化学物质进入环境以后,只要不马上被降解(化学的或生物的),都会通过不同的机理,分布到各个环境相,如大气、水体、土壤、沉积物、气溶胶和生物体等中。对于生存期长的有机物,特别是环境持久型化合物,如普遍使用的杀虫剂多氯代苯(PCBs)等,可以认为在各环境相的分布达到平衡,可运用平衡分配系数来估算其在各相中的浓度。现以1,1,1-三氯乙烷(T)为例,讨论其在大气、水体、土壤和生物体内四个环境相中的分布情况。
由式(10-23)可得
计算结果说明,当1,1,1-三氯乙烷在大气-水体中分配时,大气中的浓度是水体浓度的0.944倍。
1,1,1-三氯乙烷的KOW,T=295,若在某河中的质量浓度为1g·m-3,则河中水生生物(如鱼等)体内的质量浓度可按以下步骤计算:
式中,KBW,i是化学物质i的生物体-水体中的分配系数;cB,i,cW,i分别是两相的平衡浓度;fB是生物体中脂质体的质量分数,从表10-1中可知,fB=0.05,因此
计算结果意味着被1,1,1-三氯乙烷污染的水体中生活的生物体(如鱼等),其体内的1,1,1-三氯乙烷的质量浓度将是水体中的15倍,fB_KOW,i通常称为生物浓缩因子。
同样,1,1,1-三氯乙烷对土壤的污染可按式(10-41)估算:KS,T=fOC,TKOC,T。其中KOC,T则可由式(10-43)和表10-8的数据估算:
从表10-1中查得fOC,T=0.02,因此KS,T=fOC,TKOC,T=0.02×116.9=2.34,即土壤中的天然有机质使亲脂疏水的1,1,1-三氯乙烷在土地中的平衡浓度是水中的2.34倍。由此可知:在水中的溶解度低或活度系数高的化合物有浓缩于水生生物体内的倾向,其浓度可比水中浓度高几个数量级。
若进入环境的污染物i总质量为Mi,以表10-1中的四个环境相为研究范围,则有Mi=大气中i的质量+水体中i的质量+土壤中i的质量+生物体中i的质量
由此可知水中的浓度为
现用以上获得的知识估算Freon-R12和p,p′-DDT各1kg在四个环境相中的分布情况。必要数据如下表所示。
计算过程如下:
(1)由lgKOW,R12=2.16,知KOW,R12=144.54,由式(10-43)知lgKOC,R12=algKOW,R12+b=0.57×2.16+0.66=1.8912,则KOC,R12=77.84
首先按式(10-54)计算Freon-R12在水中的浓度
水体中Freon-R12的质量=cW,R12VW=6.604×10-5×10-6×106=6.605×10-5(kg)
同理,其他各个环境相中的质量分别为
(2)由lgKOW,DDT=6.36,知KOW,DDT=2290868,由式(10-43)知lgKOC,DDT=algKOW,DDT+b=0.74×6.36+0.15=4.8564,则KOC,DDT=71846
首先按式(10-54)计算p,p′-DDT在水中的浓度
水体中p,p′-DDT的质量=cW,DDTVW=4.132×10-2×10-6×106=4.132×10-2(kg)
同理,其他各个环境相中的质量分别为
上述(1)、(2)的计算结果列于表10-9,从中可以看出:在常温下Freon-R12具有较高的蒸气压(相对应的KAW较大),故绝大部分分布在大气中,而p,p′-DDT具有较大的KOW,绝大部分滞留在土壤中。需要指出的是,尽管从总量上看,污染物在生物体相中的量几乎可忽略,但由于生物浓缩作用,生物体中的污染物浓度高于其他相,尤其是亲脂性强的p,p′-DDT,生物体内的浓度竟然会比水体中的浓度高出十几万倍之多。(www.daowen.com)
表10-9 计算结果
平衡分配模型假定化学物质在各环境相间达到平衡,只需要知道KOW和KAW,便可预测化学物质在各环境相的浓度。这一模型简单,但其不足之处是忽略了进出环境的物的流动、扩散过程的速率和其他与时间相关因素的影响。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。