有机污染物在流域水环境中的转迁系数

王永强　李忠河　闫先收　王炜亮

【摘 要】本文综述了流域水环境中有机污染物的种类、来源，对流域水环境中有机污染物转迁系数进行探讨，包括扩散系数、分配系数、挥发系数、综合降解系数、光解系数和生物降解系数等，得出有机污染物的理化性质、污染物间相互作用及外界环境条件等是影响其在水环境中转迁的主要因素，并针对流域水环境有机污染物转迁系数研究进行展望。

【关键词】流域；有机污染物；转迁系数

流域水环境中有机污染物的种类多、来源广、性质复杂，对生态环境和人体健康具有潜在威胁。本文探讨有机污染物种类、来源，对国内外部分典型有机污染物在流域水环境中迁移系数和转化系数进行研究，主要包括扩散系数、分配系数、挥发系数、综合降解系数、光解系数和生物降解系数六个方面。

1 有机污染物的种类、来源

1.1 有机污染物的种类

流域水环境中有机污染物大致可分为两类：一类是天然有机物也叫做传统有机物，天然有机物中的有机腐殖质根据其溶解性的不同可以分为三类：腐殖酸、胡敏素和富里酸，在一般情况下这类有机污染物在水体中会随时间逐渐被分解和重新利用，只有经过某些物理化学反应后，这类有机污染物才会转化成为对人类有害的物质。另一类是人工合成有机物，难于降解，容易残留在环境中，同时具有生物富集性，其中多氯有机物和为取代有机氯农药而发展起来的新型有机磷农药是水体中的两类重要有机污染物[1]。

1.2 有机污染物的来源

目前，流域水环境中有机污染物的来源非常广泛，例如，由2012～2016年的统计数据得出，南四湖流域流域主要污染源为农业污染源、生活污染源、企业污染源、城镇污水处理厂，其排放比例分别为44%、24%、17%和6%。

2 流域水环境有机污染物转迁系数

国内外现有的对有机污染物在流域水环境中转迁系数的理论及实验计算方法较多，根据有机污染物自身物理性质以及环境影响条件的不同等，有机污染物在流域水环境中转迁系数有扩散系數、分配系数、挥发系数、综合降解系数、光解系数和生物降解系数。

2.1 扩散系数

有机污染物在流域水环境中的扩散系数主要受河流湖泊的水利条件影响，有机污染物进入河流后会随河流流动进行横向、纵向和垂直方向的扩散，经过扩散、稀释进而浓度发生变化。张转等[2]在河流二维稳定水质模型的基础上建立了模糊线性回归模型，利用污染物示踪的方法，通过计算与实际案例验证确定了某河流的横向扩散系数D的取值区间为0.0098～0.0101m2/s以及河流流速V的取值区间为0.9945～1.0103m/s。

2.2 分配系数

有机污染物在河流中会被河流底部沉积物所吸附，而这种吸附作用并不是绝对的，当河流水利条件等发生变化时，部分有机污染物会从沉积物上解析出来，重新进入水体中。有机污染物在沉积物/水界面间存在着这种吸附解析的动态平衡，就存在着有机物在沉积物/水界面间的分配系数，因此分配系数会受到河流水利条件、有机污染物本身的性质和其他污染物的影响。谭睿婕等[3]对典型内分泌干扰物双酚A在沉积物/界面间的分配进行了研究，得出双酚A在沉积物/水界面间的分配系数范围为0.0391～0.684L/kg，而且沉积物上双酚A浓度与水体中双酚A浓度呈正比。

2.3 挥发系数

有机污染物挥发过程发生在水/气界面间，其挥发系数常用挥发数率常数表示，有机污染物的挥发过程会受到自身物理性质、水体环境条件以及空气流速等因素的影响。郭琳等[4]对水环境中有机污染物菲的挥发特性进行了实验研究，通过不同转速来模拟实际河流流动情况，将转速由0r/min提高至150r/min，10h后菲的挥发去除率由19%升高到47.5%，菲的挥发去除率与温度也呈正比，当温度由19℃升高到35℃，10h后由挥发去除率由56.2%变为92.2%，证明了河流紊动程度以及温度都对有机污染物菲的挥发系数存在影响。

2.4 综合降解系数

李晶莹等[5]对沂沭泗流域的COD降解系数进行了研究，实验期间流域内降解条件良好，通过对监测数据的分析处理以及对流域断面COD的实地测量，得出COD降解系数计算值依次为0.22d-1、0.22d-1、0.29d-1，实测值依次为0.23d-1、0.23d-1、0.28d-1，COD降解系数的计算值和实测值之前都存在着4%左右的误差，其产生的原因主要是忽略了下游断面污染物排放的不稳定性。张丽亚等[6]对淮河流域洪河五沟营-塔桥乡河段COD综合降解系数进行了测算，得出该河段在丰水期、平水期、枯水期的COD综合降解系数均值分别为0.0938d-1、0.0796d-1、0.0683d-1，可以看出不同的水期所测得的COD综合降解系数存在差别：丰水期>平水期>枯水期。

2.5 光解系数

有机污染物的光解系数常用其光解速率常数表示，有机污染物在流域水环境中的光解作用是其迁移转化过程中最为重要的过程之一，受光照强度、pH、温度及和其他污染物质相互作用的影响较大。崔飞飞等[7]测得了水中9种抗生素的光解速率常数在0.13×10-2～1.14min-1范围内，发现不同的抗生素由于本身物理性质的差异，光解速率常数差别很大，还研究了硝酸根、氯离子和溶解性有机质对抗生素巴洛沙星光解速率常数的影响。

2.6 生物降解系数

生物降解系数受季节、温度、生物种类以及水文水利状况影响。冯帅等[8]对太湖流域有机污染物生物降解系数进行研究，利用一级反应动力学模型对高锰酸盐指数与氨氮的生物降解系数和综合降解系数进行计算，得出两者生物降解系数分别为0.0083～0.1264d-1和0.0021～0.2138d-1，综合降解系数为0.0216～0.1974d-1和0.0152～0.3123d-1，生物降解系数占综合降解系数的比重均值分别为49.28%、57.29%，表明生物降解对于氨氮的降解作用强于高锰酸钾指数。

3 结语

流域水环境受到不同种类与来源的有机物污染，有机污染物的排放及其在水体中的迁移转化是影响水体污染程度的关键。有机污染物本身的理化性质如辛醇-水分配比、挥发性、可光解性和可生物降解性等，流域水环境中的水文水利状况、温度、pH及光照强度等环境条件，污染物质之间的相互作用以及季节的不同等，都对有机污染物在流域水环境中的转迁有影响。

流域水环境有机污染物转迁系数的研究尚待深入，有机污染物迁移过程和转化过程往往同时发生，对于流域水环境中有机污染物的转迁系数研究应从有机污染物的迁移和转化两方面展开，并对研究过程中的影响因素和情形考虑全面，模拟和实际验证并重。

【参考文献】

[1]王未，黄从建，张满成，等.我国区域性水体农药污染现状研究分析[J].环境保护科学，2013，39（5）：5-9.

[2]张转，常安定，王媛英，等.基于正态模糊线性回归确定河流横向扩散系数[J].长江科学院院报，2015，32（8）：22-25.

[3]谭睿婕.浑河水系典型EDCs的分布特征及风险评价[D].首都经济贸易大学，2016.

[4]郭琳，席宏波，杨琦，等.菲的挥发特性及挥发模型研究[J].环境科学与技术，2013（s2）：15-21.

[5]李晶莹，曹升乐，杨裕恒.沂沭泗流域降解系数及纳污能力测算研究[J].水资源与水工程学报，2017，28（1）：26-31.

[责任编辑：张涛]endprint