1、2022-8-17第三章水环境化学环境化学第二版第三章水环境化学环境第三章水环境化学环境化学第二版化学第二版第三章水环境化学环境化学第二版 第三章第三章第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-K+、Na+、Ca2+、Mg2+;常以金属盐常以金属盐的形式存在的形式存在生态系统、食物链中的一个重要环节；生态系统、食物链中的一个重要环节；生产者、消费者、分解者；生产者、消费者、分解者；自养生物、异养生物；自养生物、异养生物；生产率、富营养化、生产率、富营养化、C、N、P 1.天然水的基本特性天然水的基本特性1.1 天然水的组成天
2、然水的组成第一节第一节 水环境的基础知识水环境的基础知识 第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版1.2 水的特水的特性性第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础性质性质状状态态热热容容熔熔解热解热蒸蒸发热发热密密度度一般为液态，一般为液态，提供生命介质、提供生命介质、流动性。流动性。比热容很大，可比热容很大，可作为良好的传热介作为良好的传热介质，调节环境和有质，调节环境和有机体的温度机体的温度熔解热比较熔解热比较大，能使水处大，能使水处于稳定的液态。于稳定的液态。蒸发热蒸发热非常大非常大水的密度在水的密度在4时最时最大且水体冰冻始于表大且水体冰冻始于表面，控
3、制水体中温度面，控制水体中温度分布，保护水生生物分布，保护水生生物第三章水环境化学环境化学第二版1.2 水的特水的特性性第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础性质性质状状态态热热容容熔熔解热解热蒸蒸发热发热密密度度表面表面张力张力介介电常电常数数水水合合离离解解透明透明度度表面张力较大，表面张力较大，控制液滴等表控制液滴等表面现象面现象介电常数较大，介电常数较大，高度溶解离子性高度溶解离子性物质能使其电离物质能使其电离使一种良好的污染使一种良好的污染物溶剂和载带体，物溶剂和载带体，能改变溶质生物化能改变溶质生物化学性。学性。可透过可见光和长可透过可见光和长波段紫外线，在水波段紫外线，在水体
4、深处可发生光合体深处可发生光合作用。作用。通过离解作用通过离解作用提供反应的中提供反应的中间物质。间物质。第三章水环境化学环境化学第二版2.1 气态物质在水中的溶解平衡气态物质在水中的溶解平衡大气中的气体与溶液大气中的气体与溶液中同种气体间的平衡为：中同种气体间的平衡为：G(aq)=KHpG 亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。亨利定律并不能说明气体在溶液中进一步的化学反应。溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示溶解于水中的实际气体的量，可以大大高于亨利定律表示的量。的量。KH 是各种气体在是各种气体在一定温度下的亨利一定温度下的亨利定律常数定律常数(mol/LPa);
5、2.天然水体中的化学平衡天然水体中的化学平衡第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 氧在干燥空气中的含量为氧在干燥空气中的含量为 20.95%，水中大部分元素，水中大部分元素氧来自大气。氧在水中的溶解度与水的氧来自大气。氧在水中的溶解度与水的温度温度、氧在水中的、氧在水中的分压分压及水中及水中含盐量含盐量有关。水在有关。水在25时的蒸汽压为时的蒸汽压为0.03167 105 Pa。氧在。氧在 1.013 105 Pa，25 饱和水中的溶解度：饱和水中的溶解度：氧在水中的溶解度氧在水中的溶解度 2.天然水体中的化学平衡天然水体中的化学平衡第一节第一节 水环境化学
6、基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 气体的溶解度随温度的升高而降低，不同温度下，气体在气体的溶解度随温度的升高而降低，不同温度下，气体在水中溶解度的计算：水中溶解度的计算：第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础克劳修斯克劳修斯-克克拉贝龙方程拉贝龙方程第三章水环境化学环境化学第二版 CO2在干燥空气中的含量为在干燥空气中的含量为 0.033%，水在，水在25时的蒸时的蒸汽压为汽压为0.03167 105 Pa，CO2的亨利定律常数为的亨利定律常数为3.34 10-7 mol/L.Pa。则。则CO2在水中的在水中的浓度浓度为：为：Pco2=(1.01325-0.03167)10
7、50.00033=32.39（Pa）CO2=3.3410-732.39=1.08210-5(mol/L)CO2的溶解度的溶解度第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版2.2 酸碱平衡酸碱平衡在水体中存在着在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-等等4种物质种物质;常把常把CO2和和H2CO3 合并为合并为H2CO3*;实际上实际上H2CO3 的含量极低，主要是溶解性的气体的含量极低，主要是溶解性的气体CO2。以下将以下将H2CO3*略写为略写为H2CO3第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版CT=H2CO3+HC
8、O3-+CO32-第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版以上属封闭的水溶液体系的情况；以上属封闭的水溶液体系的情况；没有考虑大气交换过程。没有考虑大气交换过程。CO2+H2CO3HCO3-CO32-1008060402002 4 6 8 10 12pH图图3-1 碳酸化合态分布图碳酸化合态分布图 第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版对于开放体系，应考虑大气交换过程：对于开放体系，应考虑大气交换过程：第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版图图3-2 开放体系的碳酸平衡开放体系的碳酸平衡第一节第
9、一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能碱度是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受接受H+的物质总量。的物质总量。组成水中碱度的物质可以归纳为三类：组成水中碱度的物质可以归纳为三类：强碱；强碱；弱碱；弱碱；强碱弱酸盐。强碱弱酸盐。总碱度总碱度=HCO3-+2CO32-+OH-H+2.3 天然水中酸度和碱度天然水中酸度和碱度第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 酸度酸度是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放是指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出出H+或经水解
10、能产生或经水解能产生H+的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱的物质总量。包括强酸、弱酸、强酸弱碱盐等。碱盐等。例：某水体的例：某水体的pH=8.00,碱度为碱度为1.0010-3 mol/L,计算计算该水体该水体中中H2CO3,HCO3-,CO32-,OH-,H+等物质的浓度。等物质的浓度。解：解：pH=8.00时，时，CO32-的浓度很低，可认为碱度全部由的浓度很低，可认为碱度全部由HCO3-贡献，则贡献，则HCO3-=碱度碱度=1.0010-3 mol/L；根据根据pH值，值，H+=1.00 10-8 mol/L;OH-=1.00 10-6 mol/L总酸度总酸度=H+HCO3-+2H2CO
11、3 OH-第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版解：碱度的贡献：解：碱度的贡献：OH-+HCO3-+2CO32-H+的浓度可以忽略不计。的浓度可以忽略不计。H+=1.00 10-10 mol/L;OH-=1.00 10-4 mol/LOH-+HCO3-+2CO32-=1.00 10-3 mol/L (1)H+=1.00 10-10 mol/L;OH-=1.00 10-4 mol/L (2)(3)若水体的若水体的pH为为10.0，碱度为，碱度为1.00 10-3 mol/L,则上述各形态物则
12、上述各形态物质的浓度为多少？质的浓度为多少？第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版若一个天然水的若一个天然水的pH为为7.0，碱度为，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸，求需加多少酸才能把水体的才能把水体的pH降低到降低到6.0？解：解：第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 当当pH在在5-9范围内、范围内、碱度碱度10-3mol/L时，时，H+、OH-项可忽项可忽略不计，得到简化式：略不计，得到简化式：CT=碱度碱度 当当pH=7.0时，时，1=0.816，2=3.8310-4，则，则=1.22，CT=碱碱度度=1.2
13、21.4=1.71mmol/L，若加强酸将水的，若加强酸将水的pH降低到降低到6.0，其，其CT值并不变化，而值并不变化，而为为3.25，可得：，可得：碱度碱度=CT/=1.71/3.25=0.526mmol/L 碱度降低值就是应加入酸量：碱度降低值就是应加入酸量：A=1.4-0.526=0.874mmol/L第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 3.水体污染及水体污染源水体污染及水体污染源3.1 水体污染水体污染 水体污染是指由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、水体污染是指由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理
14、、化学性质或生海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。称为水体污染。第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版常见水体污染常见水体污染(1)病原微生物污染病原微生物污染 (2)有机物污染有机物污染(3)无机盐污染无机盐污染 (4)植物营养素植物营养素(5)各种油污染各种油污染 (6)毒物污染毒物污染(7)放射性物质污染放射性物质污染 (8)废热水污染废热水污染 第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二
15、版第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础病原微生物污染病原微生物污染第三章水环境化学环境化学第二版第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础有机物污染有机物污染第三章水环境化学环境化学第二版3.2 水体污染水体污染源源 水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是水体污染源是指造成水体污染的污染物的发生源。通常是指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。置。按污染源的来源可分为天然污染源和人为污染源。按污染源的来源可分为天然污染源和人为污染源。按污染源排入水体的形式，分为点污染源、面污染源两按污染源排入水体的形式，
16、分为点污染源、面污染源两种。种。水体污染源含义水体污染源含义第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版几种水体污染的特点几种水体污染的特点 生活污水：含悬浮态或溶解态的有机物质，营养物质和各种生活污水：含悬浮态或溶解态的有机物质，营养物质和各种微生物。一般生活污水中悬浮固体的含量在微生物。一般生活污水中悬浮固体的含量在200400mg/L之之间，间，BOD5在在200400mg/L之间。之间。工业废水：废水中污染物浓度大；废水成分复杂且不易净化；工业废水：废水中污染物浓度大；废水成分复杂且不易净化；很多工业废水带有颜色或异味，或呈现出令人生厌的外观，易很多工业废水
17、带有颜色或异味，或呈现出令人生厌的外观，易产生泡沫，含有油类污染物等；废水水量和水质变化大；某些产生泡沫，含有油类污染物等；废水水量和水质变化大；某些工业废水的水温高，甚至有高达工业废水的水温高，甚至有高达40以上。以上。第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版主要的水环境污染物主要的水环境污染物悬浮物悬浮物 耗氧有机物耗氧有机物植物性营养物植物性营养物 重金属重金属酸碱污染酸碱污染 石油类石油类难降解有机物难降解有机物 放射性物质放射性物质热污染热污染 病原体病原体第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版水环境污染物水环境污染物
18、第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版4.1 水体自净作用水体自净作用 4.水体的自净作用与水环境容量水体的自净作用与水环境容量污染物投入水体后，经过水体的物理、化学与生物的作用，使污染物投入水体后，经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，水体恢复到受污染前的状态的污水中污染物的浓度得以降低，水体恢复到受污染前的状态的过程称为水体的自净过程。过程称为水体的自净过程。净化机理净化机理物理作用：稀释、混合、沉淀与挥发物理作用：稀释、混合、沉淀与挥发化学作用：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚化学作用：氧化还原、酸碱反应、吸附凝聚生物化学净化：分解
19、转化生物化学净化：分解转化第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版4.2 水体自净特征水体自净特征 水体中的污染物在自净过程中浓度是逐渐下降的；水体中的污染物在自净过程中浓度是逐渐下降的；大多数有毒污染物转变为低毒或无毒化合物；大多数有毒污染物转变为低毒或无毒化合物；重金属从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀入底泥；重金属从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀入底泥；复杂的有机物都能被微生物利用和分解；复杂的有机物都能被微生物利用和分解；不稳定的污染物变为稳定的化合物；不稳定的污染物变为稳定的化合物；水中溶解氧急剧下降到最低点后又缓慢上升，并恢复到正常
20、水水中溶解氧急剧下降到最低点后又缓慢上升，并恢复到正常水平；平；水中生物种类和个体数量大量减少，然后生物种类和个体数量水中生物种类和个体数量大量减少，然后生物种类和个体数量也逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。也逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版4.3 水体中氧的消耗和溶解水体中氧的消耗和溶解图图3-3 氧垂曲线氧垂曲线第一节第一节 水环境化学基础水环境化学基础第三章水环境化学环境化学第二版 第三章第三章第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化一一 天中颗粒物的聚集天中颗粒物的聚集二二 颗粒
21、物与水之间的迁移颗粒物与水之间的迁移三三 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡四四 氧化氧化-还原平衡还原平衡五五 配合作用配合作用第三章水环境化学环境化学第二版(1)水中颗粒物的组成水中颗粒物的组成 非粘土矿物和粘土矿物：非粘土矿物和粘土矿物：石英石英(SiO2)、长石、长石(KAlSi3O8)、云母及粘土矿物、云母及粘土矿物 金属水合氧化物：金属水合氧化物：Al3+,Al(OH)2+,Al(OH)2+,Al2(OH)24+,Al(OH)3,Al(OH)4-Fe3+,Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe(OH)3 1.颗粒与水之间的迁移颗粒与水之间的迁移第二节第二节 水体中无
22、机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版 腐殖质腐殖质 腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量300-30000。腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分；腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分；胡敏素胡敏素(腐黑物，腐黑物，Humin)：不能被酸和碱提取的部不能被酸和碱提取的部分分第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 水体悬浮沉积
23、物水体悬浮沉积物 湖泊中的藻类、污水中的细菌、病毒、表面活性剂、油滴湖泊中的藻类、污水中的细菌、病毒、表面活性剂、油滴 第三章水环境化学环境化学第二版Henry 型吸附等温线型吸附等温线 G=kc k-(分配分配)系数系数GcFreundlich型型吸附等温线吸附等温线G=kc1/n lgG=lgk+1/nlgccGF型型F型型lgGlgc吸附指溶液中溶质在界面层浓度升高的现象。水体中颗粒吸附指溶液中溶质在界面层浓度升高的现象。水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗
24、粒物表面上的吸附量的吸附量(G)与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附等温线表示。等温线表示。(2)水环境中颗粒物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版G=G0c/(A+c)1/G=1/G0+(A/G0)(1/c)G0-单位表面上达到单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；饱和时间的最大吸附量；A-常数常数G0G0/2AcL型型1/G1/cL型型Langmuir型吸附等温线型吸附等温线第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 第三
25、章水环境化学环境化学第二版(3)影响吸附的因素影响吸附的因素物理吸附物理吸附：由于颗粒物具有巨大的比表面和表面由于颗粒物具有巨大的比表面和表面能，产生表面吸附能，产生表面吸附；化学吸附化学吸附：胶体颗粒大部分带负电荷，容易吸附胶体颗粒大部分带负电荷，容易吸附各种阳离子；各种阳离子；物理化学吸附物理化学吸附:在自然环境中，物理在自然环境中，物理吸附和化学吸附常常相伴发生吸附和化学吸附常常相伴发生。G=Ac10BpH 颗粒物粒度和浓度：颗粒物粒度和浓度：颗粒物对重金属的吸附量随颗粒物对重金属的吸附量随粒度增大而减少，并且，当溶质浓度范围固定时，粒度增大而减少，并且，当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗
26、粒物浓度增大而减少。吸附量随颗粒物浓度增大而减少。第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版聚集原聚集原理理 2.水中颗粒物的聚集水中颗粒物的聚集DLVO物理理论：物理理论：VT=VR+VA 异体凝聚理论异体凝聚理论 压缩双电层凝聚压缩双电层凝聚 专属吸附凝聚专属吸附凝聚 胶体相互凝聚胶体相互凝聚 “边对面边对面”絮凝絮凝 第二极小值絮凝第二极小值絮凝 聚合物粘结架桥絮凝聚合物粘结架桥絮凝 无机高分子的絮凝无机高分子的絮凝 絮团卷扫絮凝絮团卷扫絮凝 颗粒层吸附絮凝颗粒层吸附絮凝 生物絮凝生物絮凝 第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水
27、体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版(1)氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物金属化合物在水中的金属化合物在水中的迁移能力，直观地可迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。以用溶解度来衡量。溶解度大的，迁移能溶解度大的，迁移能力大；在固力大；在固-液平衡体液平衡体系中，一般用溶度积系中，一般用溶度积来表征溶解能力。来表征溶解能力。3.沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡Me(OH)n(s)Men+nOH-Ksp=Men+OH-nMen+=Ksp/OH-n=KspH+n/Kwn-lgMen+=-lgKsp-nlgH+nlgKwpC=pKsp npKw+npH第二节第二节 水体中无机污染物的迁移
28、转化水体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版金属硫化金属硫化物是比氢氧化物是比氢氧化物溶度积更小物溶度积更小的一类难溶沉的一类难溶沉淀物，只要水淀物，只要水环境中存在环境中存在S2-，几乎所有的重几乎所有的重金属均可以从金属均可以从水体中除去。水体中除去。(2)硫化物硫化物第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁移转化 第三章水环境化学环境化学第二版(3)碳酸盐碳酸盐封闭体系封闭体系Ca2+CO32-CaCO3(s)KspCa2+CO32-10-8.32Ca2+Ksp/CO32-Ksp/(CT2)第二节第二节 水体中无机污染物的迁移转化水体中无机污染物的迁
29、移转化 开放体系开放体系CTCO2/a0KHPco2/a0CO32-a2KHPco2/a0 大气中大气中CO2分压固定，溶液中的分压固定，溶液中的CO2浓度也相应固定，则有浓度也相应固定，则有 第三章水环境化学环境化学第二版 第三章第三章第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化一一 挥发作用挥发作用二二 分配作用分配作用三三 水解作用水解作用四四 光解作用光解作用五五 生物降解作用生物降解作用第三章水环境化学环境化学第二版生物降解或生物降解或生物浓缩生物浓缩沉淀和再悬浮沉淀和再悬浮Soil吸附和解吸吸附和解吸水解作用水解作用氧化和还原氧化和还原吸附和解吸附和解吸吸蒸发
30、和沉积蒸发和沉积 沉积物沉积物光解光降解光解光降解光解或光降解光解或光降解划分划分第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 分配理分配理论论 吸着（吸着（sorptionsorption）指有化合物在土壤）指有化合物在土壤(沉积物沉积物)中的吸着存在，可以用二种机理来描述有机污染中的吸着存在，可以用二种机理来描述有机污染物和土壤质点表面间物理化学作用的范围。物和土壤质点表面间物理化学作用的范围。分配作用（分配作用（partitionpartit
31、ion）吸附作用（吸附作用（adsorption)adsorption)1 1 分配作用（吸附与解吸）分配作用（吸附与解吸）第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 在非极性有机溶剂中，土壤矿物质对有机化合在非极性有机溶剂中，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。前者靠范德华力，后者是化学键力，表面吸附作用。前者靠范德华力，后者是化学键力，如氢键、离子偶极键、配位键、如氢键、离子偶极键、配位键、键等。键等。吸附作用（吸附作用（adsorption）第三
32、节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 吸附等温线非线性，并存在竞争吸附作用，吸附等温线非线性，并存在竞争吸附作用，有放热现象。有放热现象。Lambert 研究了农药在土壤研究了农药在土壤-水间的分配，认为当水间的分配，认为当土壤有机质含量在土壤有机质含量在0.5-40%范围内范围内其分配系数与有其分配系数与有机质的含量成正比机质的含量成正比第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版分配理论分配理论认为认为，土壤（或沉积物）对有机化合物的吸，土壤（或沉积物）对有机化合物的吸着主要是溶质的
33、分配过程（溶解），即有机化合物通过着主要是溶质的分配过程（溶解），即有机化合物通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。配平衡。分配分配作用（作用（partition）颗粒物从水中吸着有机物的量，与颗粒物中有机颗粒物从水中吸着有机物的量，与颗粒物中有机质的含量密切相关，而有机化合物在土壤有机质和水质的含量密切相关，而有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为中含量的比值称为分配系数分配系数(Kp)。第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版根据上述讨论可以得出以下结论根据上述
34、讨论可以得出以下结论:非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，在溶质的整个溶解范围内，吸附等温线都是线性的，与表面吸附位无关，与土壤有机质的含量（与表面吸附位无关，与土壤有机质的含量（SOM）有关。有关。水水-土的分配系数与溶质（有机化合物）的溶解土的分配系数与溶质（有机化合物）的溶解度成反比。度成反比。第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版标化分配系数标化分配系数(Koc
35、)有机物在沉有机物在沉积积物物(土壤土壤)与与水之水之间间的分配系的分配系数数K Kp p Cs、Cw表示有机物在沉积物和水中的平衡浓度表示有机物在沉积物和水中的平衡浓度第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版标化分配系数标化分配系数(Koc)根据根据这这一一认识认识，可以在，可以在类类型各型各异组异组分分复杂复杂的土壤或的土壤或沉沉积积物之物之间间找到表征吸着的常找到表征吸着的常数数，即，即标标化的分配系化的分配系数数K Kococ，以有机，以有机碳为碳为基基础础的分配系的分配系数数 X Xococ表示沉积物中有机碳的质量分数表示沉积物
36、中有机碳的质量分数第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 挥发挥发作用是指有机物作用是指有机物质从质从溶解溶解态转态转向向气态气态的的过过程程。挥发挥发速率速率与与有毒物的性有毒物的性质质和水体特征有和水体特征有关关。挥发挥发性物性物质质在在气气相和溶解相之相和溶解相之间间的相互的相互转转化化过过程程，关键关键是亨利定律是亨利定律决决定的。定的。2.挥发作用挥发作用第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版双膜理论双膜理论双膜理论示意图双膜理论示意图第三节第三节 水体中有机污染物的迁
37、移转化水体中有机污染物的迁移转化化学物质在挥发过程化学物质在挥发过程中要分别通过一层很中要分别通过一层很薄的薄的“液膜液膜”和和“气气膜膜”。第三章水环境化学环境化学第二版 水解作用是有机化合物与水之间发生反应，有机化合物X-基团与OH-基团交换的过程：在水体环境条件下，可能发生水解的官能团有烷基卤、酰胺、胺、氨基甲酸脂羧酸脂、环氧化物、腈、磷酸脂、磺酸脂、硫酸脂等。3.水解作用水解作用第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 水解反应的结果改变了原有化合物的化学结构，水解产物的毒性、挥发性和生物或化学降解性均可能发生变化。2，4-D酯类
38、的水解作用就生成毒性更大的2，4-D酸。与pH有关的离子化水解产物的挥发性可能是零，而且水解产物一般比原来的化合物更易为生物降解。第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化 水解速率与pH有关，Mabey等学者将水解速率归结为由酸性催化、碱性催化和中性过程三个部分，因而水解速率可表示为在某一pH条件下的准一级反应。第三章水环境化学环境化学第二版 光解作用是真正意义上的有机物分解过程，它不可逆的改变了有机物的分子结构。阳光供给水环境大量能量，吸收了太阳光能的物质可将辐射能转换为热能。吸收了紫外和可见光谱一定能量的分子，可得到有效的能量进行化学反应，如光分解反应，它强烈的影
39、响水环境中某些污染物的归趋。4.光解作用光解作用第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化第三章水环境化学环境化学第二版 光解过程一般可分为三类：直接光解 化合物直接吸收太阳能进行分解反应。敏化光解 水体中天然有机物质（腐殖酸，微生物等），被太阳光激发，又将其激发态的能量转给化合物导致的分解反应。第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化 氧化反应 水中天然物质由于接受辐射产生了自由基或纯态氧中间体，它们又与化合物作用。第三章水环境化学环境化学第二版 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，共代谢。(1)生生长长代代谢谢 Growth metabolism 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。在生长代谢过程中微生物可以对有毒有机物进行彻底的降解或矿化，因而是解毒生长基质。去毒效应和相当快的生长基质代谢意味着与那些不能用这种方法降解的化合物相比，对环境威胁小 5.生物降解作用生物降解作用第三节第三节 水体中有机污染物的迁移转化水体中有机污染物的迁移转化2022-8-17第三章水环境化学环境化学第二版
