第5章 水环境中的界面过程(分配)
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如果化合物具有较大的Kow值(如大于104)，那么，它就是 非常憎水或疏水的，它在土壤或沉积物中的吸附系数以及在 水生生物中的富集因子相应就大。
最利于植物根部吸收的污染物的logKow在0.5-3之间
Kp
Cs Cw
CT Cs [ p] Cw
CT k pCw [ p] Cw
CT： 单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总 和, µg·L-1； Cs ：有机毒物在颗粒物上的平衡浓度µg·kg-1； p ：单位溶液体积上颗粒物的浓度kg·L-1。 Cw: 有机毒物在水中的平衡浓度µg·L-1
颗粒（沉积物、土壤）有机质对吸附的影响
根据分配理论，在沉积物（土壤）-水体系中，吸附疏 水性有机化合物的主要是沉积物（土壤）有机质，即 这种过程主要与其中有机质含量有关，而与其中的矿 物质多少无关。
解释：
极性水分子占据了表面大量的吸附位，使得疏水性有机化 合物分子很难再吸附在矿物表面 疏水性有机化合物在水中的溶解度一般较小，却很容易溶 解（或称分配）到有机质中 沉积物（土壤）-水体系中，这种吸着作用的特征是高分配 （有机质），弱吸附（矿物表面）
正辛醇-水分配系数Kow的关系
Koc = 0.63Kow
Kow：表示有机物的正辛醇-水分配系数，
即分配达到平衡时有机物在正辛醇和水中 浓度的比例
脂肪烃、芳烃、芳香酸、有机氯和有机林农药、多 氯联苯等辛醇-水分配系数和水中溶解度之间的关系
Chiou等（1977）曾广泛研究了有机化合物 的Kow值和水溶解度Sw的关系，发现二者之 间存在着很好的相关性，结果可表示为：
LD50毒性
Sw水中溶解度
Kow正辛醇-水分配系数
BCF生物富集因子
Koc土壤、沉积物吸附系数
图1 分配系数与有机污染物在环境中行为的相关性
Kow值表示了化合物分配在有机相（如鱼类、土壤）和水相之 间的倾向。
具有较低Kow值的化合物(如小于10)，可认为是比较亲水的， 因此它们具有较高的水溶性，因而在土壤或沉积物中的吸附 系数Koc值以及在水生生物中的富集因子BCF相应就小。
上次课主要内容
1.水环境中胶体颗粒的吸附作用类型（表面 吸附、离子交换吸附、专属吸附） 2.吸附等温线类型（H型、F型、L型） 3.吸附作用的影响因素（金属离子的形态、 pH值、盐浓度、Eh、配合剂、吸附温度）
5.3 水-固体系中的分配作用
（有机化合物）
I.分配理论
分配理论的提出 分配作用与吸附作用的比较 沉积物（土壤）有机质对吸附的影响
lg Kow 5.00 0.67 lg(Sw 10 3 / M )
式中： Sw为有机物在水中的溶解度，mg/L; M为有机物的分子量
Ranges in octanol-water partition constants(Kow) for some important classes of organic compounds
颗粒物大小对分配系数的影响
考虑颗粒物大小对分配系数Kp影响：
Leabharlann Baidu
K
p
Koc [ 0.2(1
f
)
X
s oc
fX
f oc
]
f： 细颗粒的质量分数（d＜ 50μm)；
X
s oc
：粗沉积物组分的有机碳含量；
X
f oc
：细沉积物组分的有机碳含量。
粗颗粒对有机污染物的分配能力只有细颗粒的20%。
Karichoff等（1979）描述了Koc与有机物的
Kow参数始于对化合物定量结构—活性相关关系（QSAR， P245）的研究，最初是药物学的研究。许多研究表明，Kow 与药物分子结构的变化以及观察到的某些生物学、生物化学 或毒性效果的变化有关。
有机污染物在环境中的行为，诸如水溶性、毒性、土壤沉积 物吸附系数和生物富集因子均与Kow有相关性，这可用图1表 示。
一是分配作用（paritition），即在水溶液中，沉积物 （土壤）有机质对有机化合物的溶解作用。
二是吸附作用（adsoption），即在疏水性有机溶剂中， 土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。
疏水性有机化合物从水到土壤的吸着作用主要是溶 质的分配（溶解）过程，即溶解到土壤有机质中。
② “分配作用”与“吸附作用”的比较
可从以下过程求得某一种有机污染物的分配系数：
Sw
Kow
Koc
Kp
例：
某有机物的分子量为192，溶解在含有悬浮物的水体 中，若悬浮物中85%为细颗粒，有机碳含量为5%， 其余粗颗粒物有机碳含量为1%，已知该有机物在水 中溶解度为0.05mg/L。
II.分配系数
沉积物（土壤）/水分配系数Kp 沉积物（土壤）/水标化分配系数Koc 生物浓缩系数（因子）BCF或KB
I.分配理论
① 分配理论的提出 实验现象一、二
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
几种疏水有机物在活性炭-水体系中 的吸 附——非线性等温线
理论提出
有机化合物在土壤中的吸着作用（sorption）主要 是两种机制：
Kow
-
醇一
水 分 配 系 数
些 重 要 有 机 物
的
范正
围辛
Kow： 辛醇-水分配系数
定义：平衡状态下化合物在正辛醇和水相 中浓度的比值
注意：Kow值不同于某化合物在正辛醇中的溶解度 与其在水中的溶解度之比。 因为在平衡条件下，正辛醇相含有2.3mol/L的水， 而水相则含有4.5×10-3mol/L的正辛醇
II. 分配系数
分配系数
在分配达到平衡的条件下，有机化合物在沉积 物（土壤）/水中的浓度比值称为分配系数
Kp
Cs Cw
Cs: 有机毒物在沉积物上的平衡浓度;
Cw: 有机毒物在水中的平衡浓度.
标化分配系数
用沉积物有机质含量对分配系数Kp进行归一化处 理得到Koc
Koc = Kp / Xoc
Koc： 标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数； Xoc：沉积物中有机碳的质量分数。
分配作用是有机物通过分子间作用力将溶 质分配到沉积物（土壤）的有机质中。这 种作用主要靠范德华力。
吸附作用包括通常物理吸附和化学吸附， 作用力有氢键、分子间力、配位键等
② “分配作用”与“吸附作用”的比较
吸附热 吸附等温线
竞争吸附
分配作用 反应热小 线性等温线 无竞争吸附
吸附作用 反应热大 非线性等温线 存在竞争吸附
最利于植物根部吸收的污染物的logKow在0.5-3之间
Kp
Cs Cw
CT Cs [ p] Cw
CT k pCw [ p] Cw
CT： 单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总 和, µg·L-1； Cs ：有机毒物在颗粒物上的平衡浓度µg·kg-1； p ：单位溶液体积上颗粒物的浓度kg·L-1。 Cw: 有机毒物在水中的平衡浓度µg·L-1
颗粒（沉积物、土壤）有机质对吸附的影响
根据分配理论，在沉积物（土壤）-水体系中，吸附疏 水性有机化合物的主要是沉积物（土壤）有机质，即 这种过程主要与其中有机质含量有关，而与其中的矿 物质多少无关。
解释：
极性水分子占据了表面大量的吸附位，使得疏水性有机化 合物分子很难再吸附在矿物表面 疏水性有机化合物在水中的溶解度一般较小，却很容易溶 解（或称分配）到有机质中 沉积物（土壤）-水体系中，这种吸着作用的特征是高分配 （有机质），弱吸附（矿物表面）
正辛醇-水分配系数Kow的关系
Koc = 0.63Kow
Kow：表示有机物的正辛醇-水分配系数，
即分配达到平衡时有机物在正辛醇和水中 浓度的比例
脂肪烃、芳烃、芳香酸、有机氯和有机林农药、多 氯联苯等辛醇-水分配系数和水中溶解度之间的关系
Chiou等（1977）曾广泛研究了有机化合物 的Kow值和水溶解度Sw的关系，发现二者之 间存在着很好的相关性，结果可表示为：
LD50毒性
Sw水中溶解度
Kow正辛醇-水分配系数
BCF生物富集因子
Koc土壤、沉积物吸附系数
图1 分配系数与有机污染物在环境中行为的相关性
Kow值表示了化合物分配在有机相（如鱼类、土壤）和水相之 间的倾向。
具有较低Kow值的化合物(如小于10)，可认为是比较亲水的， 因此它们具有较高的水溶性，因而在土壤或沉积物中的吸附 系数Koc值以及在水生生物中的富集因子BCF相应就小。
上次课主要内容
1.水环境中胶体颗粒的吸附作用类型（表面 吸附、离子交换吸附、专属吸附） 2.吸附等温线类型（H型、F型、L型） 3.吸附作用的影响因素（金属离子的形态、 pH值、盐浓度、Eh、配合剂、吸附温度）
5.3 水-固体系中的分配作用
（有机化合物）
I.分配理论
分配理论的提出 分配作用与吸附作用的比较 沉积物（土壤）有机质对吸附的影响
lg Kow 5.00 0.67 lg(Sw 10 3 / M )
式中： Sw为有机物在水中的溶解度，mg/L; M为有机物的分子量
Ranges in octanol-water partition constants(Kow) for some important classes of organic compounds
颗粒物大小对分配系数的影响
考虑颗粒物大小对分配系数Kp影响：
Leabharlann Baidu
K
p
Koc [ 0.2(1
f
)
X
s oc
fX
f oc
]
f： 细颗粒的质量分数（d＜ 50μm)；
X
s oc
：粗沉积物组分的有机碳含量；
X
f oc
：细沉积物组分的有机碳含量。
粗颗粒对有机污染物的分配能力只有细颗粒的20%。
Karichoff等（1979）描述了Koc与有机物的
Kow参数始于对化合物定量结构—活性相关关系（QSAR， P245）的研究，最初是药物学的研究。许多研究表明，Kow 与药物分子结构的变化以及观察到的某些生物学、生物化学 或毒性效果的变化有关。
有机污染物在环境中的行为，诸如水溶性、毒性、土壤沉积 物吸附系数和生物富集因子均与Kow有相关性，这可用图1表 示。
一是分配作用（paritition），即在水溶液中，沉积物 （土壤）有机质对有机化合物的溶解作用。
二是吸附作用（adsoption），即在疏水性有机溶剂中， 土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用。
疏水性有机化合物从水到土壤的吸着作用主要是溶 质的分配（溶解）过程，即溶解到土壤有机质中。
② “分配作用”与“吸附作用”的比较
可从以下过程求得某一种有机污染物的分配系数：
Sw
Kow
Koc
Kp
例：
某有机物的分子量为192，溶解在含有悬浮物的水体 中，若悬浮物中85%为细颗粒，有机碳含量为5%， 其余粗颗粒物有机碳含量为1%，已知该有机物在水 中溶解度为0.05mg/L。
II.分配系数
沉积物（土壤）/水分配系数Kp 沉积物（土壤）/水标化分配系数Koc 生物浓缩系数（因子）BCF或KB
I.分配理论
① 分配理论的提出 实验现象一、二
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
几种疏水有机物在活性炭-水体系中 的吸 附——非线性等温线
理论提出
有机化合物在土壤中的吸着作用（sorption）主要 是两种机制：
Kow
-
醇一
水 分 配 系 数
些 重 要 有 机 物
的
范正
围辛
Kow： 辛醇-水分配系数
定义：平衡状态下化合物在正辛醇和水相 中浓度的比值
注意：Kow值不同于某化合物在正辛醇中的溶解度 与其在水中的溶解度之比。 因为在平衡条件下，正辛醇相含有2.3mol/L的水， 而水相则含有4.5×10-3mol/L的正辛醇
II. 分配系数
分配系数
在分配达到平衡的条件下，有机化合物在沉积 物（土壤）/水中的浓度比值称为分配系数
Kp
Cs Cw
Cs: 有机毒物在沉积物上的平衡浓度;
Cw: 有机毒物在水中的平衡浓度.
标化分配系数
用沉积物有机质含量对分配系数Kp进行归一化处 理得到Koc
Koc = Kp / Xoc
Koc： 标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数； Xoc：沉积物中有机碳的质量分数。
分配作用是有机物通过分子间作用力将溶 质分配到沉积物（土壤）的有机质中。这 种作用主要靠范德华力。
吸附作用包括通常物理吸附和化学吸附， 作用力有氢键、分子间力、配位键等
② “分配作用”与“吸附作用”的比较
吸附热 吸附等温线
竞争吸附
分配作用 反应热小 线性等温线 无竞争吸附
吸附作用 反应热大 非线性等温线 存在竞争吸附