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是指顆粒物(沉積物或土壤)從水中吸著有機物的量與顆粒物中有機質含量密切相關的作用。

1 分配作用 -1.分配理論

        近20年來,國際上對有機化合物的吸附分配理論開展了廣泛研究。結果均表明,顆粒物(沉積物或土壤)從水中吸著有機物的量與顆粒物中有機質含量密切相關。 

       而且發現土壤—水分配係數與水中這些溶質的溶解度成反比。並提出了:在土壤—水體系中,土壤對非離子性有機化合物的吸著主要是溶質的分配過程(溶解)這一 分配理論,即非離子性有機化合物可通過溶解作用分配到土壤有機質中,並經一定時間達到分配平衡,此時有機化合物在土壤有機質和水中含量的比值稱分配係數。 

        實際上,有機化合物在土壤(沉積物)中的吸著存在著二種主要機理:

       ①分配作用,即在水溶液中,土壤有機質(包括水生生物脂肪以及植物有機質等)對有機化合物的溶解作用,而且在溶質的整個溶解範圍內,吸附等溫線都是線性的,與表面吸附位無關,只與有機化合物的溶解度相關。因而,放出的吸附熱小。(相似相溶) 

      ②吸附作用,即在非極性有機溶劑中,土壤礦物質對有機化合物的表面吸附作用或於土壤礦物質對有機化合物的表面吸附作用,前者主要靠范德華力,後者則是各種化學鍵力如氫鍵、離子偶極鍵、配位鍵及π鍵作用的結果。其吸附等溫線是非線性,並存在著競爭吸附,同時在吸附過程中往往要放出大量熱,來補償反應中熵的損失。

2 分配作用 -2、標化分配係數

有機毒物在沉積物(或土壤)與水之間的分配,往往可用分配係數(Kp)表示:

Kp=cs /cw

式中:cs 、cw—分別為有機毒物在沉積物中和水中的平衡濃度。

為了引入懸浮顆粒物的濃度,有機物在水與顆粒物之間平衡時總濃度可表示為:

cT = cs·cp+cw

式中:cT—單位溶液體積內顆粒物上和水中有機毒物質量的總和ug / L;

  cs—有機毒物在顆粒物上的平衡濃度,ug/kg;

  cp—單位溶液體積上顆粒物的濃度kg/L;

  cw—有機毒物在水中的平衡濃度,ug/L。

此時水中有機物的濃度(cw)為:cw =cT / (Kp cp十1) 

        一般吸附固相中含有有機碳(有機碳多,則Kp大),為了在類型各異組分複雜的沉積物或土壤之間找到表徵吸著的常數,引入標化分配係數(Koc):

Koc = Kp/Xoc

式中:  Koc——標化的分配係數,即以有機碳為基礎表示的分配係數;

        Xoc——沉積物中有機碳的質量分數。

這樣,對於每一種有機化合物可得到與沉積物特徵無關的一個Koc。因此,某一有機化合物,不論遇到何種類型沉積物(或土壤),只要知道其有機質含量,便可求得相應的分配係數。 

        若進一步考慮到顆粒物大小產生的影響,其分配係數Kp則可表示為:

Kp = Koc [0.2 (1—f ) Xocs+f Xocf ]

式中:f —細顆粒的質量分數(d<50μm);Xocs—粗沉積物組分的有機碳含量;

    Kocf—細沉積物組分的有機碳含量。 

       當Kp不易測得或測量值不可靠需加以驗證時,可運用Koc與水—有機溶劑間的分配係數的相關關係。Karichoff等(1979)揭示了Koc與憎水有機物在辛醇—水分配係數Kow的相關關係:               Koc = 0.63Kow          

式中:Kow—辛醇—水分配係數,即化學物質在辛醇中濃度和在水中濃度的比例。 

        有研究成果可適用於大小8個數量級的溶解度和6個數量級的辛醇—水分配係數。辛醇—水分配係數Kow和溶解度的關係可表示為:1gKow=5.00-0.671g(Sw×103/M)

式中:  Sw—有機物在水中的溶解度,mg / L; M—有機物的分子量。

例如,某有機物分子量為192,溶解在含有懸浮物的水體中,若懸浮物中85%為細顆粒,有機碳含量為5%,其餘粗顆粒有機碳含量為1%,已知該有機物在水中溶解度為0.05 mg / L,那麼,其分配係數(Kp)就可根據式(3—113)至式(3—115)計算出:

                 1g Kow = 5.00-0.670 1g (0.05×103/192) = 5.39

則                      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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