污染物在水体中通过哪些作用和反应进行迁移和转化?
参考答案:
污染物进入水体后首先通过水力、重力等作流体动力迁移,同时发生扩散、稀释、浓度趋于均一的作用,也可能通过挥发转入大气。在适宜的环境条件下,污染物还会在发生迁移的同时产生各种转化作用,主要的转化过程有溶解沉积、吸附、水解、光解、氧化还原等。
(1)溶解与沉积
许多物质都能或多或少地融于水。污染物在水中的溶解度是表征它在水中迁移能力最直观的指标。一般把每升水小于0.1g溶解度的物质称为难溶物质。大多数重金属的氯化物、硫酸盐都是易溶的,而其碳酸盐、氢氧化物和硫化物都是难溶物质。污染物在天然水中发生沉积的过程有化学沉淀、胶体颗粒的凝聚沉降、重力沉降。
(2)吸附
水体悬浮物和底泥中都含有丰富的胶体物质。由于胶体粒子有很大的表面积和带有电荷,因而能吸附天然水中各种分子和离子,使一些污染物从液相转到固相中并富集起来。因此,胶体的吸附作用对污染物的迁移能力有很大影响。
胶体的吸附作用有物理吸附和化学吸附两种类型。
(3)水解反应
水解反应是化学物与水的反应,反应的结果通常是在化学物的分子中导入了一个氢氧根官能团,同时失去一个官能团,从而转化为新的化学物,改变了原有化学物的性质。
许多有机污染物在水中能发生水解反应,例如甲酸乙酯,水解后转化为相应的甲酸和乙醇。较多的有机磷酸酯比较容易水解,用它们制成的农药和杀虫剂可减少对环境的污染。
金属离子的水解能力与金属离子电荷数的多少以及离子半径的大小有关。电荷数少、离子半径大的金属离子水解能力较弱;电荷数多、离子半径小的金属离子水解能力较强;高价金属离子在水中则发生强烈的水解作用。
(4)光解反应
光解反应是指化学物在水环境中吸收了太阳辐射波长大于290nm的光能所发生的分解反应。根据反应历程的不同可将光解反应分为直接光解反应和间接光解反应两种类型。
直接光解反应为化合物吸收太阳辐射后直接发生反应,这类反应要求化合物的分子能直接吸收光能,继而开始发生改变原有结构的一系列反应;间接光解反应是由光敏剂物质首先吸收太阳光能,然后由光敏剂将能量转移给污染物,使污染物发生反应。
(5)氧化还原反应
氧化还原反应是发生电子转移的化学反应,参与反应的物质,在反应前后元素有电子得失而改变其化合价:失去电子的过程叫做氧化,其化合价升高;得到电子的过程叫做还原,其化合价降低。氧化还原反应在污染物的迁移转化中起着重要的作用,如天然地下水中含有溶解性二价铁,经曝气溶解氧后,氧化成为三价铁,形成Fe(OH)3沉淀而除去;石油炼油厂的含硫废水,在加热及曝气时,硫化物可氧化为硫代硫酸盐或硫酸盐而除去。