水环境化学分配作用.ppt

logKow 与 logBCF的相关性 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一、天然水的基本组成与特征 二、水体中无机污染物的迁移转化 三、水体中有机污染物的迁移转化 第二章 水环境化学 三、水体中有机污染物的迁移转化 概 述 吸着作用 挥发作用 水解作用 光解作用 1、概述 各种工业和生活过程释放的有机污染物对环境和生态产生了较大的影响。其中的耗氧有机污染物，如碳水化合物、蛋白质和淀粉等在环境中持久性小，相对来说对环境的危害较小；而持久性（或难分解）的有机污染物则会对环境产生长期危害，也是人们关注的重点。在环境化学的研究领域中，它们占据了重要地位，也是我们这里所讨论的内容。 有机污染物在人体和食物链中的迁移、分配和归宿Transportation, distribution and fate of organic pollutants in Human via food chain 水 土壤、 沉积物 空气 鱼 谷物 家畜 人类 食物 SW KOW Log H BCF KOC 评价有机污染物环境行为，涉及到有机污染物在环境中的迁移与转化行为，包括各环境介质之内和之间的溶解行为、分配行为、吸附-解吸、挥发、微生物降解、生物富集、光解、水解、氧化/还原等行为。 有机化合物的主要环境过程机制 三、水体中有机污染物的迁移转化 概 述 分配作用 挥发作用 水解作用 光解作用 2、分配作用 分配理论（ partition theory ） 分配理论的提出 分配作用与吸附作用的比较 沉积物（土壤）有机质对吸附的影响 分配系数 沉积物（土壤）/水分配系数Kp 沉积物（土壤）/水标化分配系数Koc 生物浓缩系数（因子）BCF或KB 分配理论 分配理论的提出 实验现象 几种疏水性有机化合物在土壤-水体系中的吸附—线性等温线 几种疏水性有机化合物在活性炭-水体系中的吸附—非线性等温线 理论提出 Chiou等（1979）的分配理论（partition theory）认为有机物在水体悬浮沉积物（或土壤）上的吸附类似于有机物在亲水相（如水）和疏水相（如辛醇）之间的分配过程。 有机化合物在土壤中的吸着作用（sorption）主要是两种机制：一是分配作用（ partition)，即在水溶液中，沉积物（土壤）有机质对有机化合物的溶解作用。二是吸附作用(adsoption)，即在疏水性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用或干土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。 疏水性有机化合物从水到土壤的吸着作用主要是溶质的分配（溶解）过程，即溶解到土壤有机质中。 “分配作用”与“吸附作用”的比较 分配作用是有机物通过分子间作用力将溶质分配到沉积物（土壤）的有机质中。这种作用主要靠范德华力。 吸附作用包括通常物理吸附和化学吸附，作用力有氢键、离子偶极键、配位键等。 例：图中所示为3，4-二甲基苯胺在天然固体（？）上的作用方式 分配作用与吸附作用的比较 分配作用 吸附作用 吸附热 反应热小 反应热大 吸附等温线 线性等温线 非线性等温线 竞争吸附 无竞争吸附 存在竞争吸附 线性—Henry型 Chiou et al. (1998, EST 32, 264-269) naphthalene phenanthrene pyrene 非线性 – Freundlich型 [Cw] (mol L-1) [Cs] (mol kg-1) n 1 n 1 Kd = Cs / Cw Cs = Kf Cnw 颗粒（沉积物、土壤）有机质对吸附的影响 根据分配理论，在沉积物（土壤）-水体系中，吸附疏水性有机化合物的主要是沉积物（土壤）有机质，即这种过程主要与其中有机质含量有关，而与其中的矿物质多少无关。 解释：由于极性水分子和矿物表面发生强烈的偶极作用，“占据”了表面大量的“吸附位”，使得疏水性有机化合物分子很难再吸附在矿物表面，所以矿物表面吸附对吸附量的贡献很小。相反，疏水性有机化合物在水中的溶解度一般较小，却很容易溶解（或称“分配”）到有机质中，这类似于有机溶剂从水相中萃取疏水性有机化合物。因此，在沉积物（土壤）-水体系中，这种吸着作用的特征是高分配（有机质），弱吸附（矿物表面）。 分配系数 分配系数 在分配达到平衡的条件下，有机化合物在沉积物（土壤）/水中的浓度比值称为分配系数。 Kp=Cs/Cw 式中Cs、Cw分别表示有机物在沉积物中和水中的平衡浓度。 标化分配系数（Koc） 用沉积物（土壤）有机质含量对分配系数Kp进行归一化处理得到Koc，它们对于同一种化合物在不同种沉积物（土壤）上保持相对稳定，即可得到每一种化合