第三章 水环境化学第三节.ppt

水环境中有机污染物种类繁多，一般分为两大类： 需氧有机物（耗氧有机物） 危害对水生生物无直接毒害，但是降解耗氧，引起水体缺氧，水质恶化； 使得氧化还原条件改变，增加一些重金属溶解和毒性增强，特别在河口地段，好氧有机污染物的大量增加，导致水体E急剧下降，Fe2+、Mn2+、Cr3+等释放出来； 使得pH降低，一般伴随E降低，pH降低，酸性增强，金属溶解，酸性增强情况下，金属Hg容易甲基化； 静止水体的富营养化。 持久性污染物（有毒有机物） 一般人工合成，食品添加剂、洗涤剂、杀虫剂、塑料、化妆品、涂料、农药等； 易于生物累积，有致癌作用； 水溶性差，而脂溶性强，易于在生物体内，并通过食物链放大 有机污染物污染的典型案例：20C前期，美国在修建水电站时，修建了洛夫运河。40a干涸不用，1942年美国胡克公司购买了这条约100m长的废弃河道，并作为垃圾和工业废物的填埋场所。11年内填埋了80亿kg的废物。1953年转给当地教育机构用于开发房地产、盖起了教学楼和住宅。厄运从此降临，从1977年开始，当地居民怪病不断，孕妇流产、儿童夭折、婴儿畸形等频频发生。1987年，该区地面渗出一种黑色毒液，经监测，其中含有氯仿、三氯酚、二溴甲烷等多种毒物，对当地的空气、水环境等构成严重危害。后来胡克公司和当地政府赔偿30多亿美元的健康损失费。 例如，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％，已知该有机物在水中溶解度为0.05 mg / L，那么，其分配系数(Kp)就可根据上式计算出： lg Kow = 5.00－0.670 lg (0.05×103／192) = 5.3 则 Kow = 2.46×105 Koc =0.63 Kow = 0.63×2.46×105 =1.55×105 Kp = 1.55×105[0.2(1-0.85) × (0.01)+0.85×0.05] = 6.63×103 二、挥发作用 许多有机物，特别是卤代脂肪烃和芳香烃，都具有挥发性。 挥发作用是有机物从溶解态转入气相的一种重要迁移过程。 通常测定水中有机物的水解是一级反应，RX的消失速率正比于[RX]，即 实验表明，水解速率与pH有关。Mabey等把水解速率归纳为由酸性或碱性催化的和中性的过程，因而水解速率可表示为： 四、光解作用 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。 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。 两者的区别 当微生物代谢时，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳。 一些有机物，不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须由另外的化合物提供。 生长代谢 Growth metabolism 共代谢Cometabolism 对于生长代谢，一个化合物在开始使用之前，必须使微生物群落适应这种化学物质，在野外和室内试验表明，一般需要2-50天的滞后期，一旦微生物群体适应了它，生长基质的降解是相当快的。 对于共代谢，微生物共代谢的动力学明显不同于生长代谢的动力学，共代谢没有滞后期，降解速度一般比完全驯化的生长代谢慢。共代谢并不提供微生物体任何能量，不影响种群多少。 主要内容回顾及重点 分配作用 挥发作用 水解作用 光解作用 生物降解作用 理解分配理论的概念； 掌握分配系数Koc的计算 理解双膜理论 掌握水解作用的反应式：酯类和卤代烃； 理解水解速率与pH的关系 光解作用是有机污染物真正的分解过程； 掌握三类光解过程 生长代谢模式 共代谢模式 * * * 第三节 水中有机污染物的迁移转化 主要内容 一、分配作用 二、挥发作用 三、水解作用 四、光解作用 五、生物降解作用 迁移 转化 需氧有机物（耗氧有机物） 持久性污染物（有毒有机物） 危害？ 一、分配作用 1. 分配理论 憎水有机化合物在土壤(沉积物)中吸着的二种主要机理： ①分配作用 有机污染物在水溶液-土壤有机质(水生生物脂肪、植物有机质) 的分配。 在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的。 ②吸附作用 土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用 溶解作用， 吸附等温线是线性的， 范德华力，及各种化学键如 氢键、离子偶极键、配位键等 的作用； 吸附等温线是非线性的。 分配作用 吸附作用 2. 标化分配系数 有机物在沉积物与水之间的分配 Kp —分配系数（与沉积物中有