三章　水环境化学4.ppt

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1、三章水环境化学4 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望分配系数（分配系数（Kp）有机毒物在沉积物与水之间的分配，往往可用分配系数（Kp）表示：2标化分配系数标化分配系数引入引入(悬浮悬浮)颗粒物的浓度颗粒物的浓度水中有机毒物的平衡浓度水中有机毒物的平衡浓度3生物浓缩因子（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，为生物浓缩因子，用BCF（Bioconcentration factor）或KB表示。表面上看是一种分配机制，但生物浓

2、缩有机物的过程是复杂的标化的分配系数标化的分配系数(Koc)为了在类型各异、组分复杂的沉积物中找到可比性。考虑颗粒物粒径的影响由于颗粒物对憎水有机物的吸着是分配机制，Kp不容易测得，所以又引入了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辛醇水分配系数辛醇水分配系数Kow二挥发作用二挥发作用1.挥发速率挥发速率2.挥发作用的双膜理论挥发作用的双膜理论设在气膜和液膜的界面上，某物质的液相浓度为ci，气相分压为pci，在界面上不存在净积累，则注意KH单位三水解作用三水解作用水解时化合物的官能团X和水中的OH发生交换水解速率：水解速率：通常测定水中有机物的水解是一级反应从公式可以看出，一级

3、反应有明显的依属性，也就是说RX水解的半衰期与RX的浓度无关。pH对水解速率（常数）的影响对水解速率（常数）的影响水解速率与pH值有关，水解速率可以归纳为由酸性催化、碱性催化以及中性过程，因而水解速率可表示为：如果考虑到吸附作用的影响，则水解速率常数可写为：如果考虑到吸附作用的影响，则水解速率常数可写为：水解可以改变分子结构、毒性、挥发性、生物降解性等等。光解作用是有机污染物真正的分解过程，因为它不可逆地改变了反应分子，强烈地影响水环境中某些污染物的归趋。1光解过程的分类光解过程的分类直接光解直接光解化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应间接光解（敏化光解）间接光解（敏化光解）水体中存在的天然

4、物质（如腐殖质）被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的光解氧化反应氧化反应天然物质被辐射而产生自由基等中间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物2直接光解直接光解（1）水环境中光的吸收作用）水环境中光的吸收作用太阳光通过大气时，有一部分散射，因而使水体表面接受的光线除一部分是直射光外，还有一部分是散射光，在近紫外区，散射光要占到50%以上。光吸收光吸收光通过介质后，出射光强小于入射光强的现象四光解作用四光解作用朗伯朗伯(Lambert)定律定律朗伯定律：朗伯定律：光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关；在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。推导：推导：设光通过厚度为dL的

5、介质层时，光强由I减少为(IdI)，则有单位体积光的平均吸收率：出射光强吸收光强 比尔比尔(Beer)定律定律比尔定律：比尔定律：在浓度较低的溶液中，吸收系数与溶液浓度c成正比。A为与溶液浓度c无关的常数，表征物质的分子特性。当水体加入污染物后，总的吸收系数变为由于污染物在水中的浓度c很低，所以光被污染物吸收的部分为因此光被污染物吸收的平均速率为（2）光量子产率）光量子产率进行光化学反应的光子占吸收总光子数之比。（3）光解速率）光解速率（4）影响光解速率常数的因素）影响光解速率常数的因素分子氧：分子氧：悬浮沉积物：悬浮沉积物：化学吸附作用：化学吸附作用：分子氧在一些光化学反应中的作用像是淬灭剂

6、，减少光量子产率，在另外一些情况下，它还可以参加反应，因此在任何情况下，进行光解速率常数测量时均需说明水体中氧的浓度。它不仅可以增加光的衰减作用，而且还改变吸附在它们上面的化合物的活性。一种有机酸或碱的不同形式存在可能有不同的光量子产率，以及光解速率随pH变化等。五生物降解作用五生物降解作用水环境中化合物的生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物。生物降解存在两种代谢模式：生长代谢和共代谢。1生长代谢生长代谢许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的生长基质。在生长代谢过程中微生物可对有毒物质进行较彻底的降解。2共代谢共代谢某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化

7、合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。3生物降解速率生物降解速率通常应用简单的一级动力学方程表示：1944年美国学者提出：假定河流的自净过程中存在着两个相反的过程，即有机污染物在水体中先发生（生化）有机污染物在水体中先发生（生化）氧化反应氧化反应，消耗氧的速率与在水中的消耗氧的速率与在水中的有机污染物浓度成正比有机污染物浓度成正比；同时大气中的氧不断进入水体，其复氧速率与水其复氧速率与水中的氧亏值成正比中的氧亏值成正比。根据质量守恒，提出一维稳态河流的（BODDO耦合模型的）基本方程。一一.氧平衡模型氧平衡模型1.StreeterPhelps模型模型(S-P)

8、第四节水质模型第四节水质模型见图见图极限（氧亏）溶解氧、极限（距离）时间极限（氧亏）溶解氧、极限（距离）时间2.Thomas模型模型考虑悬浮物的存在影响BOD的变化速率（K3L0）3.QUAL-II水质模型水质模型二、湖泊富营养化预测模型二、湖泊富营养化预测模型三、有毒有机污染物的归趋模型三、有毒有机污染物的归趋模型最初由F.D.Masch和其助手及Texas Water Development Board于1970年发展的，称之为QUALI，1972年由Water Resource Engineers,Inc.及USEPA合作改良成QUALII，1987年经修改成为现在的QUAL2E。www.epa.gov/OST/QUAL2EWINDOWS1、有机物转化和挥发消失速率、有机物转化和挥发消失速率 2、吸着的影响、吸着的影响 假定在颗粒物上不存在转化过程，而且吸附是完全可逆的，或比起溶液中的转化过程的速率快3、稳态时的浓度、稳态时的浓度 有机毒物在水环境中消失的总速率为RL，它是RT、稀释的速率(RD)和输出的速率(RO)之和。在一定范围的水体内，当RI等于RL时，有机毒物就达到了稳态浓度。