第三章水环境化学-第三节水中有机污染物的迁移介绍.ppt

在充分混合的水体中，根据朗伯定律，单位时间吸收的光量Iλ（光吸收速率）为： Ioλ：波长为λ的入射光强；αλ：吸光系数；L：光程； 水体对光的吸收率 （推导过程略） 由于： 其中 ： Ld：直射光程；Ls：散射光程 所以： Ld=Dsec?， Ls=1.20D （省去推导过程） 污染物吸光系数所占分数为： 水体加入污染物后： 吸光系数 E为污染物的摩尔吸光系数，由朗伯－比耳定律： 若污染物浓度很低时， j 为光强转化为与 c 单位相适应的常数。 污染物吸光平均速率： 其中： l l l a a = + C E 内转换 （A0+热） 内转换(A0+热) 荧光作用 （A0+hv） 磷光作用（A0+hv） 体内直接横穿 淬灭作用(A0+Q*) 淬灭作用 (A0+Q*) 化学反应 化学反应 (2)光量子产率： 激发态分子可能进行的转换途径： 分子活化后，可能进行化学反应，也可能通过光辐射的形式“去活化”再回到基态（A0），进行光化学反应的光子占吸收光子数之比称作光量子产率。即： Iad－化合物吸收光的速率，C－化合物的浓度. 直接光解光量子产率φd 对一个化合物来讲Φd是恒定的，与所吸收光子的波长无关，而且Φ常常小于或等于1。 光解速率 RP 取决于污染物吸收光的平均速率 Ial′和光量子产率Φ两个方面； RP受下列因素影响： 环境因素中分子氧的作用尤如猝灭剂其浓度（↗）， 会引起光量子产率Φ(↘) 悬浮沉积物含量(↗) 可导致光猝灭衰减作用(↗) 化学吸附、水体pH等可能会直接影响到有机物的存在形式（如有机酸碱），进而影响到光降解速率。 KP表示光降解速率常数 若 ， 则 ） （ 除了直接光解外，光还可以其它方式使水中有机污染物降解，称为间接光解。 当一个吸光分子将它接受的过剩能量转移到一个受体分子，导致接受体发生化学反应，这种反应称为光敏化反应。 2. 敏化光解（间接光解） 2，5-二甲基呋喃在水中暴露于阳光中无反应，而在含有天然腐殖质的水中快速降解。（腐殖质吸收＜500nm的光，被激发，同时将能量转移给它)。 例： 近年来，人们注意到腐殖酸和富里酸对氯酚、甲基酚、菲、硝基苯、 苯并咪唑以及多种农药的敏化光解转化作用。 腐殖质的光敏化作用主要通过两种途径促进有机物转化： a.激发态腐殖质HM*将能量传递给污染物A，产生激发态的A*，A*进一步反应降解； b.吸收光辐射达到激发的HM*通过将能量转移给O2，促进溶液中高活性氧 1O2物质的产生； 腐殖质的光敏化作用 除了参与光敏化反应以外，结构复杂的腐殖质（HM）也是天然水体中活性氧物质重要的 “汇”；这对某些污染物的光解有一定的阻碍作用（HM浓度过高时）。 应 用 多相半导体材料（TiO2）作为光敏化剂，用于多种有机污染物的光敏化降解，如二氧化钛光催化分解水： 当TiO2受到能量相当于其半导体禁带宽（3.0ev）的光辐射时，半导体内的电子受激发，从价带跃迁到导带，产生电子－空穴对，空穴电对复原可释放较高的能量。 在标准状态下，理论上1.23v的电位可以使水离解，而二 氧化钛的禁带宽度大于1.23v，可以使水离解。 只要化合物的键能低于TiO2半导体禁带宽度（3.0ev）的 有机污染物，都有可能光催化降解。 3．光致氧化反应（游离基反应） 天然水环境中的强氧化剂： 单重态氧 1 O 2 ；烷基过氧自由基 RO2 ；烷氧自由基 RO·；羟基自由基 OH? 。均是光化学反应的产物，也是有机有毒物质的氧化剂。 水体重要的光致氧化反应： RO2的氧化作用： 慢 慢 快 快 天然水在阳光照射下生成1O2所引起的重要反应： 有机毒物在微生物（酶）的作用下，进行生物降解有二种模式：生长代谢和共代谢。 1．生长代谢 有毒有机物作为微生物培养的唯一碳源，使有毒有机物进行彻底的降解或矿化的生物降解作用。 五、生物降解作用 在生长代谢过程中,有毒有机物可以被微生物彻底降解或矿化，因而是解毒生长基质。 去毒效应和较快的生长基质代谢与那些不能用这种方法降解的化合物相比，对环境威胁较小。 生长代谢降解速率遵循Monod方程： 生长代谢动力学方程: 式中: C—污染物浓度； μmax-—最大比生长速率； B—细菌浓度； Y—消耗单位碳产生的生物量； Ks—半饱和常数，系最大比生长速率