有机污染物的环境行为和归趋模式

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,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。,1,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。,2,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,3,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。,4,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,5,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,6,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,7,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,R,T,为过程消失速率,R,i,之和。,R,T,=R,i,=K,i,E,i,C,8,有机毒害污染物归趋模式,转化,R,T,=R,i,=K,i,C=K,T,C,K,T,=K,i,=K,VM,+K,b,+K,p,+K,h,K,VM,-挥发速率常数,K,b,-,生物降解速率常数,K,p,-光解速率常数,K,h,-,水解速率常数,污染物消失的半衰期,t,1/2,=ln2/,K,T,9,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,K,p,K,p,=,C,s,/,C,w,-（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：,C,T,=,C,s,p+,C,w,-（2）,10,有机毒害污染物归趋模式,-吸附过程,将（2）式代入（1）得,C,w,/,C,T,=1/（,K,p,p+1）-（3）,水颗粒物体系，有机物在水体中的浓度,C,w,为,C,w,=,C,T,/（,K,p,p+1）-（4）,将（4）式代入（3）得,R,T,=,K,T,C,T,/（,K,p,p+1）,颗粒物的吸附半衰期,t,1/2,=（,K,p,p+1）ln2/,K,T,11,有机毒害污染物归趋模式,-,稳态浓度,（消失）总速率为,R,L,R,T,（转化过程和挥发过程消失总速率,R,T,）,+,稀释速率(,R,D,),+,输出速率(,R,O,),当,R,I,（,输入 速率,）等于,R,L,（消失总速率）时，有机毒物达到稳态状态。,R,I,=,R,L,=,R,T,+,R,D,+,R,O,稳态浓度,12,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,K,B,和有机毒物在水中的溶解度,S,W,。,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,13,分配系数,-,标化分配系数,标化分配系数,K,OC,=,K,P,/X,OC,（考虑到颗粒物大小影响），分配系数,Kp,K,P,=K,OC,0.2（1-,f,）X,S,OC,+,f,X,f,OC,式中：,f,为细颗粒的质量分数;,X,S,OC,为粗沉积物组分的有机碳含量;,X,f,OC,为细沉积物组分的有机碳含量。,K,OC,与憎水有机物在辛醇-水分配系数,K,OW,的相关关系,K,OC,=0.63K,OW,辛醇-水分配系数,K,OW,和溶解度的关系,lg K,OW,=5.00 0.670lg（S,W,10,3,/M）,14,分配系数生物浓缩因子(,BCF),BCF,或,K,B,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,logK,OW,有关,log（BCF）=0.542logK,OW,+0.124,log（BCF）,与溶解度相关,虹鳟：,log（BCF）=-0.802logS,W,0.497,15,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,16,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）。,17,