有机污染物的环境行为和归趋模式

1,第四章 有机污染物的环境行为和归趋模式,化学品运输、销售、处置 中国生产化学品已超过45000多种，每年进出口化学品种类达3000余种。 除少数品种外，对进入环境中的绝大部分化学物质，特别是有毒有害有机化学物质在环境中的行为（光解、水解、微生物降解、挥发、生物富集、吸附、淋溶等）及其可能产生的潜在危害迄今知之甚少。,2,有机毒害污染物环境行为和归趋模式,生物积累性、三致（致癌、致畸、致突变）作用、慢性毒性 有机物毒性大小、分解速度 持久性(难分解)有机污染物- 优先污染物禁用或严格控制 （持久性的毒害有机物）按难降解的程度、毒性大小、用量和使用方式等方面进行筛选并严加控制。,3,有机毒害污染物归趋模式,预测性的模式 （1）表征化合物固有性质的参数（如化合物溶解度、蒸气压、辛醇-水分配系数、消光系数以及速率常数等）。 （2）表征环境特征所测量的参数（如水流量、流速、pH值、沉积物和水的质量比、水温、风速、细菌总数、光强等)。 模式适用于广泛的化合物和不同类型的环境,4,有机毒害污染物环境行为,（预测水体污染物归趋模式） 迁移、转化过程- 负载过程（输入过程）、 形态过程、 迁移过程、 转化过程、生物累积过程 负载过程（输入过程） 污水排放、大气沉降以及陆地径流引入有机化合物至天然水体的过程。,5,有机毒害污染物环境行为,形态过程 酸碱平衡 吸附作用 迁移过程 沉淀-溶解作用 对流作用 挥发作用 沉积作用,6,有机毒害污染物环境行为,转化过程 生物降解作用 光解作用 水解作用 氧化还原作用 生物累积过程 生物浓缩、放大作用,7,有机毒害污染物归趋模式-基本假定,1. 独立迁移转化过程研究 （1）单一过程从水环境消失速率之和为消失总速率 （2）每种过程速率为一级反应过程（总速率也是一级反应）。 2. 有机物的存在不改变环境参数 3. 吸附速率大于挥发和各种转化的速率,8,有机毒害污染物归趋模式,归趋模式建立过程 （1）水环境消失速率计算有机物转化、挥发过程； （2）研究吸附过程对有机物消失过程的影响； （3）（水生生态系统）考虑有机物输入、稀释以及从系统中输出的 速率，计算系统内的浓度和半衰期。 一、有机物转化和挥发消失速率 消失的总速率RT为过程消失速率Ri之和。 RT = Ri = KiEiC,9,有机毒害污染物归趋模式转化,RT = Ri = KiC= KTC KT = Ki = KVM + Kb + Kp + Kh KVM-挥发速率常数 Kb-生物降解速率常数 Kp-光解速率常数 Kh-水解速率常数 污染物消失的半衰期 t1/2 = ln2 / KT,10,有机毒害污染物归趋模式-吸附过程,（有机化合物浓度很低）有机污染物在水与颗粒物（沉积物或生物群）之间分配-分配系数Kp Kp = Cs /Cw -（1） （水体有机物污染物在水与颗粒物之间平衡时） 有机物污染物总浓度： CT = Csp+ Cw -（2）,11,有机毒害污染物归趋模式-吸附过程,将（2）式代入（1）得 Cw / CT = 1/（Kpp + 1）-（3） 水颗粒物体系，有机物在水体中的浓度Cw为 Cw = CT /（Kpp + 1）-（4） 将（4）式代入（3）得 RT = KTCT/（Kpp + 1） 颗粒物的吸附半衰期 t1/2 = （Kpp + 1）ln2 / KT,12,有机毒害污染物归趋模式-稳态浓度,（消失）总速率为RL RT（转化过程和挥发过程消失总速率RT ） + 稀释速率(RD) + 输出速率(RO) 当RI（输入 速率）等于RL（消失总速率）时，有机毒物达到稳态状态。 RI = RL = RT + RD + RO 稳态浓度,13,分配系数,有机物在沉积物(或土壤)与水之间的分配系数Kp，在生物群与水之间的分配系数KB和有机毒物在水中的溶解度SW。 有机化合物在土壤（沉积物）中的吸附- (1) 分配作用 (2) 吸附作用,14,分配系数-标化分配系数,标化分配系数 KOC = KP /XOC （考虑到颗粒物大小影响），分配系数Kp KP = KOC 0.2（1-f）XSOC + f XfOC 式中： f为细颗粒的质量分数; XSOC为粗沉积物组分的有机碳含量; XfOC为细沉积物组分的有机碳含量。 KOC与憎水有机物在辛醇-水分配系数KOW的相关关系 KOC = 0.63KOW 辛醇-水分配系数KOW和溶解度的关系 lg KOW = 5.00 0.670lg（SW103 / M）,15,分配系数生物浓缩因子(BCF),BCF或KB 有机物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比 BCF测量平衡法、动力学的方法 例: 有机化合物在虹鳟肌肉中的logBCF与logKOW有关 log（BCF）= 0.542logKOW + 0.124 log（BCF）与溶解度相关 虹鳟： log（BCF）= -0.802logSW 0.497,16,有机毒害污染物归趋模式,挥发作用 （有机物质）溶解态气相 挥发速率依赖于毒害有机物质的性质和水体的特征。 水解作用 水解速率与pH有关 光解作用 （1）直接光解 （2）敏化反应 （3）氧化过程,17,生物降解作用,生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物 有机物生物降解存在两种代谢模式 生长代谢和共代谢 影响生物降解的因素 有机化合物本身的化学结构、微生物的种类、环境因素（如温度、pH、反应体系的溶解氧等也能影响生物降解有机物的速率）。,