第三节有机污染物在水环境中的迁移转化3.3 Transfer and Transformation of OrganicPollutants in Aquatic Environment吸附作用Adsorption二、挥发作用Evaporation三、水解作用Hydrolysis四、光解作用Photodegradation五、生物降解作用Biodegradation《环境化学》第三章水环境3-1化学
3-1 《环境化学》 第三章 水环境 化学 第三节 有机污染物在 水环境中的迁移转化 3.3 Transfer and Transformation of Organic Pollutants in Aquatic Environment 一、吸附作用 Adsorption 二、挥发作用 Evaporation 三、水解作用 Hydrolysis 四、光解作用 Photodegradation 五、生物降解作用 Biodegradation
从污染物的性质出发分析污染物可能发生的迁移转化吸附作用adsorption迁移生物富集bioaccumulation(transfer)挥发作用水解作用evaporationhydrolysis光解作用转化Photo-degradation（transformation)生物降解作用biodegradation3-2
3-2 水解作用 hydrolysis 光解作用 Photo-degradation 生物降解作用 biodegradation 吸附作用 adsorption 生物富集 bioaccumulation 挥发作用 evaporation 迁移 （transfer） 转化 （transformation） 从污染物的性质出发分析污染 物可能发生的迁移转化
反应性溶解相固相表面基团NH3一、吸附作用-OHAdsorptionOHH可离子化表面基团可能的机理：天然有机质吸附解吸吸附到矿物表面吸附物的反应性基团与1表面基团的共价键合范德华力、电子受体供体吸附物吸收作用、氢键等特殊作用力。4到矿物表面分配到天然有机质中3静电吸附OH带电吸附物与带相反电构共价结合的表面位点的静电吸引天然及附物离开水 2NHFrom Environmental Organic相进入天然有机质Chemistry,R.P.Schwarzenbachetal.,Wiley-lnterscience,2003吸附物-吸附剂问的一些反应可能控制化合物（3,4-二甲基苯胺）与天然固体的结合
溶液中的 酸碱平衡 O - O H3N O - OH 吸附物-吸附剂间的一些反应可能控制化合物 （3,4-二甲基苯胺）与天然固体的结合 一、吸附作用 Adsorption 固相 天然有机质 反应性 表面基团 可离子化 表面基团 吸附物吸收 到矿物表面 天然吸附物离开水 相进入天然有机质 溶解相 吸附 解吸 带电吸附物与带相反电荷 的表面位点的静电吸引 吸附物的反应性基团与 表面基团的共价键合 OH OH NH3 NH2 N OH NH2 NH2 1 2 3 4 可能的机理： 吸附到矿物表面 范德华力、电子受体供体 作用、氢键等特殊作用力。 分配到天然有机质中 静电吸附 共价结合 From Environmental Organic Chemistry, R.P. Schwarzenbach et al., Wiley-Interscience, 2003
水中沉积物对有机物的吸附作用总吸附式工分配作用表面吸附
水中沉积物对有机物的吸附作用
1.分配理论PartitionTheory分配作用：有机化合物在水相和土壤有机质间的分配，等温线是线性的，只与溶解度有关，放出的吸附热小。氯乙烷8.5℃A一四氯乙烧福二溴乙烷氧乙烧100004邦1.2,20(_8y.8)/U之#1,2-800一二氯丙烷6001,2-二氯乙烷1,2-400a1200200140060080010001200140016001800200022002400平衡质量浓度/（mg·L-）图3-26一些非离子性有机物的吸附等分配系数：非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到沉积物土壤中，并经过一定时间达到平衡，此时有机化合物在沉积物/土坏和水中含量的比值：K=Cs/cw。式中，Cs，Cw分别为有机物在沉积物/土壤和水中的平衡浓度。3-5
3-5 1.分配理论 Partition Theory 分配作用：有机化合物在水相和土壤有机质间的分配，等温 线是线性的，只与溶解度有关，放出的吸附热小。 ➢ 分配系数：非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到沉积 物/土壤中，并经过一定时间达到平衡，此时有机化合物在沉 积物/土壤和水中含量的比值: Kd=cs /cw。式中，cs ，cw分别 为有机物在沉积物/土壤和水中的平衡浓度
2.有机碳标化分配系数Organic Carbon Normalized Distribution Coefficient当分配机理占主导时，吸附系数由土壤和沉积物中有机质含量决定而不受土和沉积物类型决定，利用有机碳标化的分配系数（Ko）表示单佐有机质的吸附能力。Koc=Ka/foc式中：Koc一标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数；foc一沉积物中有机碳的质量分数。若进一步考虑到颗粒物大小产生的影响，其分配系数K，表示为K,= Koc[ 0.2(1-f) X.c + fXoc )式中：f-细颗粒的质量分数（d<50μm）粗沉积物组分的有机碳含量，XS-X细沉积物组分的有机碳含量
2.有机碳标化分配系数 Organic Carbon Normalized Distribution Coefficient 当分配机理占主导时，吸附系数由土壤和沉积物中有机质含量决定， 而不受土壤和沉积物类型决定，利用有机碳标化的分配系数(Koc)表示单 位有机质的吸附能力。 Koc =Kd /foc 式中： Koc - 标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数； foc - 沉积物中有机碳的质量分数。 ➢若进一步考虑到颗粒物大小产生的影响，其分配系数Kp表示为： Kp= Koc[ 0.2(1-f) Xoc s + f Xoc f ] 式中： f - 细颗粒的质量分数（d<50μm）； - 粗沉积物组分的有机碳含量； - 细沉积物组分的有机碳含量。 s Xoc f Xoc
最初认为对于每一种有机物可得到与沉积物特征无关的一个Koc。则一个有机污染物的Koc由污染物的性质决定，主要决定于其憎水性质：Koc=0.63Kow式中：Kow——辛醇-水分配系数。Kow与溶解度sw符合以下关系：IgKow=5.00-0.670lg(sw×103/M)式中：sw一有机物在水中的溶解度，mg/LM一有机物的相对分子质量。3-7
3-7 最初认为对于每一种有机物可得到与沉积物特征无 关的一个Koc。则一个有机污染物的Koc由污染物的性 质决定，主要决定于其憎水性质： Koc=0.63Kow 式中： Kow——辛醇－水分配系数。 Kow与溶解度sw符合以下关系： lgKow=5.00-0.670lg(sw×103 /M ) 式中： sw —有机物在水中的溶解度，mg/L； M —有机物的相对分子质量
2,4,5,2',4',5'-PCB-DDT2,4,5,2',5'-PCB06DDE。4,4'-PCB毒草蜱甲基毒草蜱。二苯醇04对硫磷二氯苯o。溴苯马拉硫磷O四氯化碳Q水杨酸四氯乙烯o。苯酚02硝基苯。苯乙酸苯氧基乙酸o10210*10-21溶解度/ (μmol-L-1)有机物溶解度与其分配系数的关系（C.Chiou,etal.1997)3-8
3-8 有机物溶解度与其分配系数的关系( C. Chiou, et al. 1997) DDT DDE 2,4,5, 2',4',5'－PCB 2,4,5, 2',5'－PCB 4,4'－PCB 毒草蜱 甲基毒草蜱 二苯醇 对硫磷 二氯苯 溴苯 四氯化碳 水杨酸 苯酚 苯乙酸 马拉硫磷 四氯乙烯 硝基苯 苯氧基乙酸 分配系数 溶解度 / ( molL-1 )
随着研究的进行，发现一个化合物在不同土壤和沉积物间的K往往相差几倍到上百倍。Atrazine4035302520阿特拉津在不15同土壤和沉积10物上的Kc51.31.72.12.52.93.33.7LgKoc /(L.(kg OC)-l)这是因为有机质随着来源和腐化时间的变化，其结构和性质发生很大的变化，是高度不均一的介质，对污染物的结合能力不同。3-9
3-9 随着研究的进行，发现一个化合物在不同土壤和沉积物 间的Koc往往相差几倍到上百倍。 这是因为有机质随着来源和腐化时间的变化，其结构和 性质发生很大的变化，是高度不均一的介质，对污染物的结 合能力不同。 阿特拉津在不 同土壤和沉积 物上的Koc LgKoc /(L(kg OC)-1 )
OHOH(H.C)e(OCHlo00iOH(HC)(CHalo-OHHHOOCH不同来源有机质具有不同的结构，对有机污染物吸附能力相差很大《环境化学》第三章水环珑化学3-10
3-10 《环境化学》 第三章 水环境 化学 不同来源有机质具有不同的结构，对有机污染物吸附能力相差很大