有机污染物在水环境中的迁移转化取决于有机污染物的自身共78页文档
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水中有机污染物的迁移转化
2014-3-12 36
2014-3-12
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水解作用
水解速率曲线呈U、V型，水解过程中的三 个速率常数并不总是同时出现，如当KN=0， 只出现点 I AB 如果考虑到吸附作用的影响，则水解速率常 数可写为：
K h K N W ( K A[ H ] K B [OH ])
2014-3-12 34
水解作用
改变 pH 可得一系列 Kh，作Kh-pH图可 得三个相应的方程： lg K lg K pH (略去KB KN项) 酸性 lg K lg K (略去 KA KB项) 中性 lg K h lg K B KW pH (略去KA KN项) 碱性
2014-3-12
28
二、挥发作用（略）
挥发作用是指有机物质从溶解态转向 气态的过程。挥发速率与有毒物的性 质和水体特征有关
有机污染物的挥发速率（ c / t ）及 挥发速率常数（ Kv ）的关系：
C / t K v C
2014-3-12 29
三、水解作用（简述）
有机毒物与水的反应是X-基团与OH-基 团交换的过程：
同Koc的相关性一样，lg(BCF)也与 溶解度相关。 根据上述方程，作者对虹鳟鱼又 得到下列相关方程： lg(BCF) = -0.802 lgSw - 0.497
n = 7 r = 0.977
2014-3-12 27
生物浓缩因子 (BCF)
上述结果是对较高等生物而言， 对占水体生物量大部分的微生物也 可获得类似的相关方程。
Co为有机化合物在正辛醇中的初始浓度 (g/ml), Vo为正辛醇相的体积(ml)，
Cw为达到平衡时有机物在水中的浓度 (g/ml)，Vw为水相的体积。
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水解作用
水解速率曲线呈U、V型，水解过程中的三 个速率常数并不总是同时出现，如当KN=0， 只出现点 I AB 如果考虑到吸附作用的影响，则水解速率常 数可写为：
K h K N W ( K A[ H ] K B [OH ])
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水解作用
改变 pH 可得一系列 Kh，作Kh-pH图可 得三个相应的方程： lg K lg K pH (略去KB KN项) 酸性 lg K lg K (略去 KA KB项) 中性 lg K h lg K B KW pH (略去KA KN项) 碱性
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二、挥发作用（略）
挥发作用是指有机物质从溶解态转向 气态的过程。挥发速率与有毒物的性 质和水体特征有关
有机污染物的挥发速率（ c / t ）及 挥发速率常数（ Kv ）的关系：
C / t K v C
2014-3-12 29
三、水解作用（简述）
有机毒物与水的反应是X-基团与OH-基 团交换的过程：
同Koc的相关性一样，lg(BCF)也与 溶解度相关。 根据上述方程，作者对虹鳟鱼又 得到下列相关方程： lg(BCF) = -0.802 lgSw - 0.497
n = 7 r = 0.977
2014-3-12 27
生物浓缩因子 (BCF)
上述结果是对较高等生物而言， 对占水体生物量大部分的微生物也 可获得类似的相关方程。
Co为有机化合物在正辛醇中的初始浓度 (g/ml), Vo为正辛醇相的体积(ml)，
Cw为达到平衡时有机物在水中的浓度 (g/ml)，Vw为水相的体积。
污染物在水体中的转化
污染物在水体中的转化污染物进入水体后发生各种反应，根据污染物的不同性质可产生不同的污染过程。
有机污染物在水环境中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。
有机污染物一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化，一些重金属污染物在水体中可发生形态或状态的转化。
一、水体中需氧有机物的降解有机物在水体中的降解主要通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现，其中生物化学氧化作用具有最重要的意义。
需氧污染物在水体中发生生物降解的问题可以从两方面来考察：从微观看，就是考虑微生物的生活行为和污染物在微生物的作用下发生逐步降解的反应机理；从宏观看，也就是考虑水体本身如何通过生物因素而达到自净结果的。
对这两方面的内容将在下文分别予以阐述。
（一）生化需氧过程中的生物系统和生化反应生物需氧过程中的生物系统可用图 4-2 表示。
从这个图中我们可以看到，在降解有机物过程中，微生物中的细菌所起的作用最大（在水体中数量多，氧化功能强），其次是原生动物。
在生物需氧过程三阶段中发生的反应有氧化反应、合成反应和内源呼吸反应（氧化反应在好氧、厌氧条件下皆能发生，而且细菌生长和能量利用情况也很相似，但反应产物是十分相异的）。
在三阶段发生的典型反应归纳列举如下：1. 有机物氧化（呼吸）反应2. 无机物氧化（呼吸）反应3. 合成细胞原生质（合成）反应4. 细菌原生质氧化（内源呼吸）反应细菌的呼吸是在生活的原生质中进行的一种生物化学过程，由此产生的能量可供细菌的各种生命活动之用；另一方面，细菌的内源呼吸导致细胞物质的自身破坏和内耗。
实际上，细菌发挥正常活动功能（如在水体中运动、体内酶的激活）只需很少能量，这一份额的能量单靠内源呼吸也已足够提供。
按专业研究人员提出的假说，微生物的生长是以下两种相反过程竞争的结果：同化外来营养物质和内耗体内细胞物质。
即使环境中所含营养物质并不缺乏，细菌体内破坏原生质的过程也还是发生着的。
第三章 水环境化学-水中有机污染物的迁移转化
二、挥发作用
挥发作用是有机物质从溶解态转入气相的一种重要迁移 过程。挥发速率依赖于有毒物质的性质和水体的特征。
有机毒物挥发速率的预测
Kv c p p ' (c ) K v (c ) t Z KH KH
式中：c—溶解相中有机毒物的浓度； KV—挥发速率常数； KV’—单位深度混合水体的挥发速率常数； Z—水体的混合深度； p—水体上面有机毒物在大气中的分压； KH——亨利定律常数。
E c E c I j ( E c) j K E I j
已知I I d (1 10 Ld ) I s (1 10 Ls ) I ' I
既, I ' K c,
j —单位转换系数，当I 的单 位为光子／cm2· s分子，C 的单位为mol/L时， j=6.02×10-20
有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比定义为生物浓缩因子，用 BCF 或 KB 表示。 由于生物浓缩有机物的过程十分复杂，影响有机物与生物相之间平衡的到 达。 一般采用平衡法和动力学方法来测量BCF. 尽管测定是在某些受控条件下 得到的，但可明显的看出各种生物内浓缩的相对趋势。 同一种生物对不同物质的浓缩系数会有很大差别。金枪鱼对铜的浓缩系数 是100,对镁的浓缩系数却是0.3;褐藻对钼的浓缩系数是11，对铅的浓缩系数却高 达70000,相差悬殊。 生物的不同器官对同一种物质的浓缩能力也往往不同。含脂肪较多的器官 的浓缩能力一般高于含脂肪较少的器官。 物质或元素的价态，以及在介质中的溶解度等，对浓缩系数也都有直接影响 。
2. 挥发作用的双膜理论
图3-29 双膜理论示意图
2. 挥发作用的双膜理论
RT pci K H ci ci Fz K gi ( pc pci ) K Li (c ci )
第11讲_水中有机污染物的迁移转化
憎水有机物的Koc与辛醇－水分配系数的关系
Koc =0.63 Kow Kow—辛醇－水分配系数，即化学物质在辛醇中和水中的 浓度比
❖ Kow和溶解度的关系
lgKow=5.00－0.670lg(Sw×103/M) 式中：Sw—有机物在水中的溶解度，mg/L；
M—有机物的分子量。
二、挥发作用
挥发作用是有机物质从溶解态转入气相的一种重要迁移 过程。挥发速率依赖于有毒物质的性质和水体的特征。
种类
有机卤化物 环氧化物 脂肪酸酯 芳香酸酯
酰胺 氨基甲酸酯
磷酸酯
酸催化
无 3.8① 1.2—3.1 3.9—5.2① 4.9—7① ﹤2 2.8—3.6
❖ KA、KB和KN根据下式计算
图3-18 水解速率常数与pH的关系
吸附作用对有机物水解速率的影响
Kh K N (K A[H ] KB[OH ])
α：有机化合物溶解态的分数； KA：中性水解速率常数； KN：中性水解速率常数； KB：中性水解速率常数。
表3-4 对有机官能团的酸碱催化作用显著的pH范围
有机物挥发速率的预测
V dc kS c p KH
dt
dc dt
k
1 VS
c
p
KH
dc dt
Kv Z
(c
p KH
)
K
' v
(c
p KH
)
式中：c—溶解相中有机物的浓度；
KV—挥发速率常数； KV’—单位深度混合水体的挥发速率常数； Z—水体的混合深度； p—水体上面有机物在大气中的分压； KH——亨利定律常数。
三、水解反应速度 ❖ 通常有机物的水解是一级反应
d[RX dt
水体中有机污染物的迁移转化
• 艾氏剂
• 狄氏剂
• 异狄氏剂
• DDT
• 氯丹
• 六氯苯
• 灭蚁灵
• 毒杀芬
以上都为农药
• 七氯
• 多氯联苯
精细化工产品
• 二噁英 化学品生产的杂质衍生物和含氯废物焚烧产生的次生污染物
2020/9/9
9
• 呋喃
新增九种POPs 名单
• α－六氯环己烷； • β－六氯环己烷； • 林丹（99.5%的γ-六六六）； • 六溴联苯醚和七溴联苯醚； • 四溴联苯醚和五溴联苯醚； • 十氯酮（开蓬）； • 六溴联苯； • 五氯苯； • 全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸盐（
2020/9/9
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有机污染物的挥发速率 c / t
及挥发速率常数Kv 的关系：
C / t KvC
Kv’—单位时间混合水体的挥发速率常数
2020/9/9
18
2.水解作用
有机毒物与水的反应是X-基团与 OH-基团交换的过程：
RX H 2O ROH HX
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、氨基甲酸酯、羧
• 世界海洋近岸沉积物中DDT的含量范围为
<0.1~44ng/g,dw
2020/9/9
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2020/9/9
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二、水中有机物的迁移转化
有机污染物在水环境中的迁移转化 取决于有机污染物的自身性质和水体的 环境条件。
•迁移转化主要方式：
吸附、挥发、水解、光解、生物富集、 生物降解等。
2020/9/9
能蓄积在食物链中并对上一营养级的生物造成影 响
能够长距离迁移到达偏远的极地地区
在相对环境浓度下会对接触该物质的生物造成有 害或有毒的效应
• 狄氏剂
• 异狄氏剂
• DDT
• 氯丹
• 六氯苯
• 灭蚁灵
• 毒杀芬
以上都为农药
• 七氯
• 多氯联苯
精细化工产品
• 二噁英 化学品生产的杂质衍生物和含氯废物焚烧产生的次生污染物
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• 呋喃
新增九种POPs 名单
• α－六氯环己烷； • β－六氯环己烷； • 林丹（99.5%的γ-六六六）； • 六溴联苯醚和七溴联苯醚； • 四溴联苯醚和五溴联苯醚； • 十氯酮（开蓬）； • 六溴联苯； • 五氯苯； • 全氟辛烷磺酸、全氟辛烷磺酸盐（
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有机污染物的挥发速率 c / t
及挥发速率常数Kv 的关系：
C / t KvC
Kv’—单位时间混合水体的挥发速率常数
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2.水解作用
有机毒物与水的反应是X-基团与 OH-基团交换的过程：
RX H 2O ROH HX
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、氨基甲酸酯、羧
• 世界海洋近岸沉积物中DDT的含量范围为
<0.1~44ng/g,dw
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二、水中有机物的迁移转化
有机污染物在水环境中的迁移转化 取决于有机污染物的自身性质和水体的 环境条件。
•迁移转化主要方式：
吸附、挥发、水解、光解、生物富集、 生物降解等。
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能蓄积在食物链中并对上一营养级的生物造成影 响
能够长距离迁移到达偏远的极地地区
在相对环境浓度下会对接触该物质的生物造成有 害或有毒的效应
水中有机污染物的迁移转化
二 . 分配作用
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水中有机污染物的迁移转化
二 . 分配作用
• 理论提出：
✓ 在土壤-水体系中，土壤对非离子性有机物的吸着主要是 溶
质的分配过程（溶解），即非离子性有机物可通过溶解作用 分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡。此 时有机物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数。
•有机污染物迁移转化过程：
•{ •{ •迁移
•吸附作用
•生物富集 •转 化
•水解作用 •光解作用
•挥发作用
•生物降解作用
1. 分配理论 • 实验现象 a. 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
二 . 分配作用
b.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
ωo•cf—细沉积物组分的有机碳含量。
➢ 由于颗粒物对憎水有机物的吸着是分配机制，当Kp不易得到时，可通过
下式预测：
Koc=0.63Kow
式中： Kow—辛醇-水分配系数，即化学物质在辛醇中质量和在水中质量的比例。
Kow与溶解度sw符合以下关系：
lgKow=5.00 －0.670lg(sw ×103/Mr)
3、氧化反应：天然物质被辐射而产生自由基或纯态氧等中 间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。
五 . 光解作用
•
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水中有机污染物的迁移转化
六 . 生物降解作用
水环境中化合物的生物降解依赖于微生物通过酶催化反应 • 分解有机物。
•一些有机物，不能作 为微生物的唯一碳源 和能源，必须由另外 的化合物提供。
b) 吸附作用一般有较大的吸附热放出，而分配作用放热很少。
水中有机污染物的迁移转化(ppt46张)
能成为生长基质的有毒物质，能快速的被微生物 降解，对环境的威胁较小。 对于生长代谢过程，微生物群落对有毒物质一般 需要较长的适用期（2-50天）
生长代谢过程中的转化速率方程--Mond模型
Monod方程用来描述当化合物作为唯一碳源时的降解速率
E(酶)+S(底物)
ES
E+P(产物)
dB dc B c 1 1K s 1 R Y max dt dt K c R B c s max max
半衰期与有机物属性、温度、 pH有关，与有机物 初始浓度无关．
水解速率与pH的关系
Mabey等把水解速率归纳为
◎酸性催化过程 ◎碱性催化过程 ◎中性催化过程
水解速率为三个催化过反应速度的和：
d[RX] K [RX] h dt K K [H ] K K [OH ] K [H ] K K K /[H ] h A N B A N BW
①分配作用
②吸附作用
土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用
2. 标化分配系数
有机物在沉积物与水之间的分配
Kp cs cw cT cscp cw cw( 1Kpcp) cw cT ( 1Kpcp)
Kp —分配系数（与沉积物中有机质浓度有关） cT —总有机物浓度(μg/L) cs —沉积物中有机物浓度(μg/kg) cw —溶解在溶液中的有机物浓度(μg/L) cp —沉积物浓度(kg/L)
KA、KB、KN的计算
在lg Kh—pH图中，三个交点相对应于三个pH值
IAN－酸性催化与中性催化直线的交点的pH值 IAB－酸性催化与碱性催化直线的交点的pH值 INB－中性催化与碱性催化直线的交点的pH值
生长代谢过程中的转化速率方程--Mond模型
Monod方程用来描述当化合物作为唯一碳源时的降解速率
E(酶)+S(底物)
ES
E+P(产物)
dB dc B c 1 1K s 1 R Y max dt dt K c R B c s max max
半衰期与有机物属性、温度、 pH有关，与有机物 初始浓度无关．
水解速率与pH的关系
Mabey等把水解速率归纳为
◎酸性催化过程 ◎碱性催化过程 ◎中性催化过程
水解速率为三个催化过反应速度的和：
d[RX] K [RX] h dt K K [H ] K K [OH ] K [H ] K K K /[H ] h A N B A N BW
①分配作用
②吸附作用
土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用
2. 标化分配系数
有机物在沉积物与水之间的分配
Kp cs cw cT cscp cw cw( 1Kpcp) cw cT ( 1Kpcp)
Kp —分配系数（与沉积物中有机质浓度有关） cT —总有机物浓度(μg/L) cs —沉积物中有机物浓度(μg/kg) cw —溶解在溶液中的有机物浓度(μg/L) cp —沉积物浓度(kg/L)
KA、KB、KN的计算
在lg Kh—pH图中，三个交点相对应于三个pH值
IAN－酸性催化与中性催化直线的交点的pH值 IAB－酸性催化与碱性催化直线的交点的pH值 INB－中性催化与碱性催化直线的交点的pH值
有机污染物的迁移转化
土壤迁移
总结词
有机污染物在土壤中通过溶解、扩散等作用进行迁移。
详细描述
有机污染物在土壤中可以随着土壤溶液的流动进行迁移，从污染源向四周扩散。此外，有机污染物还可以通过扩 散作用，在土壤中逐渐扩散开来，影响更大的区域。土壤的理化性质、水分含量、微生物活动等因素都会影响有 机污染物的迁移过程。
04
有机污染物的转化
养殖业
养殖业产生的畜禽粪便中含有大量的 有机污染物，如抗生素和激素等。
生活污染
城市污水
城市污水中的有机污染物主要包 括洗涤剂、个人护理用品和食品 残渣等。
垃圾处理
垃圾填埋和焚烧过程中会释放出 大量的有机污染物，如多环芳烃 和二噁英等。
03
有机污染物的迁移
大气迁移
总结词
有机污染物在大气中通过风力、湍流混合等作用进行迁移。
倡导绿色生活
鼓励公众选择环保产品，减少使用含有有害物质 的日用品。
推动环保公益 活动，共同保护环境。
THANKS
感谢观看
对人类健康的危害
直接毒性作用
某些有机污染物具有直接毒性， 对人体产生急性或慢性危害，如 致癌、致畸、致突变等。
食物链污染
有机污染物可能通过食物链传递， 在生物体内富集，最终影响人类 的健康。
暴露风险
有机污染物的存在可能增加人类 暴露于有害物质的风险，如通过 呼吸、接触等途径。
对环境的长期影响
土壤污染
有机污染物的定义与特性
有机污染物是指含有碳元素的化合物， 通常具有生物活性，容易在环境中分 解和转化。
有机污染物的特性包括持久性、生物 富集性、迁移性和毒性等，这些特性 决定了有机污染物对环境和生物的影 响程度。
02
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39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
ห้องสมุดไป่ตู้
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
有机污染物在水环境中的迁移转化取 决于有机污染物的自身
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
Thank you
ห้องสมุดไป่ตู้
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
有机污染物在水环境中的迁移转化取 决于有机污染物的自身
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
Thank you