浅谈污染物在水中的迁移

浅谈污染物在水中的迁移

1.概念

污染物在水中的迁移转化是一种物理的、化学的和生物学的极其复杂的综合过程，其中物理过程主要表现在对流、扩散和弥散等；化学过程主要表现于物质由于化学反应在水体中的变化规律；生物过程则是在微生物的作用下而产生的变化过程。

2．迁移扩散

一般情况下排入河流的工业废水和城市生活污水中的污染物，主要呈溶解状态和胶体状态，它们形成微小的水团，随水流一起迁移和扩散混合。由于这样的作用，污水从排放口排入河流后，污染物在随水流向下游迁移的同时，还不断地与周围的水体相互混合，很快得到稀释，使污染物浓度降低，水质得到改善。因此，迁移与扩散是水体自净的一个重要作用。迁移扩散运动主要包括污染物随水流的移流、分子扩散、紊动扩散和离散（也常称弥散）等形式。

3．吸附与解吸

水中溶解的污染物或胶状物，当与悬浮于水中的泥沙等固相物质接触或与河岸、河床接触时，将被吸附在它们的表面，使水体的污染物浓度降低，起到净化作用；相反，被吸附的污染物，当水体条件(如流速、浓度、pH、温度等)改变时，可能又溶于水中，使水体的污染物浓度增加。前者称吸附，后者称解吸。研究表明，吸附能力远远大于解吸能力，因此，吸附-解吸作用总的趋势是使水体污染浓度减少。吸附过程是一种复杂的物理化学过程。如果吸附剂与被吸附物质之间因分子间引力而引起吸附，称物理吸附；如果二者间因化学作用，生成化学键引起吸附，则称化学吸附。

4．沉淀与再悬浮

一定意义上说，水中悬浮的泥沙本身就是一种污染物，含量过多，将使水体浑浊，透光度减少，妨碍水生生物的光合作用和发育；从泥沙吸附可溶性污染物来说，泥沙的沉淀与再悬浮，也是水质模型中的一项重要影响因素。

5．有机污水生化反应

(a) 碳化过程

在水环境中，有机物在耗氧条件下，好氧性细菌对碳化合物氧化分解，使有机物产生生化降解过程。反应速度按一级动力学公式描述，即反应速度与剩余有机物的浓度成正比。

(b) 硝化过程

在水中，氨氮和亚硝酸盐氮在亚硝化菌和硝化菌作用下，被氧化成硝酸盐氮的过程。

(c) 厌氧过程

当水体中有机物(主要指耗氧有机物)含量超过一定限度时，从大气供给的氧

满足不了耗氧的要求，水体便成为厌氧状态。这时有机物开始腐败，并有气泡冒出水面(主要是CH4 、H2S、H2 等气体)，发出难闻的气味。在这种条件下，引起激烈的酸性发酵，其pH在短时间内降低到5.0~6.0的范围。在这个发酵阶段，主要是碳水化合物被分解，然后是蛋白质被分解，有机酸和含氮的有机化合物开始分解，并生成氮、胺、碳酸盐及少量的碳酸气、甲烷、氢、氮等气体。与此同时，还产生硫化氢。

下面重点介绍下需氧污染物的降解与转化：

需氧污染物主要指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机化合物，在微生物作用下最终分解为简单的无机物质，即二氧化碳和水等。因这些有机物质在分解过程中需要消耗大量的氧气，故又被称为需氧污染物。虽然需氧有机污染物没有毒性，但若水中含量过多，势必造成水中溶解氧的减少，从而影响鱼类和其它水生生物的正常活动，需氧有机污染物是水体中普遍存在的污染物之一。

需氧有机污染物一般分为三大类，即碳水化合物、蛋白质和脂肪，其它有机化合物大多为它们的降解产物。上述三大类物质的生物降解作用有其共同特点：首先在细胞体外发生水解，复杂的化合物分解成较简单的化合物，然后再透入细胞内部进一步发生分解。分解产物有两方面的作用，一是被合成为细胞材料，二是变成能量释放，供细菌生长繁殖。

需氧有机污染物的生物降解过程比较复杂，根据各类化合物在有氧或无氧条件下进行反应的共性，可归纳出大致的降解步骤和最终产物。例如①碳水化合物生物降解步骤和最终产物为：碳水化合物是C、H、O组成的不含氮的有机物，可分为多糖［（C6H10O5）n，如淀粉］、二糖［（C12H22O11），如乳糖］、单糖［（C6H12O6），如葡萄糖］。在不同酶的参与下，淀粉首先在细胞外水解成为乳糖，然后在细胞内或细胞外再水解成为葡萄糖。葡萄糖经过糖解过程转变为丙酮酸。在有氧条件下，丙酮酸完全氧化为水和二氧化碳。在无氧条件下，丙酮酸不能完全氧化，最终产物是有机酸、醇、酮。对水环境影响较大的就是这部分产物。②脂肪和油类的生物降解步骤和最终产物为：脂肪和油类的组成与碳水化合物相同，由C、H、O组成。脂肪的生物降解步骤和最终产物比碳水化合物更具多样性。脂肪首先在细胞外水解，生成甘油和相应的脂肪酸。然后上述物质再分别水解成为丙酮酸和醋酸。在有氧条件下，丙酮酸和醋酸完全氧化，生成水和二氧化碳，在无氧条件下，完成发酵过程，生成各种有机酸。③蛋白质的生物降解步骤和最终产物为：蛋白质的组成与碳水化合物和脂肪油类不同，除含有C、H、O外，还含有N。蛋白质是由各种氨基酸分子组成的复杂有机物，含有氨基和羧基，并由肽键连接起来。蛋白质的生物降解首先是在水解的作用下脱掉氨和羧基，形成氨基酸。氨基酸进一步分解脱氨基，生成氨。通过硝化作用形成亚硝酸，最后进一步氧化为硝酸。如果在缺氧水体中硝化作用不能进行，就会在反硝化细菌作用下发生反硝化作用。

一般来讲，含氮有机物的降解比不含氮的有机物难，而且降解产物污染性强，同时与不含氮的有机物的降解产物发生作用，从而影响整个降解过程。

6．其他过程

(a) 挥发过程

在气液界面，物质的交换的另外一种重要过程是挥发。对于许多物质，挥发作用是一个重要的过程。当溶质的化学势降低之后就会发生溶质从液相向气相的

挥发过程。

(b) 光解过程

许多化学物质在水体中在波长大约290nm处具有光解作用。

7．结语

面对我国严峻的水体污染状况，我们应该有危机感和责任感，应该充分利用污染在水中的迁移转化规律，找到一条治理好我国水体污染的道路，还给人民群众干净的水。