水环境化学的主要研究方法(模型)

,第八章水环境化学的主要研究方法,8.1水质模型（有机毒物的归趋模式P234）,水质模型是根据物质守恒原理，用数学的语言和方法描述参加水循环的水体中水质组分所发生的物理、化学、生物化学和生态学诸方面的变化、内在规律和相互关系的数学模型。P228,研究水质模型的目的主要是为了描述环境污染物在水中的运动和迁移转化规律。水质模型可用于实现水质模拟和评价，进行水质预报和预测，制定污染物排放标准和水质规划以及进行水域的水质管理等，是实现水污染控制的有力工具。,有机毒物的归趋模式P234,对于一种有机物，仅仅看它的毒性是不够的，还必须考察它进入环境分解为无害物的速度如何。有机毒物的预测模型非常重要，可以预测污染物在环境中浓度的时空分布及通过各种迁移转化过程后的归趋。,可以把有机污染物的迁移、转化过程归纳为如下几个重要过程：1）负载过程(输入过程)、2）形态过程（酸碱平衡、吸着作用）3）迁移过程(沉淀-溶解作用、对流作用、挥发作用、沉积作用）4）转化过程（生物降解作用、光解作用、水解作用、氧化还原作用）5）生物累积过程（生物浓缩作用、生物放大作用）,1.有机毒物在水环境中的迁移转化过程,（1）从研究单个的主要迁移转化过程着手，单个过程的模型是整个模型的基础。化合物在水环境中消失的总速率是各个单过程消失速率之和。假定每种过程速率都是一级反应过程，因而总速率也是一级反应。,2.模型的基本思路,这基本上与在天然水环境中距离污染源较远、污染物浓度很低地方的实际情况是吻合的。,（2）模型中既要有表征化合物固有性质的参数，又要有表征环境特征的参数。如果环境一定，并假定有机物的存在并不改变环境参数，速率方程为准一级反应式。,表征化合物固有性质的参数（这些参数可以脱离具体环境而从实验室测得）如化合物的溶解度、蒸气压、辛醇-水分配系数以及不随环境特征参数而变化的速率常数等；,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、氧化还原电位、风速、细菌总数、光强等。,（3）假定吸着速率远快于挥发和各种转化的速率。虽然一般讲，吸着过程比各转化过程快，但实际上吸着过程并非瞬时完成的。因此这种模型不能适用于污染源附近的浓度分布，它只反映长时间的大范围的环境情况。因此这种模型只采用稳态的处理方法。,稳态时的浓度？,RI:有机毒物输入水体的速率;RL:有机毒物在水环境中消失的总速率;RD:稀释速率RO:输出速率RT：有机物由于各种转化过程和挥发过程消失的总速率,3.有机毒物在水环境中的归趋模型,Ki:第i过程的速率常数;Ei:对于第i过程在动力学上起重要作用的环境参数(如水体pH光强细菌总数等);C:化合物的浓度.,（1）有机物消失速率（RT）,KT:化合物由于转化和挥发消失的总准一级反应速率常数;Kvm:挥发速率常数Kb:生物降解速率常数Kp:光降解速率常数Kh:水解速率常数,假定环境参数在一定的环境地区和时间范围内保持不变：,（2）吸着的影响（以下讨论假定在颗粒物上不存在转化过程，而且假定吸着是完全可逆的，或比起溶液中的转化过程的速率快得多。）,CT：单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和,gL-1；p：单位溶液体积上颗粒物的浓度kgL-1。Cw:有机毒物在水