有機污染物在流域水環境中的轉遷系數

王永強　李忠河　閆先收　王煒亮

【摘 要】本文綜述了流域水環境中有機污染物的種類、來源，對流域水環境中有機污染物轉遷系數進行探討，包括擴散系數、分配系數、揮發系數、綜合降解系數、光解系數和生物降解系數等，得出有機污染物的理化性質、污染物間相互作用及外界環境條件等是影響其在水環境中轉遷的主要因素，并針對流域水環境有機污染物轉遷系數研究進行展望。

【關鍵詞】流域；有機污染物；轉遷系數

流域水環境中有機污染物的種類多、來源廣、性質復雜，對生態環境和人體健康具有潛在威脅。本文探討有機污染物種類、來源，對國內外部分典型有機污染物在流域水環境中遷移系數和轉化系數進行研究，主要包括擴散系數、分配系數、揮發系數、綜合降解系數、光解系數和生物降解系數六個方面。

1 有機污染物的種類、來源

1.1 有機污染物的種類

流域水環境中有機污染物大致可分為兩類：一類是天然有機物也叫做傳統有機物，天然有機物中的有機腐殖質根據其溶解性的不同可以分為三類：腐殖酸、胡敏素和富里酸，在一般情況下這類有機污染物在水體中會隨時間逐漸被分解和重新利用，只有經過某些物理化學反應后，這類有機污染物才會轉化成為對人類有害的物質。另一類是人工合成有機物，難于降解，容易殘留在環境中，同時具有生物富集性，其中多氯有機物和為取代有機氯農藥而發展起來的新型有機磷農藥是水體中的兩類重要有機污染物[1]。

1.2 有機污染物的來源

目前，流域水環境中有機污染物的來源非常廣泛，例如，由2012～2016年的統計數據得出，南四湖流域流域主要污染源為農業污染源、生活污染源、企業污染源、城鎮污水處理廠，其排放比例分別為44%、24%、17%和6%。

2 流域水環境有機污染物轉遷系數

國內外現有的對有機污染物在流域水環境中轉遷系數的理論及實驗計算方法較多，根據有機污染物自身物理性質以及環境影響條件的不同等，有機污染物在流域水環境中轉遷系數有擴散系數、分配系數、揮發系數、綜合降解系數、光解系數和生物降解系數。

2.1 擴散系數

有機污染物在流域水環境中的擴散系數主要受河流湖泊的水利條件影響，有機污染物進入河流后會隨河流流動進行橫向、縱向和垂直方向的擴散，經過擴散、稀釋進而濃度發生變化。張轉等[2]在河流二維穩定水質模型的基礎上建立了模糊線性回歸模型，利用污染物示蹤的方法，通過計算與實際案例驗證確定了某河流的橫向擴散系數D的取值區間為0.0098～0.0101m2/s以及河流流速V的取值區間為0.9945～1.0103m/s。

2.2 分配系數

有機污染物在河流中會被河流底部沉積物所吸附，而這種吸附作用并不是絕對的，當河流水利條件等發生變化時，部分有機污染物會從沉積物上解析出來，重新進入水體中。有機污染物在沉積物/水界面間存在著這種吸附解析的動態平衡，就存在著有機物在沉積物/水界面間的分配系數，因此分配系數會受到河流水利條件、有機污染物本身的性質和其他污染物的影響。譚睿婕等[3]對典型內分泌干擾物雙酚A在沉積物/界面間的分配進行了研究，得出雙酚A在沉積物/水界面間的分配系數范圍為0.0391～0.684L/kg，而且沉積物上雙酚A濃度與水體中雙酚A濃度呈正比。

2.3 揮發系數

有機污染物揮發過程發生在水/氣界面間，其揮發系數常用揮發數率常數表示，有機污染物的揮發過程會受到自身物理性質、水體環境條件以及空氣流速等因素的影響。郭琳等[4]對水環境中有機污染物菲的揮發特性進行了實驗研究，通過不同轉速來模擬實際河流流動情況，將轉速由0r/min提高至150r/min，10h后菲的揮發去除率由19%升高到47.5%，菲的揮發去除率與溫度也呈正比，當溫度由19℃升高到35℃，10h后由揮發去除率由56.2%變為92.2%，證明了河流紊動程度以及溫度都對有機污染物菲的揮發系數存在影響。

2.4 綜合降解系數

李晶瑩等[5]對沂沭泗流域的COD降解系數進行了研究，實驗期間流域內降解條件良好，通過對監測數據的分析處理以及對流域斷面COD的實地測量，得出COD降解系數計算值依次為0.22d-1、0.22d-1、0.29d-1，實測值依次為0.23d-1、0.23d-1、0.28d-1，COD降解系數的計算值和實測值之前都存在著4%左右的誤差，其產生的原因主要是忽略了下游斷面污染物排放的不穩定性。張麗亞等[6]對淮河流域洪河五溝營-塔橋鄉河段COD綜合降解系數進行了測算，得出該河段在豐水期、平水期、枯水期的COD綜合降解系數均值分別為0.0938d-1、0.0796d-1、0.0683d-1，可以看出不同的水期所測得的COD綜合降解系數存在差別：豐水期>平水期>枯水期。

2.5 光解系數

有機污染物的光解系數常用其光解速率常數表示，有機污染物在流域水環境中的光解作用是其遷移轉化過程中最為重要的過程之一，受光照強度、pH、溫度及和其他污染物質相互作用的影響較大。崔飛飛等[7]測得了水中9種抗生素的光解速率常數在0.13×10-2～1.14min-1范圍內，發現不同的抗生素由于本身物理性質的差異，光解速率常數差別很大，還研究了硝酸根、氯離子和溶解性有機質對抗生素巴洛沙星光解速率常數的影響。

2.6 生物降解系數

生物降解系數受季節、溫度、生物種類以及水文水利狀況影響。馮帥等[8]對太湖流域有機污染物生物降解系數進行研究，利用一級反應動力學模型對高錳酸鹽指數與氨氮的生物降解系數和綜合降解系數進行計算，得出兩者生物降解系數分別為0.0083～0.1264d-1和0.0021～0.2138d-1，綜合降解系數為0.0216～0.1974d-1和0.0152～0.3123d-1，生物降解系數占綜合降解系數的比重均值分別為49.28%、57.29%，表明生物降解對于氨氮的降解作用強于高錳酸鉀指數。

3 結語

流域水環境受到不同種類與來源的有機物污染，有機污染物的排放及其在水體中的遷移轉化是影響水體污染程度的關鍵。有機污染物本身的理化性質如辛醇-水分配比、揮發性、可光解性和可生物降解性等，流域水環境中的水文水利狀況、溫度、pH及光照強度等環境條件，污染物質之間的相互作用以及季節的不同等，都對有機污染物在流域水環境中的轉遷有影響。

流域水環境有機污染物轉遷系數的研究尚待深入，有機污染物遷移過程和轉化過程往往同時發生，對于流域水環境中有機污染物的轉遷系數研究應從有機污染物的遷移和轉化兩方面展開，并對研究過程中的影響因素和情形考慮全面，模擬和實際驗證并重。

【參考文獻】

[1]王未，黃從建，張滿成，等.我國區域性水體農藥污染現狀研究分析[J].環境保護科學，2013，39（5）：5-9.

[2]張轉，常安定，王媛英，等.基于正態模糊線性回歸確定河流橫向擴散系數[J].長江科學院院報，2015，32（8）：22-25.

[3]譚睿婕.渾河水系典型EDCs的分布特征及風險評價[D].首都經濟貿易大學，2016.

[4]郭琳，席宏波，楊琦，等.菲的揮發特性及揮發模型研究[J].環境科學與技術，2013（s2）：15-21.

[5]李晶瑩，曹升樂，楊裕恒.沂沭泗流域降解系數及納污能力測算研究[J].水資源與水工程學報，2017，28（1）：26-31.

[責任編輯：張濤]endprint