機化合物在土壤-水體系中的吸附—線性等溫線二.分配作用分配理論二.分配作用b.幾種疏水性有機化合物在活性炭-水體系中的吸附—非線性等溫線二.分配作用b.幾種疏水性有機化合物在活性炭-水體系中的二.分配作用理論提出：在土壤-水體系中，土壤對非離子性有機物的吸著主要是溶質(zhì)的分配過程（溶解），即非離子性有機物可通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一定時間達到分配平衡。此時有機物在土壤有機質(zhì)和水中含量的比值稱為分配系數(shù)。有機物在土壤（沉積物）中的吸著存在兩種機理：1）分配作用：即在水溶液中，土壤（沉積物）有機質(zhì)對有機物的溶解作用。2）吸附作用：即在非極性有機溶劑中，土壤礦物質(zhì)對有機物的表面吸附作用或干土壤礦物質(zhì)對有機物的表面吸附作用。二.分配作用理論提出：二.分配作用“分配作用”與“吸附作用”的比較

a)

分配作用是有機污染物通過分子間作用力將溶質(zhì)分配到土壤（沉積物）的有機質(zhì)中。其作用力主要靠范德華力，取決于土壤中有機質(zhì)的量。吸附作用則是表面物理化學(xué)現(xiàn)象，其作用力主要是各種化學(xué)鍵力如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵及π鍵等。b)吸附作用一般有較大的吸附熱放出，而分配作用放熱很少。c)分配作用的等溫線為直線，而吸附作用的等溫線為非直線。

d)當(dāng)有多種有機物并存時，吸附作用受吸附位競爭的影響，而分配作用只與有機物的溶解度有關(guān)，與表面吸附位無關(guān)。二.分配作用“分配作用”與“吸附作用”的比較二.分配作用2.標(biāo)化分配系數(shù)分配系數(shù)：Kp=ρa

／ρw

式中：ρa、ρw—分別為有機毒物在沉積物中和水中的平衡質(zhì)量濃度。為了在類型各異組分復(fù)雜的沉積物或土壤之間找到表征吸著的常數(shù)，引入標(biāo)化分配系數(shù)(Koc)：

Koc=Kp／ωoc式中：Koc—標(biāo)化的分配系數(shù)，即以有機碳為基礎(chǔ)表示的分配系數(shù)；ωoc—沉積物中有機碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對于每一種有機物可得到與沉積物特征無關(guān)的一個Koc二.分配作用2.標(biāo)化分配系數(shù)二.分配作用若進一步考慮到顆粒物大小產(chǎn)生的影響，其分配系數(shù)Kp可表示為：

Kp=Koc[0.2(1—ωf)ωoc+ωf

ωoc]式中：ωf—細(xì)顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（d<50μm）；

ωoc—粗沉積物組分的有機碳含量；

ωoc—細(xì)沉積物組分的有機碳含量。由于顆粒物對憎水有機物的吸著是分配機制，當(dāng)Kp不易得到時，可通過下式預(yù)測：

Koc=0.63Kow式中：Kow—辛醇-水分配系數(shù)，即化學(xué)物質(zhì)在辛醇中質(zhì)量和在水中質(zhì)量的比例。Kow與溶解度sw符合以下關(guān)系：lgKow=5.00－0.670lg(sw×103/Mr)式中：Sw—有機物在水中的溶解度，mg/L；Mr—有機物的相對分子質(zhì)量。fssf二.分配作用若進一步考慮到顆粒物大小產(chǎn)生的影響，其分配系二.分配作用二.分配作用二.分配作用3.生物濃縮因子（BCF）有機毒物在生物群-水之間的分配稱為生物濃縮或生物積累。BCF：有機毒物在生物體內(nèi)濃度與水中該有機物濃度之比，用符號BCF或KB表示。一般采用平衡法和動力學(xué)方法測量。二.分配作用3.生物濃縮因子（BCF）三.揮發(fā)作用許多有機物，特別是鹵代脂肪烴和芳香烴，都具有揮發(fā)性。揮發(fā)作用是有機物質(zhì)從溶解態(tài)轉(zhuǎn)入氣相的一種重要遷移過程。對于有機毒物揮發(fā)速率的預(yù)測，了解即可。

三.揮發(fā)作用許多有機物，特別是鹵代脂肪烴和芳香烴，都具三.揮發(fā)作用1.亨利定律定義：表示當(dāng)一個化學(xué)物質(zhì)在氣-液相達到平衡時，溶解于水相的濃度與氣相中化學(xué)物質(zhì)濃度(或分壓力)有關(guān)。亨利定律的一般表示式為：

p＝KHcw式中：

p—污染物在水面大氣中的平衡分壓，Pa；

cw—污染物在水中平衡濃度，mol/m3

KH—亨利定律常數(shù)，Pa·m3/mol

三.揮發(fā)作用1.亨利定律三.揮發(fā)作用

KH’=ca/cwca—有機毒物在空氣中的摩爾濃度，mol/m3；KH’—Henry定律常數(shù)的替換形式，量綱為1；KH’=KH/(RT)=KH/8.314T=4.1×10-4KH(在20℃)

KH=ps·Mw/ρwps—純化合物的飽和蒸氣壓，Pa；Mw—化合物的摩爾質(zhì)量，g/mol;ρw

—化合物在水中的質(zhì)量濃度，mg/LKH’=0.12psMw/ρwT一般方法對于微溶化合物（摩爾分?jǐn)?shù)≤0.02）三.揮發(fā)作用三.揮發(fā)作用注意：

表3-13Henry定律適用范圍

摩爾質(zhì)量/（g·mol-1）摩爾分?jǐn)?shù)為0.02時的質(zhì)量濃度/（mg·L-1）30751002003400085000113000227000三.揮發(fā)作用注意：摩爾質(zhì)量/（g·mol-1）三.揮發(fā)作用2.揮發(fā)作用的雙膜理論（自學(xué)）化學(xué)物質(zhì)從水中揮發(fā)時必須克服來自近水表層和空氣層的阻力氣膜和液膜控制了化學(xué)物質(zhì)由水向空氣中遷移的速率

三.