水环境化学-5-2 水环境中的界面过程(分配挥发)

Koc 0.63Kow
K
p
Koc
[0.2(1
f
)
X
s oc
fX
f oc
]
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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，求其分配系数Kp。
lg Kow 5.00 0.67 lg(Sw 103 / M )
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Kow(辛醇-水分配系数)与溶解度的关系
lg Kow 5.00 0.67 lg(Sw 103 / M )
Sw: 有机物在水中的溶解度，mg/L。 M : 有机物的分子量。
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所以可从以下过程求得某一种有机污染物的分 配系数：
Sw Kow Koc K p
lg Kow 5.00 0.67 lg(Sw 103 / M )
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对吸附机理的研究已经从探讨有机质含量与吸附之 间的关系发展到了建立有机质形态和化学组分与吸 附之间的关系。
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有机化合物在土壤中的吸着作用（sorption）主要 是两种机制：
一是分配作用（partition），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（adsorption），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。
而土壤中的无机部分对于憎水有机物表现出 相当的惰性。
分配作用是有机物通过范德华力将溶质分配 到土壤或沉积物的有机质中。
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1、 分配系数 2、 标化分配系数 3、 颗粒物大小对分配系数的影响 4、 Koc、Kow和Sw（溶解度）与分配系
数的关系
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1、分配系数
Kp
cs cw
cs: 有机化合物在沉积物上的平衡浓度；
配系数Kp显然不大可能，有些还不易测定。
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由于颗粒物对憎水有机物的吸着是分配机制，可通过 运用与水-有机溶剂间的分配系数的相关关系获取Koc。
Koc 0.63Kow
Kow：辛醇-水分配系数，即化学物质在正辛醇的浓度 和在水中浓度的比例。
表示化合物分配在有机相（如鱼类、土壤）和水相之 间的倾向。
可对类型各异组分复杂的沉积物找到表征吸着
的常数，即标化的分配系数Koc 。这样，对于每一 种有机化合物，Koc与沉积物特征无关。
Koc
Kp X oc
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。
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3、颗粒物大小对分配系数的影响
进一步考虑颗粒物大小产生的影响：
由于多氯联苯的高度憎水性, 它们的环境行为将强烈地
如具有较低Kow值的化合物（如小于10），可认为是 比较亲水性的，因而在土壤或沉积物中的分配系数以 及在水生生物中的富集因子相应较小。
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Kow：辛醇-水分配系数，即化学物质在正辛醇的浓度 和在水中浓度的比例。
化学物质在正辛醇相中 的平衡浓度 Kow 化学物质在水相中的平 衡浓度
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。
Koc 0.63Kow
K
p
Koc
[0.2(1
f
)
X
s oc
fX
f oc
]
• Kow=2.46×105 • Koc=0.63×2.46×105=1.55×105 • Kp=1.55×105[0.2(1-0.85)(0.01)+0.85×0.05]=6.63×103
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SOM：Soil Organic Matters，土壤/沉积物有机质 FA：Fulvic Acid，富里酸 HA：Humic Acid，腐殖酸 HM：Humin Matter，胡敏质
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。
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“分配作用”与“吸附作用”的比较
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。
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cw: 有机化合物在水中的平衡浓度。
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cT cs [ p] cw
cT：单位溶液体积内颗粒物上和水中有机化合物质 量的总和, µg·L-1。
cs：有机化合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：有机化合物在水中的平衡浓度µg·L-1。
Kp
cs cw
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辛醇-水被认为是研究分配系数比较好的组合， 因为正辛醇分子本身含有一个极性羟基和一个非极 性的脂肪烃链。另外，绝大部分有机物都溶解于辛 醇。
Kow已成为环境科学的一个重要参数，它是目前 应用最广泛的宏观结构参数之一，能够表征化学污 染物在水环境中的分布和迁移特性、污染物在生物 体内的富集和累积以及污染物分子本身的聚合和卷 曲特性，显示了与生物活性的较好联系。
cT K pcw [ p] cw
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在水体中，有机化合物在颗粒物中的分配 与颗粒物中的有机质含量有密切关系。
研究表明，分配系数Kp与沉积物中的有机 碳含量成正比。
为了在类型各异、组分复杂的沉积物或土 壤之间找到表征吸着的常数，引入标化的 分配系数。
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2K、oc标与沉化积分物配特征系无数关。
•第5章 水环境中的界面过程
• 5.1 天然水体中的胶体物质 • 5.2 固液界面的吸附过程 • 5.3 水-固体系中的分配过程 • 5.4 挥发作用
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5.3 水-固体系中的分配作用 （有机化合物）
5.3.1 分配作用 5.3.2 生物-水间的生物浓缩系数
5.3.1 分配作用
近年来许多研究工作发现，憎水有机物在土 壤（悬浮颗粒物、沉积物）上的吸着仅仅是有机 物移向土壤中有机质内的一种分配机制，如憎水 有机物在水与溶剂之间的分配一样。
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。
课本P144细颗 粒直径BUG
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% 。
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4、Koc、Kow和Sw(溶解度)与分配系数的关系 在众多的有机化合物中，逐个测定其分