第四章有机毒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=∑Ki[Ei][C]9有机毒害污染物归趋模式—转化RT=∑Ri=[∑Ki][C]=KT[C]KT=∑Ki=KVM+Kb+Kp+KhKVM--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/KT10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KpKp=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=Cs[p]+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/（Kp[p]+1）-----（3）水－颗粒物体系，有机物在水体中的浓度Cw为Cw=CT/（Kp[p]+1）----（4）将（4）式代入（3）得RT=KT[CT]/（Kp[p]+1）颗粒物的吸附半衰期t1/2=（Kp[p]+1）ln2/KT12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DTpTIRRcpKKR0]1][[TPDOIssTKPKRRRC)1][]([][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KpKP=KOC[0.2（1-f）XSOC+fXfOC]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lgKOW=5.00–0.670lg（SW103/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+0.124log（BCF）与溶解度相关虹鳟：log（BCF）=-0.802logSW–0.49716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）。