有機(jī)污染物在自然水體的五種去除機(jī)理
水處理技術(shù):生物或人類活動(dòng)能產(chǎn)生很多的有機(jī)物污染對(duì)自然界產(chǎn)生影響，如農(nóng)藥PCB，洗滌劑TDE，醫(yī)藥殘留物（pharmaceuticals）,或內(nèi)分泌紊亂化學(xué)品（EDC）、消毒副產(chǎn)物（DBP）、藻毒素、等等。雖然其中很多可能在現(xiàn)有的廢水處理廠被去除，但排放到或已存在于自然水體的這些污染物仍可能對(duì)環(huán)境及未來(lái)對(duì)環(huán)境的使用產(chǎn)生負(fù)面影響。所以，有必要對(duì)這些物質(zhì)在環(huán)境中的自然去除機(jī)理程度。此外，對(duì)自然機(jī)理的理解也能夠促進(jìn)人類對(duì)這些機(jī)理的有針對(duì)性使用，具有仿生學(xué)的重要意義。
鑒于此，此文將專門介紹五大類自然去除機(jī)理及其主要影響因素，包括：吸附、生物降解、氣提、水解、以及光解。稍后的文章將利用美國(guó)環(huán)保署頒布的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)定量預(yù)測(cè)各類機(jī)理對(duì)有機(jī)物的去除速度。
吸附（adsorption）：吸附機(jī)理發(fā)生在有機(jī)物與水體內(nèi)部或底部固體顆粒之間，在達(dá)到飽和之后，有機(jī)物將隨固體顆粒的沉降被水體截留。決定該部分最重要的影響因素是有機(jī)物分離系數(shù)(Koc) 和水體顆粒的濃度。系數(shù)越大，水體可吸附顆粒越多，有機(jī)物被吸附的可能越大。在地表水體中，顆粒成分一般不超過(guò)10g/L，多數(shù)有機(jī)物的Koc在10-3以下，所以有機(jī)物在地表水中被吸附的量一般不會(huì)超過(guò)10%。其影響力可以忽略不計(jì)。但在地下水，可吸附土壤超過(guò)1000g/L，停留時(shí)間超出百倍，故大多數(shù)有機(jī)物都能被地下含水層截留。
生物降解（biodegradation）：可分為有氧和無(wú)氧兩種。前者一般存在于淺層地表水中，而后者多為地下中。由于微生物的無(wú)處不在，生物降解幾乎發(fā)生在任何地方。它對(duì)有機(jī)物的去除速度受眾多因素的影響，包括物理因素（如溫度、陽(yáng)光）、化學(xué)因素（如營(yíng)養(yǎng)物的存在，氧氣），生物因素（如微生物的種類、數(shù)目、馴化程度），等等。對(duì)此機(jī)理比較抗拒的有機(jī)物多為農(nóng)藥（如666），洗滌劑（TDE）等含氯程度比較高的物質(zhì)。
氣提（volatilization）：其主要影響因素有自身因素如亨利常數(shù)、在水中的擴(kuò)散系數(shù)，也受水文因素（流動(dòng)速度、攪拌程度），溫度、及空氣流動(dòng)速度等因素的影響。這些因素的數(shù)值越大，一般就越容易被氣提。所以，氣提在自然界中主要存在于快速流動(dòng)、攪動(dòng)劇烈的水體中，如山泉、瀑布等。此外，以離子狀態(tài)存在的有機(jī)物（如有機(jī)酸）有很強(qiáng)的親水性能，也不容易被氣提。所以有機(jī)物的酸堿分離常數(shù)pKa 也常常是鑒別有機(jī)物是否能被氣提的標(biāo)記。
水解（hydrolysis）：從分子結(jié)構(gòu)講，水解的程度和速度主要受化學(xué)熵能量的影響。因此，有機(jī)物的分子量大小，化學(xué)鍵種類，和結(jié)構(gòu)都是水解的控制因素。從反應(yīng)速率角度講，水解可能由水的酸性，堿性，和中性情況決定，不同的化學(xué)物表現(xiàn)不同。基于這些控制因素，通過(guò)了解化學(xué)物在某兩個(gè)或三個(gè)溫度或酸堿度條件的表現(xiàn)，就能推導(dǎo)出其在其它任何條件的表現(xiàn)。或者，通過(guò)了解某類化學(xué)品中2到3個(gè)化學(xué)品在某固定條件的水解速率，也可以推導(dǎo)出其它化學(xué)品的水解速度。
光解（photolysis）：很久以來(lái)，化學(xué)物品在不同光波的反應(yīng)不同這個(gè)現(xiàn)象就已經(jīng)被認(rèn)識(shí)了。普遍存在的紅外光，可見(jiàn)光，紫外光光譜儀都廣泛存在于各類實(shí)驗(yàn)室。甚至熒光光譜也正在迅速發(fā)展。同時(shí)，也正是這類光能對(duì)化學(xué)物質(zhì)的影響，導(dǎo)致了很多有機(jī)物的降解。其影響因素概括起來(lái)有光的因素（光強(qiáng)，光波范圍），化學(xué)品自身因素（敏感波段，強(qiáng)度、化學(xué)鍵和結(jié)構(gòu)）、媒介因素（水的深淺，清澈度），干擾因素（其它化學(xué)品的存在、云層）等。所以整體看來(lái)，在淺層清澈水體中有機(jī)物有被光解的可能性比較大。值得一提的是，有些不容易被其它機(jī)理降解的物質(zhì)，如NDMA（二甲基亞硝胺），能很快的被光解。
以上機(jī)理中的重要影響指標(biāo)都可以在美國(guó)環(huán)保署的化學(xué)品特性軟件（EPIWIN）被預(yù)測(cè)。妥善的使用這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以幫助理解有機(jī)污染在自然解的“生存”狀態(tài)，指導(dǎo)科研人員從事更有效的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查活動(dòng)。隨后的文章將舉例說(shuō)明此五類機(jī)理在三種不同地表水文狀況下的表現(xiàn)，包括：水淺而快速流動(dòng)的小溪，水深而幾乎凝滯的湖水，以及介于兩者之間的河水。
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