现以进入环境水体的化学污染物为例,简要叙说其各种环境行为,其中属于化学性的行为也就是它们的环境化学行为。与这些行为相关的物理、化学和生物过程,有的是可逆的,有的是不可逆的,有的是快速进行的,有的是存在着动力学方面阻碍的。这些过程又都与污染物在环境中的最终归宿相关。
1.4.3.1 扩散迁移
进入水体的污染物,在水体中随着平流和对流而发生扩散迁移。天然水道中,各个水质点运动的方向和速度不断变化着,平流的流速就很不均匀,但可以用平均流速来表示。污染物在水体的上层和下层之间的扩散主要与平流的平均流速有关。对流扩散与湍流、浪涌、内生波流等现象相关,情况非常复杂而且是统计性的,建立污染物对流扩散模型要牵涉到很多水力学参数,但最基本的考虑问题出发点是将其看成分子扩散,以费克扩散定律为基础,舍去大多数较次要的水力学参数,从而建立对流的扩散方程和模型。
1.4.3.2 颗粒物吸附和迁移
天然水体中存在着大量颗粒悬浮物,它们对疏水性的有机污染物分子具有一定的吸附捕集能力,对于离子性的物质(金属离子、有机酸和有机碱的离解离子)则具有离子交换捕集的能力。吸附了污染物的大小颗粒在水体中的迁移情况,很大程度地决定了这些污染物的归宿。例如某些重金属在水底沉积物中高度富集就是这种吸附和迁移过程的结果。
1.4.3.3 挥发迁移
挥发迁移是在水和空气界面间进行的物质的物理迁移过程。一般情况下,相应于宏大环境体系的污染物浓度是很低的,而且发生在界面间的挥发过程所遇到的动力学阻碍还是较大的,所以在发生水体污染时,水体上方空气中污染物浓度一般小到可忽视程度。水体中污染物通过挥发而发生迁移时,其阻力来自界面两侧的水相和空气相,而迁移速率取决于水体和空气的湍流程度、该污染物溶解于水中的亨利常数及在接近界面区域的分子运动速度等。
1.4.3.4 电离
很多无机或有机的污染物分子能在水中发生电离,且电离过程发生很快,常常使体系处于可逆而又平衡的状态。例如某酸类污染物HA在达到电离平衡时,其中未电离部分HA所占的数量比例为
α0=1/(1 Ka/[H ])=[H ]/([H ] Ka) (1-1)
已电离部分所占的比例为
(1-α0)=Ka/([H ] Ka) (1-2)
以上两表达式中,Ka是电离常数。除Ka外,电离程度主要由水体的PH值决定。
1.4.3.5 水解
盐类电离之后产生酸根离子和金属离子,它们都可能进一步水解。例如FeCl3溶入水中后,经电离、水合生成Fe3 水合离子,后者可在水中进一步水解,引起一系列质子迁移反应,从而使水显示酸性。反应如下:
Fe(H2O)63 H2OFe(H2O)5OH2 H
Fe(H2O)4(OH)2 2H
Fe(OH)3(H2O)